Linha de produção automática para montagem e teste de contatores CA: funções e características.

Um fabricante italiano projetou e produziu sistemas manuais e automatizados que montam e testam contatores HVAC, e descobriram que tentar dobrar o volume de produção sem aumento de defeitos não poderia ser alcançado usando o método de montagem manual. O sistema de montagem manual, que inclui uma base de 12 operadores, testadores de bancada e documentação, havia atingido seu nível máximo de qualidade. A solução foi criar uma linha automatizada de montagem e teste para contatores AC totalmente integrada para receber componentes metálicos em branco e estampados, plásticos, carcaças moldadas por injeção e bobinas de enrolamento em uma extremidade e produzir contatores individualmente testados e serializados na outra extremidade. Em 20 meses, o sistema automatizado de montagem e teste se pagaria. Além disso, os contatores produzidos pelo sistema automatizado de montagem e teste eram de qualidade superior aos contatores produzidos pelo método de montagem manual: cada contator era configurado conforme as especificações, cada resistência de contato medida e cada resultado de teste documentado com um número de série único. Entender o que uma linha automatizada de montagem e teste faz e como avaliá-la é o primeiro passo para qualquer fabricante de contatores AC que produza Motores Industriais, Equipamentos HVAC e/ou produtos de Distribuição de Energia, para competir globalmente.

O que uma Linha Automática de Montagem e Teste de Contator AC Faz

Uma linha de produção projetada sob medida para montar e testar um equipamento automático de montagem e teste de contator AC é uma sequência que montará, verificará e certificará todo o contator automaticamente, sem operação manual durante todo o processo de conclusão de um contator AC. Este tipo de linha geralmente começa com um sistema de alimentação de peças composto por um alimentador de tigela ou bandeja para orientar todas as peças usadas para montar um contator; nomeadamente, contatos, molas, armaduras, bobinas e carcaças; e então cada componente será movido de estação em estação através de várias etapas automáticas que são as seguintes:

• Montagem do contato: O suporte de contato tem os contatos principais e auxiliares fixados por rebites, parafusos ou métodos de soldagem. Um sistema de visão verifica a posição e a orientação.
• Montagem da bobina e circuito magnético: A bobina, armadura e calha são montadas, com a folga de ar e o curso ajustados conforme a especificação.
• Carcaça e montagem final: O módulo montado é inserido em uma carcaça moldada, e uma tampa é adicionada. Os parafusos são apertados com torque e verificados.
• Teste e calibração: Cada contator montado é submetido a uma série de testes elétricos. Estes consistem em testes de resistência da bobina, teste de tensões de acionamento/desligamento, teste de resistência de contato, teste de resistência dielétrica e, às vezes, teste de resistência de uma amostra dos montados; todas as informações de desempenho dos testes serão registradas contra o número de série único do contator.
• Marcação e classificação: Um sistema de triagem automatizado direciona os produtos classificados e excluídos para dois compartimentos usando um contato impresso a laser ou impresso por tampografia, indicando a capacidade nominal de cada contato.

A própria máquina automática de montagem da Benlong Automation para contatos principais e auxiliares de contatores AC é uma estação dentro desta sequência maior. Ela realiza a tarefa de alta precisão de posicionar e unir os contatos de liga de prata ao suporte do contato, um processo que determina diretamente a vida elétrica do contator e a resistência à corrente de falha. Integrada em uma linha completa, ela alimenta uma montagem de contato verificada para as estações subsequentes. Para uma compreensão mais ampla de como uma única estação se encaixa em um fluxo de produção completo, nosso guia sobre O que é automação? explica como células automatizadas individuais são conectadas em uma linha unificada e orientada por dados.

