Por qué una máquina automática de tornillos decide la calidad del terminal del MCB

El máquina automática de atornillado ha surgido silenciosamente como una de las herramientas más críticas en la línea de producción de interruptores automáticos miniatura de hoy en día. El tornillo terminal en un MCB no es solo un adorno, sino el elemento que conecta físicamente el cable entrante, conduce la corriente y determina si el interruptor pasa las pruebas de rendimiento en el futuro o falla cuando se prueba en un panel de distribución. Al hacer esta conexión con la ayuda de una máquina automática de tornillos especialmente diseñada, es posible eliminar la principal fuente de variabilidad en las operaciones manuales, es decir, el trabajo manual involucrado en girar el tornillo.

Benlong Automation diseñó su máquina automática de atornillado para terminales MCB específicamente para este propósito. La máquina posiciona, impulsa, alimenta y realiza una verificación de torque de los terminales con una velocidad de 1 tornillo cada 1.5 segundos desde el suministro principal estándar de 220V 50Hz. Este artículo muestra cuán importante es para la calidad del MCB, cómo funciona la máquina paso a paso, así como el significado de estos parámetros para la empresa que debe elegir entre operaciones manuales y automatizar su proceso de producción.

Por qué el tornillo terminal decide la calidad del MCB

Según lo definido por la IEC 60898-1, la norma internacional para MCBs usados en hogares y, de hecho, en aplicaciones similares, la fiabilidad de la conexión en el terminal no se deja al azar. Esta norma cubre los dispositivos de ruptura en aire diseñados para trabajar con corriente AC y permite dispositivos de hasta 440V entre fases con una corriente de hasta 125A. Se ha dedicado toda una cláusula, llamada 9.4, a los temas de pruebas de fiabilidad respecto a los tornillos, la conducción y las conexiones. La norma describe qué torque debe aplicarse a cada tornillo y establece que las pruebas de durabilidad deben realizarse a una cierta fracción del torque definido. Esto significa que la conexión entre el terminal y el cable ya no es un pensamiento posterior; en cambio, se ha convertido en una característica certificada y probada.

Los principios físicos involucrados son bastante estrictos. Un tornillo con torque insuficiente conduce a un mal contacto y un mal contacto, a su vez, produce una alta resistencia, lo que genera calentamiento, que acelera la oxidación de la unión. En servicio, este proceso resulta en arcos eléctricos y quema los terminales, lo que podría causar interrupciones en la operación.

Por eso el proceso manual de atornillado se convierte en un factor de riesgo cuando se trabaja con grandes volúmenes. Aunque un operador capacitado podría lograr aplicar la cantidad designada de torque, existen varios errores que puede cometer. Fatiga en la muñeca durante las horas de turno, destornillador desgastado o tornillos mal posicionados: todos estos se convierten en posibles fallas.

Lo que hace la máquina automática de tornillos para bloques terminales MCB

Un máquina automática de atornillado suplantar el paso manual inconsistente con un flujo de trabajo repetido y regulado. La unidad de Benlong está totalmente cerrada, controlada por PLC, con un panel indicador amigo para el estado de la línea y bloqueos de seguridad en las entradas. La pieza de trabajo es un bloque terminal MCB que pasa por el proceso de alimentación y atornillado de la máquina. El operador ahora puede ver la torre de señales y obtener retroalimentación instantánea durante el proceso. Todas las operaciones que antes se realizaban según la experiencia del operador ahora se ejecutan con control servo y monitoreo en circuito cerrado del torque.

Las cifras principales que importan en un plan de producción son sencillas:

• Tiempo de ciclo nominal de una pieza cada 1.5 segundos
• Suministro de energía de 220V, 50Hz monofásico, por lo que no se necesita cableado especial en la planta
• Marco cerrado con HMI táctil, luz de estado tricolor y protección con enclavamiento
• Fijación verificada por torque en cada ciclo, no verificada por muestreo

Cómo funciona la máquina automática de atornillado, paso a paso

Si ignoramos los límites del recinto, se vuelve fácil ver que la operación de atornillado en sí es una serie de pasos cuidadosamente cronometrados. Dado que una máquina automática de alimentación de tornillos es capaz tanto de alimentar los tornillos como de realizar el proceso de fijación, es lo que diferencia una célula de producción real de un destornillador ordinario colocado en algún soporte.

La alimentación de tornillos es el proceso en el que los tornillos se extraen de un montón a granel con la ayuda de un cuenco vibratorio o un dispositivo de alimentación por soplado. Los tornillos se alimentan en la posición correcta uno por uno desde ese montón.

