Por Raimund Bauer, ingeniero de ventas de SMC Alemania
Soluciones neumáticas y eléctricas perfectamente adaptadas para máquinas que inspeccionan piezas sinterizadas y otras piezas de trabajo.
Implantes médicos, insertos indexables, brocas, fresas, engranajes: la variedad de componentes metálicos y cerámicos utilizados en diferentes industrias es prácticamente infinita. Si se necesitan grandes cantidades, muchos de estos componentes pueden fabricarse mediante sinterizado. A menudo, primero se prensan a partir de polvo en un proceso de sinterización y después se calientan. Algunas de las piezas acabadas deben inspeccionarse, etiquetarse y embalarse. La mejor forma de hacerlo es de forma automática y continua. Para garantizar una garantía de calidad eficaz, Roboworker ha desarrollado RoboInspect, una máquina para la inspección completa con precisión micrométrica de piezas con elevados requisitos. Tanto en ella como en otros sistemas de la gama de productos Roboworker, se utiliza una amplia gama de componentes de automatización eléctricos y neumáticos de SMC.
La producción en grandes cantidades de piezas metálicas y cerámicas con geometrías complejas utiliza a menudo el proceso de sinterización. En este proceso, el polvo se prensa en una forma definida y se compacta en su nueva estructura con un tratamiento térmico adecuado -sinterización-, además de endurecerse. En función de la aplicación, pueden aplicarse revestimientos adicionales en otras fases del proceso. Las piezas acabadas se utilizan en una amplia variedad de industrias, y los consumidores finales también utilizan estos componentes en el sector del bricolaje, por ejemplo. Para garantizar que las piezas llegan a las estanterías con la calidad adecuada y un embalaje óptimo, deben someterse a pruebas en la fase final de producción: sólo las piezas perfectamente recubiertas y conformadas pueden salir al mercado. Al fin y al cabo, tanto la industria automovilística como las tecnologías aeroespacial, de baterías y médica tienen estrictos requisitos de rendimiento para sus componentes. Para llevar a cabo una inspección completa y totalmente automática de las piezas, Roboworker ha equipado el RoboInspect (RIS) con una amplia gama de funcionalidades 3D+ para comprobar la precisión dimensional y la calidad de una pieza. El sistema también puede ampliarse opcionalmente con módulos para el marcado por láser o el embalaje de las piezas. Un completo paquete de automatización neumática y eléctrica de SMC, que incluye una unidad de mantenimiento, terminales de válvulas, accionamientos eléctricos y neumáticos, así como intensificadores de presión, ionizadores y muchos otros componentes, garantiza que las piezas de trabajo se manipulen con suavidad, precisión y rapidez durante la inspección, el etiquetado y el embalaje.
Desde hace más de 30 años, Roboworker es conocido por su amplia experiencia en las áreas de automatización e inspección. Con robots lineales de alto rendimiento, pinzas, sensores y tecnologías de cámara, los expertos en ingeniería mecánica con sede en Weingarten, cerca de Ravensburg, crean sistemas de automatización de alta tecnología modulares y de despliegue flexible para la fabricación de piezas de precisión. Esto incluye también máquinas de inspección óptimas y automáticas para piezas sinterizadas y piezas de trabajo fabricadas con una amplia variedad de materiales de partida, como carburo, polvo de hierro o cerámica. Industrias tan exigentes como la transformación de metales, la automoción o la tecnología médica y de baterías utilizan los sistemas altamente eficientes de Roboworker.
Inspección, etiquetado y embalaje de piezas sinterizadas
Quien sinteriza utiliza uno de los procesos de fabricación más antiguos que se conocen. El principio se utilizó probablemente por primera vez en el moldeado y la cocción de la porcelana. La idea que subyace es sencilla: no resulta práctico hacer un bloque de porcelana y luego volver a cortar o cincelar la forma deseada. Por lo tanto, era más fácil moldear el material de partida en estado "bruto" y fijarlo después con calor y esmalte. Hoy en día, muchas piezas pequeñas de metal pasan por un proceso similar. "La ventaja del sinterizado es que permite fabricar en grandes cantidades piezas pequeñas con formas difíciles", afirma Toralf Schramm, Director de Sistemas de Inspección y Embalaje de Roboworker. "Un inserto indexable sinterizado, por ejemplo, normalmente sólo necesita un recubrimiento y listo". Los materiales de partida para el proceso son mezclas de diferentes metales en polvo, que forman unidades de alta resistencia en el producto acabado. Para ello, primero se prensan a presiones de entre 16 y 400 toneladas, según el material y la aplicación. Gracias a la compactación del polvo mezclado durante el proceso de prensado, estos moldes en bruto se mantienen unidos hasta que se vuelven a compactar mediante tratamiento térmico durante la sinterización. Esto es lo que confiere a las piezas su resistencia requerida en primer lugar.
