La sujeción modular hace maravillas

Cuando se trata de mejorar la productividad, los soportes de piezas incorporados deberían estar en lo más alto de la lista de tareas pendientes de una empresa, según Colin Frost, presidente de Carr Lane Manufacturing Co., con sede en St. Louis. Además, afirma, este tipo de soluciones son necesarias. desde la configuración hasta el tiempo de ejecución.

La instalación modular implica siempre una serie de compromisos”. Es difícil argumentar en contra de lo “ideal”, excepto decir que crear un accesorio personalizado para cada pieza de trabajo requiere tiempo y dinero, y muchos trabajos de tiradas cortas no lo justificarían. Es más, las innumerables soluciones disponibles ahora dentro de la amplia categoría de sujeción modular dejan al comprador inteligente con pocos arrepentimientos, si es que los hay.

Por ejemplo, el mandril desplegable activo de SMW-Autoblok Corp., con sede en Wheeling, Illinois, puede sujetarse en el centro de la carrera. Esto ofrece la capacidad de adaptarse a piezas de diferentes dimensiones donde se puede cubrir una familia de piezas "simplemente cambiando la parte superior, dentro de las limitaciones físicas del mandril", según Larry Robbins, presidente de la división comercial de la empresa.

El mandril es único por estar sellado y "activo", de modo que "crea tres características en el mismo movimiento mecánico", añade Robbins. “Con un portabrocas de mandíbula deslizante, se tira de una cuña en la parte trasera. El grado de inclinación de la cuña determina la carrera de la mandíbula y la fuerza de sujeción. Con un mandril de bloqueo de bola, la parte inferior de la mandíbula es una bola. Te balanceas dentro de un bolsillo cautivo que tiene llaves a cada lado que limitan tu movimiento. La cantidad de movimiento está integrada en el propio portabrocas.

"Nuestro plato es especial", continúa Robbins. "Podemos cambiar estas llaves y cambiar la cantidad de movimiento, la cantidad de movimiento de la mandíbula y la cantidad de efecto de extracción, todo cambiando esa pequeña llave dentro del mandril".

Esto encaja con el objetivo general de SMW de fabricar productos estándar, disponibles en el mercado, fácilmente adaptables a aplicaciones específicas del cliente. "Lo único que la gente debe recordar, sin importar lo que compren, es que debe ser flexible, adaptable y convertible de un proyecto a otro", dice Robbins. “Puedo pasar de un mandril de tres mordazas a un mandril, a un mandril de pinza, a un mandril de cuatro mordazas y volver a mi mandril de tres mordazas. Todo en menos de un minuto, sin cambiar nada más que la cara de los componentes”.

SMW es la única empresa que sella herméticamente todos sus mandriles, prensas y pinzas como característica estándar, afirma Robbins. “Lo hacemos pensando no sólo en el refrigerante de alta presión, sino también en las variaciones de contaminantes debido a las máquinas multitarea. Ahora tienes torneado, fresado y rectificado en la misma máquina”.

Esto produce diferentes tipos de virutas y virutas, lo que aumenta el riesgo de que la grasa esencial se elimine. "Cuando no hay grasa, se crea contacto y fricción entre metales", explica Robbins. “Tu fuerza de agarre puede disminuir en un 80%. Entonces tus predecibles 20,000 libras. (9071 kg) de fuerza de agarre ahora podrían ser de 1600 lbs. (725 kilogramos). He visto piezas literalmente lanzadas desde un mandril, atravesar la chapa de la máquina y incrustarse en una pared de concreto. Tratamos de evitar cualquier falla catastrófica por cualquier motivo, por lo que todo nuestro equipo está sellado herméticamente”.