El posicionamiento de la pieza de trabajo se logra mediante el apriete del bloque terminal para que el orificio del tornillo esté alineado con el husillo. El dispositivo adecuado previene el roscado cruzado y el atornillado incorrecto.
El atornillado controlado por torque se logra mediante el uso de un servo o un accionador de CC capaz de atornillar hasta el valor de torque establecido.

La verificación durante el proceso es un momento importante ya que se comprueban el torque y el ángulo en cada ciclo de operación y si resulta que un tornillo no alcanzó la posición predeterminada, se emite una indicación.
El procesamiento del bloque terminal y el cambio al siguiente ocurre a una velocidad suficientemente alta.

Porque funciona como una máquina automática de atornillado con retroalimentación en circuito cerrado, la máquina no solo aprieta más rápido que una persona. Aprieta de la misma manera cada vez y mantiene un registro de haberlo hecho, lo cual es algo que el ensamblaje manual nunca puede ofrecer.

Ensamblaje manual versus una máquina automática de atornillado

Para ilustrar los cambios involucrados en la transición del ensamblaje manual a máquina automática de atornillado tecnología, debemos hacer un balance de los pasos de trabajo que se llevan a cabo durante el atornillado manual. El atornillado manual depende en gran medida del ensamblador humano para elegir el tornillo, colocarlo correctamente, aplicar el torque según su juicio y alertarlo sobre cualquier problema que pueda surgir. Cada una de estas actividades implica una serie de decisiones, y cada una de esas decisiones contiene amplias oportunidades para producir defectos basados en factores cruzados de fatiga, distracción y duración del turno. La velocidad para lograr resultados es un gran activo, pero es esclava de la más leve de las fallas durante la producción, y por lo tanto, la mayoría de los defectos se descubren solo a través del proceso de inspección posterior.

Máquina automática de alimentación y atornillado de tornillos elimina todas estas decisiones. El tornillo se orienta y alimenta automáticamente, los componentes se mantienen en posición, el torque se determina automáticamente y los errores se detectan antes de que puedan ocurrir en lugar de después. Por lo tanto, la flexibilidad de un humano se cambia por la predictibilidad del proceso, y es precisamente lo que buscan las líneas de producción de MCB.

Consistencia y control de torque: la verdadera recompensa

La velocidad es el primer beneficio que cualquier persona nota, pero para un fabricante de MCB la característica más importante de una máquina de tornillos es la consistencia de sus resultados. Cada terminal en cada interruptor automático tiene el mismo torque, ha sido asentado a la misma profundidad y ha sido verificado de la misma manera. Esta es la característica que la IEC 60898-1 busca asegurar al probar la fiabilidad del tornillo, y es precisamente la característica que el ensamblaje manual no puede garantizar al ensamblar productos en grandes cantidades.

Además, la consistencia altera el intercambio con los clientes. Siempre que se suministran MCB a grandes marcas o a sus socios OEM, el comprador no solo verifica si el MCB funciona. El comprador comprobará que una máquina suministrada pueda demostrar que seguirá funcionando el próximo año. Al usar una máquina que ejerce un torque específico en todas las uniones, una declaración de “confíe en nosotros” puede convertirse en algo físico y probado para todos. En consecuencia, puede ayudar a los departamentos de calidad a reducir el costo de una queja, minimizar el alcance de una retirada y acortar la auditoría.

El rendimiento y las matemáticas laborales

Es sencillo entender el caso de negocio a partir del tiempo de ciclo. Después de determinar el tiempo de ciclo como un ciclo cada 1.5 segundos, se puede calcular que la estación puede procesar aproximadamente 2400 piezas/hora, ya que no es necesario considerar tiempos de inactividad o pausas. En resumen, estos números indican solo la capacidad teórica de la máquina y no tienen en cuenta las características específicas del lugar de trabajo particular, incluyendo el tiempo de actividad, la fiabilidad de los dispositivos de alimentación y la carga sobre la máquina. Sin embargo, podemos decir que incluso si la producción generada por una máquina es menor de lo esperado, la máquina aún superaría a muchos trabajadores manuales.

Un máquina automática de atornillado generalmente se amortiza a través de estos cálculos laborales. Permite operar un turno o incluso dos sin fatiga y con salarios y rotación más bajos. Además, no presenta fluctuaciones de calidad. Cuando se calculan los ahorros totales debido a la eliminación de desperdicios y reclamaciones de garantía, la máquina seguramente demostrará tener un retorno de inversión medido en meses, no en años. Por lo tanto, para cualquier planta que desee ampliar la producción sin contratar personal adicional, esto será un gran beneficio.