Ninguna pieza defectuosa puede salir de la nave. Por ello, el producto acabado se vuelve a someter a pruebas exhaustivas antes de su envasado. Esto garantiza una calidad óptima. Toralf Schramm: "La geometría de las piezas es especialmente importante. Las aplicaciones en tecnología médica o en la industria del automóvil tienen tolerancias enormemente bajas, por lo que cada producto tiene que ser perfecto". Estas tolerancias se encuentran en rangos que ya no son visibles para el ojo humano. Por ello, el RoboInspect comprueba la precisión dimensional y la calidad de la pieza mediante tecnologías de alta precisión que operan en el rango de los micrómetros. De este modo, los defectos más pequeños, como el astillado local de los bordes, así como los defectos de forma y de revestimiento, pueden identificarse de forma fiable y rastrearse mediante una documentación detallada.
Las piezas revestidas se introducen en el sistema en pilas de palés. Para minimizar los falsos rechazos, un ionizador reduce primero cualquier carga estática presente. Esto libera las piezas del polvo adherido. El polvo liberado se extrae mediante un aumentador de volumen SMC de la serie ZH para evitar que se deposite en el interior de la máquina o que obstruya los filtros. Unos precisos robots colocan las piezas individualmente en una bandeja de inspección, donde unas cámaras de alto rendimiento y extrema sensibilidad las inspeccionan por todos los lados. En cuestión de segundos se comprueban diversas características: Daños en los bordes de corte con una precisión de 5 micras, precisión dimensional con una precisión de 0,01 milímetros y defectos superficiales con una precisión de 0,05 milímetros, dependiendo de la calidad de la superficie. Posteriormente, las piezas pueden etiquetarse con láser si es necesario antes de volver a colocarse en los palés. Además, opcionalmente se pueden embalar directamente en un módulo de embalaje, etiquetarlas y dejarlas listas para su envío al usuario. "El RoboInspect es una máquina revolucionaria. Se puede ampliar de forma flexible y trabaja con gran precisión en el proceso", subraya Toralf Schramm. "Las pinzas y las cámaras deben ser capaces de trazar patrones de movimiento complejos con gran precisión y estar siempre en la posición correcta".
Paquete de automatización adaptado a todas las necesidades
Para garantizar una inspección sin problemas de las piezas sinterizadas, los exigentes procesos de manipulación dentro del RoboInspect deben ser fiables y precisos. "Otro reto son los diferentes requisitos de aire comprimido de las distintas áreas de nuestras máquinas", explica Ralf Trotzki, director de diseño de sistemas de inspección y embalaje de Roboworker. "Por ejemplo, para liberar piezas sujetadas por una pinza magnética en una placa de depósito, se necesita una presión más alta que la presión establecida en el sistema para lograr la fuerza de liberación necesaria. Por tanto, un elevador de presión aumenta la presión del cilindro de desbloqueo, y sólo cuando es necesario. Esto puede ahorrar mucho aire comprimido". Además, todos los componentes utilizados deben ocupar muy poco espacio y ser muy fiables: las exigencias de la industria son muy altas y el espacio disponible en las naves de las fábricas es limitado. La tecnología de automatización adecuada en Roboworker procede casi exclusivamente de SMC.
Las válvulas distribuidoras de la serie SY de SMC constituyen el corazón neumático de RoboInspect y proporcionan la presión adecuada para cada aplicación gracias a su diseño modular.
Timo Schlauch, jefe de equipo de SMC: "Los expertos de Roboworker saben que pueden confiar en nuestras soluciones. Al fin y al cabo, llevan 24 años utilizando tecnologías de SMC en sus máquinas". El corazón de la automatización neumática en RoboInspect es el terminal de válvulas de la serie SY. Tiene un diseño modular, que permite suministrar una amplia variedad de actuadores con diferentes presiones requeridas. Además, los terminales de válvulas están equipados con módulos de bus EtherCat que los conectan en red con el controlador superior de la máquina y entre sí. "Esto ahorra mucho esfuerzo de diseño e instalación en comparación con el cableado individual, y el sistema completo es menos susceptible a fallos. También resulta mucho más fácil y rentable mantener y reparar la planta en funcionamiento", afirma Timo Schlauch. "En plantas tan complejas, los procesos individuales deben estar óptimamente coordinados entre sí, también en el sistema de control". Las válvulas proporcionales de la serie ITV de SMC se conectan antes del terminal de válvulas para determinados procesos y controlan con precisión la fuerza de las pinzas neumáticas para evitar dañar las piezas, por ejemplo, durante la recogida y la transferencia. El diseño compacto de la válvula múltiple SY con su control por bus permite un montaje descentralizado directamente en los conjuntos modulares de Roboworker y también
Muchos años de experiencia y una asociación de confianza
Todas las máquinas de inspección suministradas por Roboworker desde 2010 siguen funcionando hoy en día, también gracias al paquete de automatización perfectamente adaptado de SMC. "La larga colaboración con SMC nos permite encontrar y utilizar siempre las tecnologías adecuadas para nuestras máquinas con total confianza", subraya Toralf Schramm. En el futuro, los expertos en ingeniería mecánica también podrán beneficiarse de terminales de válvulas de nuevo desarrollo y aún más compactos que se integran directamente en los brazos robóticos. Todos los componentes tienen una larga y fiable vida útil en la producción en todo el mundo - y si se necesita un recambio, la red de servicio y asistencia de SMC lo envía rápidamente a cualquier lugar.