Adaptar una combinación de sujeción modular a otra para cambiar los tipos de piezas lleva tiempo. Pero este tiempo puede minimizarse y eliminarse de la máquina. Las “herramientas superiores” que realmente sostienen la pieza de trabajo (por ejemplo, prensas, abrazaderas y accesorios de pinza) pueden ser distintas de los elementos base que se asientan directamente sobre la mesa de la máquina, explica Mike Antos, gerente de producto de Jergens Inc., con sede en Cleveland. puede construir una interfaz de cambio rápido en esos elementos base.

Por ejemplo, con el sistema Ball Lock de Jergen, un operador conecta manualmente la herramienta superior a la subplaca en segundos, ubicándola simultáneamente con una repetibilidad de 0,0005” (13 µm). El sistema Zero Point de la empresa, como el VERO-S de Schunk SE & Co. o el ADP de SMW, es automático y se repite dentro de 0,0002” (5 µm). Cualquiera de los dos enfoques puede eliminar la necesidad de volver a medir cualquier cosa en la máquina. Schunk también ofrece una versión que cuenta con una repetibilidad de 2 µm, y todos los sistemas VERO-S están hechos de acero inoxidable y sellados contra virutas y virutas.

"Digamos que la parte A se sujeta en un tornillo de banco y la parte B se sujeta a un dispositivo de alta densidad mediante micro abrazaderas", dice Antos. “Al construirlos en placas, con un sistema como nuestro Ball Lock o Zero Point, puedes cambiar de la parte A a la parte B, convirtiendo horas de configuración en minutos o minutos en segundos. Ahí es donde entra en juego el ahorro de tiempo”.

Además, añade, la repetibilidad de la interfaz elimina variables. “No dependes de que alguien introduzca manualmente un dispositivo y lo indique en la máquina. Eliminas las variables en el proceso donde algo podría salir mal. Cosas como que un operador tenga un mal día. O un empleado sin experiencia que reemplaza al preparador habitual”.

No es de extrañar que más de la mitad de las ventas de sistemas de sujeción de Jergens correspondan a sistemas de cambio rápido, como informa Antos.

Los sistemas de punto cero descritos utilizan presión neumática o hidráulica para abrir el mecanismo de sujeción en la base. Por defecto, toman la posición bloqueada, agarrando los pernos en el soporte de trabajo. De este modo, se pueden activar de forma remota y se prestan para la carga automática de piezas.

Pero Antos destaca otro caso en el que estos sistemas de punto cero salvan el día: “Vemos que el punto cero se utiliza mucho para sujetar una pieza de trabajo grande donde el cliente coloca los pernos directamente en la pieza de trabajo. O con un accesorio más grande donde es físicamente imposible que una persona regrese e inserte y apriete un vástago Ball Lock. Por lo tanto, poder accionar remotamente una válvula para liberar el perno es una ventaja más allá de la carga automática”.

Una solución de automatización quizás más sorprendente, y que no necesariamente requiere fijación de punto cero, proviene de Schunk en Morrisville, Carolina del Norte. Se trata de una pinza de husillo que convierte su propio centro de mecanizado en un robot de manipulación de piezas de tres ejes. ¿Sorpresa número dos? Lo hace por entre 3.500 y 4.000 dólares, una fracción del coste de un robot independiente, informa Brad Evans, líder del equipo de sujeción de piezas estacionarias de Schunk. ¿Sorpresa número tres? Es una idea que data de hace 15 años y que recientemente está cobrando fuerza.

Como explica Evans, la pinza utiliza aire a través del husillo o refrigerante a través del husillo para activarse. (Como alternativa, puede utilizar carga de resorte para agarrar y aire/refrigerante para liberar).

Esto obstaculizó la adopción, porque hace 15 años, muchas máquinas en los EE. UU. no tenían aire o refrigerante a través del husillo, especialmente en los talleres donde este tipo de automatización sería más bienvenida. Además, las máquinas más antiguas generalmente no conocían la orientación de rotación del husillo. No basta con conocer la posición del husillo en XYZ. También es necesario conocer la “posición del reloj” de las pinzas para recoger la pieza de forma segura. Afortunadamente, eso es mucho más común ahora, observa Evans, a medida que la tecnología más antigua desaparece de las tiendas de todo el país.

