Corte por láser: automatización de la carga y la descarga

La velocidad de corte de las máquinas de corte por láser ha aumentado considerablemente durante estos últimos años, lo que ha supuesto un aumento significativo del volumen de piezas que se pueden cortar. A esto se añade unas cantidades de lanzamiento de producción cada vez más pequeñas y, por lo tanto, una gran variedad de materiales/espesores que gestionar.La combinación de la volumetría producida con la variedad de materiales cortados hace que las etapas previas y posteriores al mecanizado por láser sean muy importantes para mantener el alto nivel de productividad permitido por las máquinas de última generación.

Por ello, la carga de la chapa, la descarga y la clasificación de las piezas cortadas se han convertido en cuestiones fundamentales. Uno de los objetivos es reducir al máximo los tiempos muertos para evitar que la máquina, para producir, tenga que esperar que se cargue una chapa o se descargue la producción anterior.

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A este aspecto se añade la gestión y el control del flujo de producción de una manera más global, desde el pedido del cliente hasta la puesta a disposición de las piezas en las siguientes estaciones de producción. El objetivo es que todo el proceso funcione con fluidez, sin generar cuellos de botella ni problemas de calidad y plazos.

Tras una visión general de las principales categorías de soluciones de automatización, abordaremos las siguientes cuestiones:

• Dos puntos importantes a tener en cuenta sobre la clasificación y el paletizado automático de las piezas a la salida de la máquina de corte por láser.

• ¿Como mantener una buena productividad con la combinación máquina de corte por láser/automatización?
   

Para esquematizar, las soluciones de automatización de una máquina de corte por láser pueden dividirse en varias categorías:
→ Carga automática de la máquina de materia prima y descarga manual de la producción cortada.
En esta configuración, un brazo o un pórtico equipado con un dispositivo de elevación por vacío recoge la chapa que se va a cortar y la coloca sobre la máquina. El operario efectúa la descarga y la clasificación de las piezas directamente desde la mesa.

Hay que tener en cuenta que la mayoría de las máquinas están equipadas con un sistema de doble mesa que consiste en que, simultáneamente, cuando se ha completado el corte de una chapa, la mesa con las piezas cortadas se retira y la chapa que se va a producir pasa al área de corte.

Esta operación se puede realizar simultáneamente si el tiempo de corte es suficiente. Serges Bourdieux, de Salvagnini, explica que «en espesores finos con piezas poco complejas, el tiempo de corte puede ser tan corto que no permite cubrir el tiempo de descarga y carga de la nueva chapa que se va a cortar. Por lo tanto, la máquina tiene que esperar, ya que las dos mesas ya están ocupadas por piezas que hay que retirar».

→ Carga automática de las chapas y descarga de la chapa cortada completa

La carga de la materia prima se hace con un dispositivo de elevación por vacío, y la descarga con un sistema de peine para recuperar toda la producción (chapa + esqueleto) y colocarla sobre un pallet para su descarga por un operario. Algunos fabricantes incluso tienen la posibilidad de sacar el esqueleto, dejando únicamente las piezas cortadas.

Loïc Vicaud, de Trumph, explica que «el tiempo de ciclo con los sistemas más rápidos es inferior a un minuto». Es decir, que todas las chapas cuyo tiempo de corte es superior a un minuto dejan suficiente tiempo a la máquina para realizar simultáneamente la descarga de las piezas cortadas y la carga de la nueva chapa».

Unos transportadores en forma de cinta transportadora pueden complementar este tipo de solución transportando lentamente la chapa cortada, lo que permite una clasificación manual por un operario.

→ Automatización con clasificación, apilamiento de las piezas cortadas y carga del material

Con esta solución de automatización, la clasificación de las piezas se realizada con una pinza de prensión por vacío o magnética que extrae las piezas para depositarlas y apilarlas sobre un pallet. La carga de la materia prima se realiza con un dispositivo de elevación por vacío.

Hugues Cousseau, de Bystronic, insiste en «la necesidad de disponer de robots de descarga lo más flexibles posible para poder descargar el máximo de tipos de piezas diferentes».


→ Automatización basada en una máquina de corte por láser que sujeta la chapa con pinza

En este caso, la chapa se sujeta con una pinza durante el proceso de corte, de forma similar al funcionamiento de una punzonadora. Después, las piezas se evacúan o descargan sobre la marcha, ya sea mediante un sistema de trampillas que se abren en la mesa, o mediante un dispositivo de elevación por vacío.

 

→ Fiabilidad de la descarga y clasificación de las piezas
La automatización de la clasificación («sorting») de las piezas en corte por láser hace frente a limitaciones técnicas o mecánicas, como, por ejemplo: 

• una chapa puede moverse en la mesa, puesto que no está sujeta,

• la inclinación de las piezas en la mesa de corte por láser durante el proceso de corte,

• un esqueleto que puede atascarse durante el agarre de una pieza, etc.,

• etc.

Por ello, la descarga y clasificación de las piezas en el corte por láser estaba más bien reservada para la producción de piezas en series medianas o grandes. Así el programa de producción podía probarse y comprobarse antes de un uso intensivo.