Características principais de uma linha de produção moderna de contatores AC

Uma linha de contatores AC na qual a montagem e o teste automáticos são realizados de maneira bem projetada possui muitas características distintivas, que a diferenciam de um grupo de máquinas individuais interconectadas por um transportador:

• Sistema de dados integrado: Um sistema central de execução de manufatura (MES) é usado para manter contato com cada estação. Os resultados dos testes são vinculados a um número de série único e permitem rastreabilidade completa até o lote de contatos de prata e a máquina de enrolamento da bobina que fabricou a bobina para cada contator. Essa trilha de dados é o que separa o produto do envio para quarentena em ambientes regulados.
• Portões de qualidade em linha: Um inspetor de qualidade individual foi estabelecido em cada uma das estações de montagem. A estação de montagem de contatos usa uma câmera de visão para inspecionar desalinhamentos dos contatos, e vice-versa, antes da instalação da carcaça. A estação de verificação do torque dos parafusos interrompe a produção se os parafusos não estiverem dentro da especificação. Cada uma das estações de montagem criou um processo para prevenir a criação de defeitos em vez de criar um produto defeituoso e depender da detecção no final da vida útil.
• Controle de processo em circuito fechado: A estação de soldagem tem a capacidade de monitorar a energia da solda e ajustar (em tempo real), enquanto a estação de enrolamento da bobina mede a resistência DC de cada bobina, compensando a variação da espessura do fio. A linha se adapta ao material e à deriva ambiental enquanto continua a produzir uma saída consistente, independentemente do turno, estação ou operador.
• Alta produtividade com baixa intervenção manual: Uma linha de produção automatizada média pode fabricar entre 300 e 600 peças de contatores... dependendo do tamanho e do número de polos configurados. Cerca de duas ou três pessoas monitoram a linha, substituindo peças conforme necessário e ocasionalmente desobstruindo bloqueios, em comparação com as 10 a 15 pessoas necessárias para uma linha de montagem e teste manual.

Os benefícios para a fábrica são mensuráveis: o rendimento aumenta entre 50–100%, o rendimento na primeira passagem ultrapassa 99%, o custo de mão de obra por unidade cai entre 60–80%, e as devoluções por garantia caem drasticamente. Pesquisas sobre fabricação automatizada publicadas por McKinsey & Company consistentemente constatam que a automação integrada oferece o maior retorno sobre o investimento quando aborda as etapas do processo que mais afetam a qualidade — precisamente as operações de calibração, teste e montagem crítica que uma linha de contatores AC automatiza.

Quanto custa uma linha assim e quem a constrói?

Investimentos para uma linha de produção automática de montagem e teste de contatores AC variam dependendo de múltiplos fatores, como tamanho dos contatores AC, número de polos, requisitos de rendimento e nível desejado de automação. Uma linha semi-automatizada com carregamento manual e teste automatizado custa entre $200.000 – $500.000. Linhas totalmente integradas com alimentação automática; montagem; teste; classificação geralmente custam entre $500.000 – $2.000.000. Os períodos de retorno esperados, baseados em economias de mão de obra; aumento do rendimento; redução de sucata; e custos evitados de garantia, normalmente são de 18 a 36 meses. A automação personalizada conta tanto com grandes integradores globais quanto com especialistas de nicho neste mercado.

• ATS Automação (Canadá): O principal integrador de automação do mundo, especializado na montagem de componentes elétricos para negócios industriais e automotivos em escala mundial a um preço premium.
• Rockwell Automação (EUA): Líder em automação industrial e sistemas de controle, incluindo as plataformas PLC e MES que suportam muitas linhas automatizadas. Frequentemente colabora com fabricantes de máquinas.
• FANUC (Japão): Fornece sistemas robóticos, CNCs, acionamentos e todo o sistema de componentes da linha de montagem como um pacote completo.
• Benlong Automation (China): Linhas personalizadas automatizadas de montagem e teste são desenvolvidas para produtos da indústria elétrica de baixa tensão, incluindo contatores AC, MCBs, MCCBs e dispositivos de proteção relacionados pela Benlong, um fornecedor estabelecido desses sistemas.

