Integración de Robots para la Automatización de Interruptores Automáticos | Benlong

El cambio global hacia la fabricación automatizada ha convertido integración de sistemas robóticos en una de las capacidades más buscadas entre los propietarios de fábricas y gerentes de compras en la industria de productos eléctricos de baja tensión. ¿Qué deben abordar los fabricantes de interruptores diferenciales, dispositivos de corriente residual, circuitos de aire acondicionado, MCBs, así como la robótica industrial para la automatización de sus operaciones? Han superado la cuestión de si automatizar para comprender cómo crear un proceso integrado que emplee robots industriales, alimentadores de piezas, sensores y controladores en una línea automatizada.

En este artículo, ofrecemos una descripción detallada de la integración de sistemas robóticos, las razones por las cuales India, Turquía y Brasil prestan atención a esta tecnología, y las empresas que producen las tecnologías de robótica industrial que Benlong Automation utiliza en sus procesos. También hemos descrito la aplicación de esta tecnología en el ensamblaje de manijas de MCB, que es un ejemplo ilustrativo de las prácticas actuales en la industria.

Definiendo el concepto de integración de sistemas robóticos

En palabras simples, la integración de sistemas robóticos se refiere al proceso técnico de vincular robots industriales con otros componentes del proceso de producción de tal manera que funcione como una unidad. A menudo, un brazo robótico por sí solo es casi inútil. Su verdadero valor surge solo cuando se coloca en el lugar correcto, se programa para una función específica, se equipa con dispositivos adecuados para el manejo de componentes, se dirige mediante sensores o cámaras, y se gestiona mediante un controlador central que indica a cada eslabón de la cadena de producción cuándo comenzar a trabajar. La empresa que diseña esta coordinación, escribe la lógica de control, construye la estructura mecánica y pone en marcha la línea terminada en la fábrica del cliente actúa como un integrador de sistemas robóticos.

Para un fabricante de productos eléctricos de baja tensión, combinar brazos robóticos para pick-and-place o manejo de materiales con componentes como alimentadores vibratorios, maquinaria precisa, estaciones de remachado o soldadura, bancos de prueba o máquinas de marcado es lo habitual. El robot no trabaja de forma aislada, sino en conjunto con otros dispositivos; lo que marca la diferencia es cómo se integran estos últimos. Por eso, los compradores deberían pensar menos en la marca de un solo robot y más en la calidad de la integración del sistema robótico que hay detrás.

Puede ser útil pensar en la línea integrada como compuesta por dos niveles. El nivel de hardware está formado por equipos que se pueden ver: robots, alimentadores, dispositivos de sujeción, transportadores, estaciones de prueba y protecciones de seguridad. La capa de software está compuesta por los elementos que no se pueden ver y que consisten en la lógica del PLC, la gestión de recetas y cambios, los datos de sensores y visión, y la interfaz que permite al operador controlar el sistema desde una sola pantalla. Un nivel de hardware débil es fuente de una máquina poco confiable, mientras que una capa de software débil da lugar a una máquina que no se puede usar en absoluto. Una integración fuerte significa hacer ambas cosas correctamente, pero esto es mucho más complicado que simplemente colocar un robot sobre una mesa.

Por qué las fábricas eléctricas están invirtiendo en integración robótica

El aumento de los costos laborales y la disminución de la mano de obra calificada en el ensamblaje son los dos principales desencadenantes. Una celda manual de manejo de enlace o remachado por contacto puede requerir de cinco a diez trabajadores en cada turno, mientras que una buena celda robótica puede lograr resultados similares con uno o dos operadores gestionando el proceso. El ahorro en mano de obra por sí solo ayudará a recuperar las inversiones para operaciones de dos o tres turnos en menos de un año, lo que explica por qué muchas plantas de interruptores automáticos comienzan a avanzar hacia la automatización con este tipo de equipos.