A este respecto, Johan Elster, de Bystronic, señala que «los procesos de retirada y clasificación de piezas han ganado fiabilidad durante estos últimos años, lo que ha permitido procesar una amplia variedad de piezas, tanto pequeñas piezas unitarias como series pequeñas, medianas y grandes».
Y continúa diciendo que, «por ejemplo, para reducir las limitaciones durante la descarga, el simple hecho de cortar el esqueleto es muy útil».
 

Christophe Berquet, de Prima-Power, también insiste en «la importancia de cortar el esqueleto para que no moleste durante el agarre de las piezas».

Además, Loïc Vicaud, de Trumpf, señala que «los problemas no son los mismos en las piezas gruesas que en las finas. Los automatismos son más complejos en las piezas más finas».

Serges Bourdier, de Salvagnini, considera que «para que el proceso sea más fiable, la materia prima debe estar protegida de todo lo que pueda generar un riesgo de colisión o una rebaba durante la operación de corte. En este sentido, el intercambio simultáneo de las mesas con las piezas cortadas y la nueva chapa que se va a producir hace que las mesas tengan que pasar una por encima de la otra. Ahora bien, si la mesa con la chapa que acaba de cortarse pasa por encima de la mesa con la materia prima, existe un alto riesgo de que caigan desechos o escoria sobre la chapa que se va a cortar».

Johan Elster, de Bystronic, concluye lo siguiente: «La fiabilidad de la automatización en el corte por láser se basa en un trabajo global: la estructura de la mesa de corte, los sistemas de control, los módulos de agarre por ventosas o imanes neumáticos, etc.».

Para Loïc Vicaud, de Trumpf, «la cuestión del software también es un eslabón fundamental en la automatización, para asegurar la colocación de las piezas en función del sistema de descarga y reducir al máximo las limitaciones del esqueleto en las piezas».

→ Flexibilidad del sistema de «sorting» y agarre de las piezasNaturalmente, la variedad de las piezas y los materiales procesados, así como el volumen de los lanzamientos de producción (series pequeña, mediana y grande) son esenciales para determinar las exigencias desde el punto de vista de la flexibilidad.

Las exigencias serán diferentes para un fabricante de su propio producto que corte series medianas o grandes que para un subcontratista que corte piezas unitarias siempre diferentes. Para este último, el agarre de las piezas desempeña un papel preponderante, ya que necesita poder extraer una gran variedad de piezas con el mismo equipo.

Hugues Cousseau, de Bystronic, aboga por «robots de "sorting", que disponen de varias configuraciones de módulos de agarre (ventosas e imanes neumáticos) intercambiables automáticamente, lo que permite adaptarse al máximo y sin intervención humana a todos los tipos de piezas por clasificar». Y Johan Elster, de Bystronic, añade que «la flexibilidad mejora cuando la descarga y la clasificación de las piezas se realizan con varios brazos que pueden desplazarse sobre ambos ejes a la vez, de manera independiente y simultánea».

Loïc Vicaud, de Triumf, explica que «la flexibilidad se consigue, por ejemplo, mediante sistemas de ventosas rotativas, la flexibilidad en la implantación de los pallets, etc.».
 

Christophe Berquet, de Prima-Power, comenta a modo de introducción: «Las soluciones de descarga (peine, sorting, etc.) deben adaptarse a la velocidad de corte por láser, que no para de aumentar, para evitar perjudicar la productividad. La fiabilidad de la automatización es un requisito previo, pero no debe ir nunca en detrimento de este objetivo de productividad».

Serges Bourdier, de Salvagnini, explica que «la solución para ganar en productividad con los automatismos es disponer de tantas funciones autónomas como sea posible para poder gestionarlas simultáneamente de forma independiente. Por ejemplo, el cargador de ventosas y el peine suelen estar integrados en la misma instalación. Sin embargo, al disociar la función de carga de la función de descarga/peine, las operaciones pueden realizarse simultáneamente de forma independiente».

Existen muchas herramientas disponibles para ayudar al operario, especialmente cuando la clasificación de la chapa se realiza manualmente después de una descarga de la chapa completa, como por ejemplo, pantallas situadas encima de una mesa de descarga que muestran visualmente una imagen de la anidación con un código de color que permite diferenciar cada pieza, así como indicaciones para llevar a cabo la descarga. También se puede realizar una validación de la fase de producción (piezas producidas o desechadas) con una conexión directa a los sistemas de información de la empresa (ERP, GPAO, etc.). Naturalmente, se trata de herramientas que aportan al mismo tiempo confort de trabajo al operario y ganancias de productividad en las operaciones que se van a realizar.
 

La automatización de las máquinas láser se enmarca cada vez más en una perspectiva de «Smart Factory», es decir, una fábrica a la vez automatizada, conectada y ágil.

Johan Elster, de Bystronic, insiste en que «la visión de la empresa debe ser global, desde el pedido del cliente hasta la entrega del producto acabado. Ya no se trata de una máquina que compra el industrial, sino de una solución que permite optimizar el proceso de producción completo con un seguimiento en tiempo real del equipo y los datos «analytics».

En el mismo sentido, Loïc Vicaud, de Trumpf, explica que «los industriales deben proyectarse en el futuro e imaginar una fábrica conectada para una gestión globalizada del proceso de producción».


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