  A Benlong constrói suas linhas automatizadas de montagem e teste de acordo com os requisitos específicos da sequência de montagem, exigências de teste e demandas de certificação que a indústria elétrica requer.
  Como parceiro de engenharia para um fabricante de contatores, a Benlong traz experiência relevante para seu projeto; já resolvemos seus desafios de manuseio de materiais associados ao manuseio de contatos de prata, configuração de ajustes precisos de curso e implementação de testes elétricos integrados antes da expectativa do comprador de que um integrador geral poderia fornecer essa solução dentro do cronograma do projeto do comprador.

Uma linha automatizada é adequada para todo fabricante de contatores?

Uma linha de produção automática de contatores AC é um investimento de capital que faz sentido quando o design do produto está estável, o volume de produção justifica a automação e as exigências de qualidade e rastreabilidade do mercado não podem ser atendidas por uma linha manual. Uma startup que produz algumas centenas de contatores por mês para um mercado local pode ser melhor atendida por um banco de calibração e teste semi-automatizado — como o da Benlong máquina de teste abrangente de contatores CA — e montagem manual. À medida que o volume cresce e o produto se estabiliza, as estações automatizadas podem ser conectadas e o manuseio automatizado. Essa abordagem faseada reduz o risco e ajusta o investimento à necessidade do negócio.

Perguntas frequentes

O que é uma linha de produção automática de montagem e teste de contatores AC?

O sistema de fabricação integrado combina todas as partes do contator (contatores – incluem: contatos; bobinas; armaduras; carcaças), monta automaticamente esses componentes em uma unidade completa e funcional, testa eletricamente cada unidade montada e registra os resultados do teste em um número de série único. O resultado é a eliminação completa de qualquer manuseio manual do produto e rastreabilidade total.

Quanto tempo leva para construir e instalar uma linha assim?

Normalmente, desenvolver uma linha automática de montagem e teste de contatores AC sob medida requer entre 8 e 14 meses desde a assinatura do contrato até a conclusão; no entanto, o tempo necessário depende de várias variáveis, incluindo a complexidade da linha, o número de estações na linha e a quantidade de ferramentas personalizadas necessárias.

A linha pode ser reconfigurada para um modelo diferente de contator?

Sim, até certo ponto; a linha é adaptada em torno de uma estrutura específica de contator ou família de produtos. Em outras palavras, você pode mudar entre modelos semelhantes na gama usando uma alteração de receita e algumas modificações nas ferramentas. No entanto, se quiser mudar para uma estrutura de contator totalmente diferente, isso envolveria uma grande quantidade de reengenharia.

Que manutenção uma linha automatizada de contatores requer?

Limpeza diária das lentes das câmeras de visão e sensores, inspeção semanal de itens de desgaste como garras e vedações, e calibração anual dos instrumentos de teste são exemplos de manutenção preventiva. Uma linha devidamente mantida pode ter uma expectativa de vida de 10 a 15+ anos.

Referências

• McKinsey & Company — O Futuro da Manufatura — Pesquisa sobre o impacto da automação integrada na produtividade e qualidade na manufatura.
• Rockwell Automation — Soluções de Automação Industrial — Plataformas de controle e informação para linhas automatizadas de montagem e teste.
• FANUC Corporation — Soluções de Montagem Robótica — Robôs industriais e células automatizadas para aplicações de montagem.
• ATS Automation — Sistemas de Manufatura Automatizados Personalizados — Integrador global de sistemas automatizados de montagem e teste.

Um AC contactor automatic assembly and testing production line transforma a forma como um contator é construído. Substitui processos manuais variáveis por automação controlada, documentada e repetível. Produz um contator que não é apenas montado, mas verificado — cada resistência da bobina medida, cada queda de contato registrada, cada teste dielétrico aprovado — e armazena essa verificação numa base de dados que suporta certificação, reclamações de garantia e melhoria contínua. Para o fabricante, é um investimento em capacidade, qualidade e nos dados que os mercados de exportação modernos exigem. A Benlong Automation projeta e constrói essas linhas para a indústria elétrica, porque o contator que protege um motor deve ser construído com a precisão que só um processo automatizado e verificado pode oferecer.