Evans describe a un usuario típico como un taller con un trabajo nocturno de 40 a 60 piezas. Se cargaba un palé con las piezas sin procesar del turno de noche, se "presionaba 'inicio de ciclo' en el programa y se marchaba", dice. El cambiador de herramientas colocaría las pinzas en el husillo, la máquina se movería hacia la plataforma, orientaría las pinzas, bajaría para agarrar la pieza y llevarla al soporte automático, etc. Y así como el cambiador de herramientas cambia entre herramientas de corte y pinzas, también podría ser el cambio de tipos de pinzas. Así, por ejemplo, se podría pasar de una pinza de dos dedos para piezas rectangulares a una pinza de tres dedos para piezas circulares en una misma pasada automatizada.

Algunas situaciones de sujeción de DI ni siquiera requieren conocer la orientación rotacional del husillo, añade Evans. “Con una pieza como un anillo, podemos sujetar con identificación de manera que la pieza simplemente se asiente sobre dos labios, en lugar de que la pinza la agarre. Así que es sólo cuestión de que el husillo se levante y baje”.

Agregar una unidad de rotación a la mesa de la máquina también puede automatizar varias operaciones. Por ejemplo, Evans dice: “Cargarías la pieza en un tornillo de banco para realizar OP1. Luego, la pinza movería la pieza a la unidad rotativa, que la voltea. Luego, la pinza movería la pieza a un segundo tornillo de banco configurado para sujetarla durante OP2”.

Si bien la pinza de husillo no requiere accesorios con una base de punto cero, Evans insta a su implementación para un cambio rápido, tal como explicó Antos. "Nuestra premisa ha sido permitir que el cliente finalmente haga la transición a la automatización total sin tener que rehacer todo por completo", dice Evans. Por lo tanto, una inversión en dispositivos de punto cero VERO-S para el enfoque de pinza de husillo se trasladaría a la automatización con un robot completo de seis ejes.

"Por ejemplo, podemos hacer funcionar sistemas neumáticos, hidráulicos o de vacío a través de nuestros módulos VERO-S", continúa Evans. “Para que puedas tener una paleta de prensas tándem, neumáticas o hidráulicas que se acoplan directamente a una placa equipada con VERO-S. … Así, cuando el operador lo carga, no necesita conectar ningún accesorio. No hay posibilidad de que conecte la "entrada" con la "salida" y la "salida" con la "entrada". Se acopla directamente a través del palet al VERO-S. Y luego, si luego deciden usar un robot de seis ejes, el robot simplemente coloca la paleta en la máquina, el VERO-S interactúa automáticamente con su sistema neumático o hidráulico y acciona las prensas”.

Si se enfrenta al desafío de sujetar componentes frágiles, compuestos, piezas que se deformarían con soluciones estándar de sujeción de piezas, como abrazaderas o mordazas, o piezas que son difíciles de sujetar debido a su forma, considere la solución adhesiva que ofrece Blue Photon Technology and Workholding. Systems LLC, Shelby, Michigan. Blue Photon ofrece un adhesivo patentado llamado BlueGrip que forma una unión fuerte con prácticamente cualquier material después de solo 60 a 90 segundos de exposición a la luz ultravioleta.

¿Qué tan fuerte es este vínculo? La resistencia a la tracción de cada uno es de hasta 600 libras. (272 kg) con la pinza más grande de Blue Photon, el método preferido para conectar la pieza de trabajo al dispositivo. Estas "pinzas" se parecen más a postes con un núcleo transparente. Se atornillan a cualquier luminaria modular o hecha a medida. El adhesivo se aplica al extremo de la pieza de trabajo y luego se cura desde la parte posterior utilizando cabezales LED. A diferencia de la alta resistencia a la tracción de la unión, romper la conexión se puede lograr fácilmente con un cuarto de vuelta de la pinza usando una llave manual o aplicando agua caliente o vapor. Entre otras opciones, un "accesorio universal" permite al usuario configurar un sistema de sujeción de piezas para sujetar piezas con forma casi neta.

