Sistemas de ensable automatizado

4.1.4. SISTEMAS DE ENSABLE AUTOMATIZADO

CONCEPTOS

Sistemas de Transporte de Materiales: Son cruciales para mover las piezas y los subensambles entre las estaciones de trabajo. Pueden ser bandas transportadoras, rodillos, carros automatizados (AGVs), o incluso robots móviles. La eficiencia de este sistema impacta directamente en el flujo de producción.

Sistemas de Alimentación de Componentes: Estos sistemas se encargan de suministrar las piezas necesarias a cada estación de trabajo de manera automática. Pueden incluir alimentadores vibratorios, tolvas, sistemas de visión para la orientación de piezas y robots de picking.

Sistemas de Control: Son el cerebro del sistema de ensamblaje automatizado. Incluyen controladores lógicos programables (PLCs), computadoras industriales y software de gestión que coordinan y supervisan todas las operaciones, desde el movimiento de los materiales hasta las acciones de los robots y la verificación de la calidad.

Sensores y Sistemas de Visión Artificial: Estos componentes proporcionan información crucial al sistema de control. Los sensores detectan la presencia, posición y orientación de las piezas, mientras que los sistemas de visión artificial pueden realizar inspecciones de calidad, guiar a los robots y verificar el ensamblaje correcto.

Integración de Sistemas: Un sistema de ensamblaje automatizado efectivo requiere la integración fluida de todos sus componentes: las estaciones de trabajo, el sistema de transporte, los sistemas de alimentación, los robots y el sistema de control deben comunicarse y trabajar juntos de manera coordinada.

Flexibilidad y Reconfigurabilidad: Los sistemas modernos de ensamblaje automatizado a menudo están diseñados para ser flexibles y reconfigurables, permitiendo adaptarse a diferentes productos o variaciones del mismo producto con cambios mínimos en la configuración del sistema.

Mantenimiento y Diagnóstico: Como cualquier sistema complejo, los sistemas de ensamblaje automatizado requieren mantenimiento regular para asegurar su funcionamiento óptimo. Los sistemas de diagnóstico ayudan a identificar y solucionar problemas rápidamente, minimizando el tiempo de inactividad.

COMPONENTES

1. Estaciones de Trabajo Automatizadas:

• Robots Industriales: Son el corazón del sistema, realizando tareas repetitivas y complejas como la manipulación de piezas, atornillado, soldadura, pintura, etc. Pueden ser de diferentes tipos (articulados, SCARA, delta, etc.) según la aplicación.
• Equipos de Fijación y Sujeción: Dispositivos diseñados para mantener las piezas firmemente en su lugar durante el proceso de ensamblaje. Pueden ser pinzas robóticas, ventosas, mordazas, etc.
• Herramientas y Utillaje: Elementos específicos que el robot utiliza para llevar a cabo la operación de ensamblaje (destornilladores automáticos, soldadores, dispensadores de adhesivo, etc.).

2. Sistemas de Alimentación y Orientación de Piezas:

• Alimentadores Vibratorios: Utilizados para orientar y suministrar pequeñas piezas de manera constante.
• Tolvas y Cargadores: Contenedores que almacenan grandes cantidades de piezas y las entregan al sistema de manera controlada.
• Sistemas de Visión Artificial: Cámaras y software que inspeccionan la orientación y la calidad de las piezas antes de ser ensambladas, asegurando un proceso correcto.
• Transportadores: Bandas, rodillos o sistemas de indexado que mueven las piezas entre las diferentes estaciones de trabajo.

3. Sistemas de Control:

• Controlador Lógico Programable (PLC): El cerebro del sistema, que coordina y controla la secuencia de operaciones de todos los componentes.
• Interfaz Hombre-Máquina (HMI): Pantallas y paneles que permiten a los operadores supervisar el proceso, ingresar parámetros y solucionar problemas.
• Sensores: Dispositivos que detectan la presencia, posición, orientación y otras características de las piezas y los componentes, proporcionando retroalimentación al PLC.
• Sistemas de Seguridad: Barreras de luz, escáneres láser, cortinas de seguridad y paros de emergencia que protegen a los operarios y al equipo.

4. Sistemas de Transporte e Indexado:

• Bandas Transportadoras: Mueven las piezas de una estación a otra de forma continua.
• Sistemas de Indexado Rotatorio o Lineal: Posicionan las piezas con precisión en cada estación para realizar las operaciones.
• Robots Móviles Autónomos (AMR) o Vehículos Guiados Automáticamente (AGV): Utilizados para transportar materiales y ensambles entre diferentes áreas de la fábrica.