La calidad y la trazabilidad son otro factor importante. Los mercados de exportación son implacables: muchos interruptores automáticos que fallan una auditoría en Europa o una verificación de certificación en el Golfo pueden significar la pérdida de todo el contrato para el fabricante. Las líneas automatizadas registran todos los ciclos, rechazan los ensamblajes defectuosos y proporcionan un historial trazable del suministro de datos que no se puede lograr en líneas manuales. Para las fábricas que envían a India, Turquía, Brasil y Medio Oriente, esto es una necesidad y no un lujo.

El tercer impulsor es la producción. Cuando los volúmenes de pedidos crecen más rápido de lo que una fábrica puede contratar y capacitar personas, la integración del sistema de automatización a menudo es la única manera de escalar sin un aumento proporcional en el número de empleados y la tasa de errores. Una línea robótica correctamente integrada ofrece tiempos de ciclo predecibles, calidad uniforme y la capacidad de aumentar la capacidad replicando celdas probadas en lugar de reinventar el proceso cada vez que llega un nuevo pedido.

Las marcas de robots que integra Benlong Automation

La elección del diseño del robot en la línea de Benlong Automation para un gran cliente depende de la aplicación del robot, la carga, la velocidad de operación y, con bastante frecuencia, los requisitos del cliente. Muchas empresas multinacionales ya prefieren usar ciertas marcas de robots en sus unidades de producción en todo el mundo y requieren que Benlong seleccione un robot que coincida con su elección desde el punto de vista de la disponibilidad de repuestos y la mejora en la capacitación del personal. Esta es la razón por la que Benlong trabaja con todas las plataformas de robots populares, en lugar de depender de un proveedor específico. Las marcas que la empresa ha utilizado con mayor frecuencia son FANUC, KUKA, KAWASAKI, EPSON y ABB.

FANUC

FANUC, el fabricante japonés conocido por sus robots de color amarillo brillante, tiene una de las bases instaladas más grandes a nivel mundial y es reconocido por su fiabilidad, longevidad y diversos modelos capaces de servir para diferentes propósitos, desde brazos robóticos compactos de mesa hasta modelos potentes de gran fuerza. Los modelos FANUC son fiables para usos como la selección de alta velocidad, por lo que la empresa es popular entre los clientes que buscan un robot capaz de operar continuamente con un tiempo de inactividad mínimo.

KUKA

KUKA, la empresa alemana famosa por sus robots naranjas, estableció su reputación en la fabricación de automóviles, aportando así su experiencia en la fabricación de robots articulados flexibles y de gran resistencia a la industria manufacturera. Los robots KUKA se utilizan ampliamente en tareas que implican grandes distancias de alcance, grandes áreas de trabajo o la necesidad de coordinar los movimientos de varios brazos robóticos. KUKA también cuenta con una plataforma flexible de programación y control que es muy popular entre los clientes.

KAWASAKI

Kawasaki Robotics es uno de los pioneros de la industria robótica. Sus robots son conocidos por su construcción robusta y versatilidad, ya que son capaces de realizar diversas tareas como la distribución de artículos, el ensamblaje, etc. Los fabricantes que buscan un robot fiable respaldado por una red global de servicio elegirán Kawasaki Robotics.

EPSON

Epson está asociada con robots SCARA y de seis ejes, que funcionan particularmente bien en el ensamblaje de componentes eléctricos. Componentes como los interruptores son pequeños y necesitan ser colocados con precisión y rapidez, que es la fortaleza exacta de los robots Epson.

TEJIDO

ABB es un grupo de ingeniería con sede en Suecia. Los robots ABB IRB están disponibles para casi todas las industrias manufactureras, y su programación se facilita mediante un excelente software de simulación de programación ABB.

La esencia del asunto no es que una tecnología sea mejor que las otras. Más bien, la idea de la integración de sistemas consiste en elegir un robot para cada aplicación y asegurar que todo el proceso de ensamblaje funcione sin problemas.

Tareas robóticas comunes en una línea de ensamblaje de interruptores automáticos

Los nuevos compradores de automatización suelen pensar en un autómata que realiza toda la operación. De hecho, los robots realizan solo unas pocas funciones especializadas mientras que estaciones especializadas llevan a cabo las tareas detalladas. El conocimiento de esta separación es esencial para que los departamentos de compras definan correctamente el proyecto.

