Alcanzando mayores cotas de productividad/seguridad mediante
la interacción entre mecánica y control

Gran parte de la producción metálica mundial se hace hoy en día mediante tecnologías maduras que apenas han variado en el tiempo. Sin embargo, la vitalidad de estas tecnologías se refleja en el desarrollo de líneas automáticas de producción con capacidades de producción y seguridad cada vez mayores

Desde 1919, GEKA provee a la industria metal-mecánica con equipos manuales para perforación y corte (punzonado, cizallado y, más recientemente, taladrado y plegado), tanto de llanta como de perfiles.

Durante estos años, la iniciativa y la actitud emprendedora de pequeños talleres que utilizaban la herramienta manual, les ha llevado a buscar soluciones de mayor productividad que les permitiera crecer, generando la necesidad de integrar procesos automatizados de producción.

Línea automática ALPS 160 para la producción autónoma en serie de llantas y perfiles angulares, de GEKA Automation

Como respuesta a estas nuevas necesidades se fundó GEKA Automation, con la misión de desarrollar soluciones avanzadas y líneas de producción aplicando la tecnología y los procesos conocidos por la empresa.

Automatización

En este camino recorrido junto a los talleres, las necesidades han evolucionado desde soluciones básicas de automatización basadas en sistemas neumáticos, relés y electroválvulas -que repetían sencillas acciones individuales (por ejemplo: avance, punzonado)- hasta llegar a controles numéricos avanzados (FAGOR CNC 8070), que permiten no sólo realizar acciones más complejas, sino aumentar la flexibilidad de toda la línea de producción, permitiendo permutar las piezas a fabricar y, como consecuencia, las herramientas a utilizar en cada programa, modificar los recorridos y activar/desactivar procesos de la línea de producción.

Seguridad

Sin embargo, la productividad no debe ser el principal aspecto a considerar en los sistemas de producción del sector metálico. De hecho, la seguridad es realmente el primer aspecto a considerar en el desarrollo de nuevos modelos. La normativa vigente en la mayoría de los países obliga a los fabricantes a introducir elementos de seguridad para poder comercializar las máquinas.

Sistemas de producción antiguos y diseños deficientes no cuentan con un sistema de seguridad capaz de identificar distintos niveles en función de la peligrosidad de una situación.

Para cumplir con la normativa, en estos casos se recurre a dotar a la máquina de accionamientos de seguridad que cortan el suministro ante situaciones de emergencia.

Esto obliga a pasar por todo el ciclo de arranque en cualquier situación de emergencia y, en estos casos, la seguridad y la productividad se tornan contrapuestos. Son situaciones en las que los operarios manipulan barreras y actuadores en aras de la productividad, aumentando el riesgo laboral. Un sistema de seguridad correctamente diseñado debe ser capaz de asegurar al operario con una interferencia mínima sobre la productividad y manejabilidad de la máquina.

Los diseños de GEKA observan las distintas situaciones de peligro conjuntamente con las acciones de producción habituales en la máquina. La combinación de dispositivos de seguridad con las prestaciones que ofrecen CNCs como el CNC 8070 de FAGOR, permite optimizar el equilibrio entre productividad y seguridad incluso en operaciones muy sencillas.

En los últimos diseños se han integrado autómatas hasta en las máquinas manuales (Geka Bendicrop) para ofrecer también el mayor grado de seguridad y productividad para el operario de la máquina. Las máquinas carenan las partes críticas y disponen de cierres con interruptores que impiden al operario acceder a las zonas activas durante la producción.

En la zona de carga y descarga de material, se ha estudiado un sistema de barreras de infrarrojos, complementada por setas y accionamientos de alarma por cable que impiden a los operarios exponerse a accidentes debidos al movimiento del material durante la carga del mismo en el alimentador.

Todo el sistema se ha estudiado para evitar riesgos del operario, permitiendo a éste inspeccionar la zona de trabajo e incluso cargar/descargar material sin riesgo. Todos los sistemas se conectan a relés de seguridad que pausan o paran la producción en función del tipo de riesgo detectado.

Línea automática ALFA 500 de GEKA Automation para la producción autónoma de llantas en serie

Aplicación de sistemas de control avanzado y seguridad

Los sistemas más completos ofertados por GEKA Automation son líneas para la producción autónoma en serie de llantas y perfiles angulares. Los perfiles angulares se usan especialmente en la fabricación de torres de telecomunicación, torres eléctricas, quitamiedos de carreteras/autopistas, soportes de catenaria para líneas ferroviarias, etc.

El material utilizado habitualmente es acero dulce (con una resistencia mecánica de 450 MPa) y, dependiendo de la solicitación estructural a la que se encuentren sujetas, las dimensiones de los perfiles oscilan entre 35x35x4mm hasta 160x160x16mm (con fuerzas de punzonado hasta 730 kN y fuerzas de corte hasta 2500 kN).

GEKA Automation integra el CNC 8070 de Fagor Automation para controlar todos los ejes, actuadores y sistemas de maniobra de las líneas más complejas

En el caso de la llanta de acero, las aplicaciones en calderería son múltiples. Se usan como placas de unión entre perfiles de construcción, chasis de camiones, calderería, etc. Las dimensiones de llanta que se pueden trabajar cubren el rango desde 25x4mm hasta 500x40mm (con fuerzas de punzonado hasta 2200 kN).

El tiempo de proceso de una pieza, depende del número de operaciones, los desplazamientos a realizar y del espesor de material a trabajar. Por ejemplo, las líneas automáticas ALFA (llanta) o ALPS (perfiles y llanta) controlan hasta 6 punzones verticales (posición controlada en un plano), un punzón adicional para marcar las alas de los perfiles angulares (posición controlada en el plano), pisadores, roldanas de marcado de hasta 40 caracteres, unidad de corte giratoria, unidad de taladrado, alimentadores de material automáticos, sistemas de descarga y clasificación de material, etc.

Se trata de componentes con distintas referencias para el mecanizado, varios ejes a controlar (motores de corriente alterna, motores de corriente continua, motores paso a paso, servomotores, accionamientos hidráulicos), además de los sistemas de maniobra hidráulicos y neumáticos.

En el proceso de una pieza se producen continuamente procesos de aceleración-posicionamiento-deceleración, tanto de material como de herramientas. De hecho, es importante indicar que los sistemas se han desarrollado con la misión de desplazar piezas de elevada inercia (llantas de 1900 kg, perfiles angulares de 570 kg) a velocidades entre 12 y 36 m/min y precisiones de posicionamiento de ±0.1 a ±0.25 mm. A esto se suma el movimiento de los cabezales de punzonado triple o taladrado (más de 350 kg) que deben ejecutar los orificios en 2~4 s (dependiendo de dureza y espesor de material).

En definitiva, se trata de controlar varios ejes de elevada dinámica con distintos principios de acción, combinando automatización avanzada e integrando interfaces con los componentes de seguridad. Para el control de todos los ejes, actuadores y los sistemas de maniobra de las líneas más complejas, GEKA Automation integra controles numéricos CNC 8070 desarrollados por Fagor Automation combinados con sistemas de seguridad de Rockwell Automation.

La colaboración con Fagor Automation ha permitido desarrollar para cada una de las líneas una interfaz de control amigable para el usuario, con posibilidad de inspeccionar el estado de los distintos sensores y definir fácilmente el tamaño/posición de cada herramienta. La flexibilidad del control se ha visto reflejada en el diseño de nuevos módulos para las máquinas (por ejemplo, el módulo para taladrado o el sistema 0-waste).

GEKA Automation

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FAGOR AUTOMATION

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