5. Sistemas de Inspección y Control de Calidad:

• Sistemas de Visión Artificial: Verifican la correcta colocación de los componentes, la ausencia de defectos y las dimensiones del ensamble.
• Sensores de Medición: Aseguran que las tolerancias y especificaciones se cumplan.
• Pruebas Funcionales Automatizadas: Verifican el correcto funcionamiento del producto ensamblado.

6. Software de Gestión y Supervisión:

• Software SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition): Permite la supervisión en tiempo real del proceso, la recopilación de datos y la generación de informes.
• Sistemas MES (Manufacturing Execution System): Gestionan y controlan la producción, incluyendo el seguimiento de materiales, órdenes de trabajo y rendimiento del sistema.

LAY OUTS

1. Layout de Estación Única (Single-Station Assembly Cell):

• Descripción: Una sola estación de trabajo donde se realizan todas las operaciones de ensamble en un solo lugar. Puede involucrar un robot con múltiples herramientas o varios dispositivos automáticos trabajando coordinadamente.
• Características: 

• Ideal para bajos volúmenes de producción o ensambles complejos.
• Alta flexibilidad para diferentes productos.
• Menor inversión inicial en comparación con sistemas multi-estación.
• El tiempo de ciclo está determinado por la operación más larga.

[pic 1]

2. Layout en Línea (In-Line Assembly System):

Las estaciones de trabajo se disponen en una línea secuencial, y las piezas se mueven de una estación a la siguiente para realizar operaciones de ensamble progresivas.

• Características: 

• Adecuado para volúmenes de producción medios a altos.
• Flujo de trabajo lineal y fácil de entender.
• El tiempo de ciclo está determinado por la estación más lenta (cuello de botella).
• Puede utilizar sistemas de transferencia síncronos (todas las piezas se mueven simultáneamente) o asíncronos (las piezas se mueven independientemente).

• Ejemplo: Una línea de ensamble de electrodomésticos donde cada estación realiza una parte específica del ensamble (instalación de componentes internos, montaje de la carcasa, cableado, pruebas).

[pic 2]

3. Layout de Índice Circular o Tipo Dial (Dial Indexing Machine):

• Descripción: Las piezas base se montan en un dispositivo rotatorio (el "dial") que las indexa a través de varias estaciones de trabajo dispuestas alrededor de la periferia. Cada estación realiza una operación específica.
• Características: 

• Ideal para ensambles con múltiples operaciones que se pueden realizar radialmente alrededor de una pieza central.
• Altas tasas de producción para productos de tamaño moderado.
• Movimiento indexado preciso de las piezas.
• Diseño compacto.

• Ejemplo: El ensamble de pequeños mecanismos como relojes o cerraduras, donde cada estación añade o fija un componente a la pieza central que gira.

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4. Layout de Carrusel (Carousel Assembly System):

• Descripción: Combina características de los layouts en línea y de índice circular. Las piezas se mueven a través de una trayectoria circular u ovalada, deteniéndose en estaciones de trabajo fijas para las operaciones de ensamble.
• Características: 

• Ofrece más estaciones de trabajo que un sistema de índice circular tradicional.
• Mayor flexibilidad que un sistema en línea recto.
• Adecuado para volúmenes de producción medios a altos y ensambles más complejos.
• Puede permitir el acceso de operarios en ciertas estaciones para tareas que requieren intervención humana.

• Ejemplo: El ensamble de productos electrónicos más grandes o componentes automotrices donde se requieren varias etapas de ensamble y posiblemente inspección manual.

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5. Layout Celular (Cellular Layout):

• Descripción: Agrupa diferentes tipos de equipos y estaciones de trabajo necesarios para completar el ensamble de una familia de productos similares en una misma célula.
• Características: 

• Mayor flexibilidad para manejar diferentes modelos o variaciones de un producto.
• Mejora el flujo de materiales y reduce el tiempo de espera.
• Puede involucrar robots, estaciones manuales y equipos específicos.
• Fomenta el trabajo en equipo y la responsabilidad.

• Ejemplo: Una célula de ensamble de diferentes modelos de bombas hidráulicas, que incluye estaciones de atornillado automatizado, estaciones de inserción manual y pruebas de presión.

[pic 5]

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