Las funciones que los robots realizan con mayor frecuencia en las líneas de ensamblaje eléctrico son la alimentación y carga de materiales, en las cuales el brazo del robot se encarga de alimentar dispositivos y llenar los cargadores para asegurar que la línea siempre esté abastecida con materiales; la atención a máquinas significa cargar o descargar piezas de la estación de ensamblaje o moldeo; la transferencia implica que el dispositivo robótico moverá los artículos fabricados de un proceso al siguiente en lugar de una cinta transportadora o un operador; la entrega para prueba consiste en entregar productos terminados a un dispositivo que realiza pruebas y acreditaciones; y el paletizado y embalaje al final de la línea, que se refieren a las operaciones de apilado, embalaje y etiquetado de los interruptores aprobados. Considerando que los buenos integradores asignan todos estos roles a la solución más económica y confiable, estas tendencias frecuentemente implican que se utilice un robot cuando un cargador simple o una cinta transportadora serían suficientes.

El valor oculto: datos, software y visión artificial

El beneficio más ignorado de incorporar robots son los datos en sí mismos. Cada acción del robot, lectura de sensor o rechazo realizado se captura y registra con una marca de tiempo, y se rastrea hasta un dispositivo específico. Esto transforma esencialmente la línea de producción en una mina de oro de registros para un fabricante de interruptores automáticos, ya que ahora puede proporcionar información sobre rendimientos por turno, defectos por estación y registros detallados del historial de producción de cada interruptor que se produjo y envió. Por lo tanto, cuando un cliente extranjero solicita información, completa con documentación de la operación que se está exportando, ahora está disponible con solo presionar un botón.

La visión artificial ya se ha unido a la tendencia. Una cámara operada por un robot puede verificar si la manija está posicionada correctamente, si un resorte en el ensamblaje está en el lugar correcto o si la marca en el bloque es fácilmente visible. La necesidad de inspección manual desaparece gracias a la célula de trabajo guiada por fotos.

Integración robótica en el ensamblaje del enlace de la manija del MCB

Para ver cómo funcionan estos principios en la práctica, considere una de las estaciones comprobadas de Benlong: Máquina automática de ensamblaje del enlace de la manija del MCB. Esta máquina ensambla la manija operativa y el enlace metálico de un interruptor automático miniatura utilizando una mesa rotativa de indexación de precisión, dos alimentadores vibratorios en tazón, sensores integrados y un mecanismo automático de rechazo. Opera a 30 a 50 ensamblajes por minuto, reemplaza de tres a cinco operadores manuales y rechaza unidades defectuosas antes de que avancen en la línea, entregando el tipo de producción constante que el ensamblaje manual no puede lograr.

Por sí sola, esta ya es una célula altamente automatizada. Dentro de un proyecto de integración más grande, se puede añadir un robot para cargar manijas y enlaces en los alimentadores, transferir ensamblajes completos a la siguiente estación o paletizar los interruptores terminados, todo coordinado por el mismo PLC. Esa es la esencia de la integración robótica: tomar una máquina independiente capaz y tejerla en un flujo continuo asistido por robots que requiere casi ningún manejo manual entre estaciones.

De una célula única a una línea completamente integrada

Una estación de manija-enlace rara vez vive en aislamiento. En una planta completa de interruptores automáticos, se encuentra junto a remachado de contactos, ensamblaje de cámaras de arco, calibración, pruebas de disparo magnético y térmico, marcado láser y clasificación y embalaje. Benlong’s Línea de montaje automática MCB integra estas operaciones en un solo flujo continuo, con robots y transportadores que mueven las piezas entre estaciones bajo control central.

Decidir cuánto de esa línea automatizar es una verdadera cuestión de negocio, no una conclusión predefinida. Algunos fabricantes se benefician de una línea totalmente automatizada con dos operadores por turno; otros están mejor servidos por una configuración semi-automatizada que mantiene ciertos pasos manuales para reducir el costo de capital. La comparación de Benlong’s de ensamblaje totalmente automatizado versus semi-automatizado analiza las compensaciones, para que los compradores puedan ajustar su nivel de automatización a su volumen, presupuesto y mezcla de productos antes de comprometerse con un diseño.