Como se sugirió, el enfoque de Blue Photon se puede implementar fácilmente mediante manipulación manual. Pero también es posible automatizar todo el proceso, desde dispensar el adhesivo hasta colocar la pieza y el accesorio en un tanque de agua caliente mediante un transportador o un robot para soltar la abrazadera.

"Se puede utilizar la limpieza criogénica en un robot para eliminar cualquier adhesivo residual y es un proceso rápido y muy limpio", afirma Dan Billings, presidente y director ejecutivo de Blue Photon. La empresa ofrece una herramienta de limpieza montada en eje (con un abrasivo consumible) para eliminar el adhesivo residual de las pinzas.

"Esta herramienta bajará y utilizará el husillo CNC para limpiar el adhesivo de todas las pinzas y prepararlas para la siguiente operación", explica Billings. Dado que el sistema de Blue Photon puede “actuar como interfaz entre la pieza y un sistema de punto cero, los usuarios pueden hacer más cosas con la pieza en menos tiempo”, añade. "Al eliminar las abrazaderas que estorban, se puede realizar más mecanizado, especialmente en máquinas de cinco ejes".

Quizás para lo último en adaptabilidad, versatilidad y control de sujeción, SMW ha introducido una línea de mandriles, prensas, pinzas, mesas de punto cero y lápidas electromecánicos, bajo su marca e-motion. Estos sistemas transmiten energía y datos a través de un acoplador inductivo, no de un cable, y ofrecen un nivel de control y retroalimentación sin precedentes.

"Ahora ofrecemos tecnología de ajuste automático en cada mandril", señala Robbins. “Cada mandíbula se considerará su propio eje NC. Imagine un mandril de cuatro mordazas en el que cada mordaza sea controlable individualmente, ya sea por sí misma o mediante una función de autocentrado. Y cada mandíbula detecta y envía datos sobre su posición y la fuerza que ejerce. Si encuentra que la pieza está desviada en siete mm en XY a 237° desde cero, cada uno de esos ejes y NC tiene la capacidad de trabajar en conjunto entre sí para realizar una interpolación simultánea para corregir esto. Al igual que una mesa CNC se mueve en ángulo para compensar”.

Robbins enumera aún más características: “Puedo tener una sujeción alta-baja en cualquier componente sin tener acompañamientos especiales como un cilindro alto-bajo. … Puedo establecer las posiciones esperadas de las mordazas para mi pieza y, como el sistema conoce las posiciones reales en todo momento, enviará una señal de error si las mordazas se cierran más de lo esperado, lo que indica que falta la pieza o que está mal cargada. .”

Continúa: “Pasa por una verificación de seguridad de 25 milisegundos, que le indica que la pieza aún está en su posición y sujeta según las especificaciones correctas... Una vez que se activa el mandril o el tornillo de banco, si tengo una pérdida de energía, no tiene ningún efecto sobre la sujeción. No se soltará. De hecho, puedo energizar el portabrocas, colocarle una pieza y guardarla en el estante”.

Robbins afirma que las nuevas pinzas robóticas electromecánicas pueden controlar y repetir sus posiciones de apertura y cierre con una precisión de 0,010 mm, con una fuerza de sujeción igualmente predecible. “También puedo ofrecerles algo que nadie más ofrece: una rotación de 360°. Puedo usar estas pinzas no solo para posicionar una pieza, sino también para ensamblarlas, atornillar componentes... Incluso puedo usarlas en un entorno de sala limpia o para envasar alimentos o medicamentos, porque no hay lubricación. Puedo tocar la parte sin procesar y no tener que preocuparme por la contaminación de los componentes externos”.

Es un desarrollo emocionante que Robbins se jacta de ser exclusivo de SMW.

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