Dónde encaja en la línea de producción de MCB

Un completamente máquina automática de atornillado no cuenta toda la historia. En el proceso de producción de MCB, realiza una de las funciones en una serie de procesos: ensamblaje de terminales de jaula, atornillado y unión de subensamblajes para que el interruptor resultante sea probado. La situación es mucho más valiosa cuando las estaciones separadas están diseñadas para facilitar el proceso de transferencia.

Por eso la estación de tornillos se empareja naturalmente con el ensamblaje de terminales aguas arriba. Si está construyendo o actualizando una línea, Benlong’s Máquina de ensamblaje automático de terminales de jaula MCB maneja la construcción de la jaula terminal que alimenta directamente el paso de atornillado, por lo que las dos operaciones comparten un lenguaje de diseño común, filosofía de herramientas y enfoque de control. Tratarlas como un par combinado, en lugar de dos compras aisladas, es lo que convierte una colección de máquinas en una línea real y mantiene toda la cadena funcionando al ritmo de su tiempo de ciclo en lugar del ritmo de su transferencia más lenta.

Qué buscar al elegir una máquina automática de tornillos

Todos máquina automática de atornillado no satisfacen las necesidades de terminal MCB. Al evaluar un proveedor de máquinas, concéntrese más en los aspectos específicos que afectan el tiempo de actividad y la calidad de la máquina.

Estos incluyen el control de torque en lazo cerrado con la posibilidad de monitorear cada ciclo en lugar de simplemente usar el sistema de embrague de lazo abierto; un sistema de alimentación confiable ya que, generalmente, la razón por la que la línea de producción se detiene no es un conductor lento, sino un alimentador obstruido; un sistema de construcción y el proceso de cambio que corresponden con el producto fabricado, lo que permite al operador cambiar de un modelo a otro en poco tiempo; una interfaz hombre-máquina fácil de usar que no solo tiene indicadores visuales sino que ofrece una forma para que el operador se recupere de fallas; un socio proveedor que esté familiarizado con el proceso de fabricación de MCB.

Es esencial tener en cuenta que, aunque la celda procesa el artículo en 1.5 segundos, eso solo será valioso cuando funcione constantemente. El tiempo de actividad es más importante que la velocidad máxima y por eso es crítico tener un alimentador confiable y un proceso de cambio y limpieza de fallas simple, debido a lo cual la velocidad de la máquina en sí no es tan importante al elegir la máquina óptima para la planta de MCB.

Construido para escalar fabricantes de MCB

Las pequeñas y medianas empresas (PYMES) que producen interruptores automáticos, especialmente aquellas que trabajan con marcas líderes y sus socios OEM, enfrentan el mismo desafío: deben producir grandes cantidades de productos de alta calidad mientras mantienen bajo control los costos de mano de obra y las tasas de fallos. Este desafío puede resolverse con éxito con la ayuda de una tecnología de punta máquina automática de atornillado, que ofrece una solución a ambos problemas en la fase más crítica de la fabricación de MCB. Esta máquina de alta capacidad opera a miles de unidades por hora y al mismo tiempo produce conexiones terminales que son el foco de las pruebas IEC 60898-1 y notoriamente difíciles de realizar correctamente de manera consistente. Esta es la ventaja definitiva para las empresas, ya que pueden recibir grandes pedidos con confianza en lugar de simplemente esperar y esperar que su línea de producción funcione según lo requerido.

Conclusión

El tornillo terminal es pequeño, pero se encuentra en el camino crítico tanto para la seguridad del MCB como para la certificación del MCB. Hacerlo a mano en volumen significa aceptar variaciones que no se pueden ver o probar completamente. Una máquina automática de tornillos diseñada específicamente para bloques terminales de MCB reemplaza esa variación con un proceso rápido, verificado por torque y documentado, y se combina con el ensamblaje terminal aguas arriba para formar una línea coherente. Si planea escalar la producción de MCB, este es uno de los lugares de mayor impacto para automatizar primero. Para discutir cómo la máquina automática de tornillos para bloques terminales de MCB de Benlong se adapta a su línea, comuníquese con el equipo de Benlong Automation para obtener especificaciones y una evaluación de rendimiento.

Huang Xiaolei | Benlong Automatización