Cómo elegir un integrador de sistemas robóticos

El robot es una mercancía; la integración no lo es. Dos integradores pueden usar el mismo brazo FANUC o ABB y entregar resultados muy diferentes, porque el verdadero valor reside en el conocimiento del proceso, el diseño de herramientas y la ingeniería de control. Al evaluar un socio, los compradores del sector eléctrico deben considerar cuidadosamente algunos factores.

La experiencia en el dominio importa más que el tamaño puro. Un integrador generalista que principalmente construye líneas automotrices puede no entender las particularidades de los componentes de interruptores automáticos, mientras que un especialista que ha construido cientos de líneas MCB y MCCB anticipará problemas antes de que aparezcan. El enfoque de Benlong’s en la fabricación eléctrica de baja tensión desde 2008 es el tipo de profundidad en el dominio que acorta proyectos y reduce riesgos, un punto explorado más a fondo en su guía para elegir un fabricante personalizado de máquinas de ensamblaje automatizadas.

• Flexibilidad en la marca: disposición para considerar FANUC, KUKA, Kawasaki, Epson, ABB o el estándar habitual del cliente, en lugar de insistir en una sola marca.
  Alcance completo: cualquier ingeniería, herramientas, software, pruebas e integración implementados por una sola empresa.
  Producción y eficiencia comprobadas en productos similares confirmadas con pruebas de aceptación.
  Programa de servicio global: suministro de repuestos, diagnóstico y servicio para clientes que no pueden permitirse largos tiempos de inactividad.

  Para ser un socio calificado, se deben mostrar máquinas en funcionamiento, proporcionar tiempos de ciclo realistas y realizar un análisis comparativo de ROI para producción manual y automatizada en el producto del cliente.

Por qué los compradores extranjeros están impulsando la demanda

La mayor parte de la demanda actual proviene de fabricantes que exportan productos. En India, un número rápidamente creciente de fabricantes de MCB y RCCB necesita urgentemente aumentar simultáneamente la producción y la calidad para llevar a cabo proyectos de infraestructura nacional y pedidos en el extranjero. En Turquía y Brasil, los fabricantes con larga trayectoria están modernizando líneas manuales antiguas para mantenerse competitivos en el mercado de importaciones de bajo costo y cumplir con los crecientes estándares de calidad de los productos. Para todas estas empresas, la automatización robótica integrada ofrece los mismos beneficios: mayor productividad, menor número de defectos, menor costo de mano de obra y el nivel requerido de trazabilidad para satisfacer las demandas de los compradores internacionales.

Trabajar con un integrador extranjero plantea muchas cuestiones prácticas, y los clientes tienen razón al considerarlas con anticipación. La puesta en marcha remota, procedimientos claros de aceptación, documentación en inglés, capacitación en video para operadores y términos garantizados para el suministro de repuestos se convierten en cuestiones importantes cuando se trabaja con una empresa ubicada a miles de kilómetros de distancia. Es en este momento cuando la experiencia de la empresa manufacturera especializada resulta útil.

Conclusión: La integración es la verdadera ventaja competitiva

La integración de robots es un paso importante para los fabricantes de interruptores automáticos y equipos eléctricos de baja tensión para convertir la agrupación de robots efectivos en la línea de producción, produciendo productos certificados. El fabricante de robots — FANUC, KUKA, Kawasaki, Epson o ABB — es mucho menos importante que las soluciones de ingeniería aplicadas. Benlong Automation pudo diseñar, construir e implementar líneas de ensamblaje y prueba utilizando una plataforma robótica particular que se adapta perfectamente a la tarea sin importar lo compleja que pueda ser — desde la producción de interruptores de una sola llave hasta el ensamblaje automático completo de MCB.

Si desea implementar un proyecto de automatización, el primer paso es ponerse en contacto con el equipo de ingeniería de Benlong y compartir con ellos su producto y la producción esperada. Utilizando esta información, los ingenieros desarrollarán la solución más óptima y realizarán la comparación completa del retorno de inversión entre la producción manual y automatizada.

Huang Xiaolei | Benlong Automatización