Figura 1. En el doblado CNC, comúnmente conocido como doblado de paneles, el metal se sujeta en su lugar y las hojas de doblado superior e inferior forman bridas positivas y negativas.
Un taller de chapa típico puede tener una combinación de sistemas de doblado. Por supuesto, las máquinas curvadoras son las más comunes, pero algunas tiendas también están invirtiendo en otros sistemas de conformado como el doblado y el plegado de paneles. Todos estos sistemas facilitan la formación de diversas piezas sin el uso de herramientas especializadas.
También se está desarrollando el conformado de chapa en la producción en masa. Estas fábricas ya no necesitan depender de herramientas específicas para cada producto. Ahora tienen una línea modular para cada necesidad de conformado, combinando el doblado de paneles con una variedad de formas automatizadas, desde el conformado de esquinas hasta el prensado y el doblado por rodillos. Casi todos estos módulos utilizan pequeñas herramientas específicas del producto para llevar a cabo sus operaciones.
Las modernas líneas automáticas de plegado de chapa utilizan el concepto general de "plegado". Esto se debe a que ofrecen diferentes tipos de plegado más allá de lo que comúnmente se conoce como plegado de paneles, también conocido como plegado CNC.
El plegado CNC (ver figuras 1 y 2) sigue siendo uno de los procesos más comunes en las líneas de producción automatizadas, principalmente debido a su flexibilidad. Los paneles se colocan en su lugar mediante un brazo robótico (con las características “patas” que sujetan y mueven los paneles) o una cinta transportadora especial. Los transportadores suelen funcionar bien si las láminas previamente han sido cortadas con agujeros, lo que dificulta su desplazamiento por parte del robot.
Dos dedos sobresalen de la parte inferior para centrar la pieza antes de doblarla. Después de eso, la hoja se coloca debajo de la abrazadera, que baja y fija la pieza de trabajo en su lugar. Una pala que se curva desde abajo se mueve hacia arriba, creando una curva positiva, y una pala que se curva desde arriba crea una curva negativa.
Piense en la dobladora como una gran “C” con cuchillas superior e inferior en ambos extremos. La longitud máxima del estante está determinada por el cuello detrás de la hoja curva o la parte posterior de la "C".
Este proceso aumenta la velocidad de flexión. Se puede formar una brida típica, positiva o negativa, en medio segundo. El movimiento de la hoja curva es infinitamente variable, lo que le permite crear muchas formas, desde simples hasta increíblemente complejas. También permite que el programa CNC cambie el radio exterior de la curva cambiando la posición exacta de la placa doblada. Cuanto más cerca esté el inserto de la herramienta de sujeción, menor será el radio exterior de la pieza, aproximadamente el doble del espesor del material.
Este control variable también proporciona flexibilidad cuando se trata de secuencias de plegado. En algunos casos, si la curvatura final en un lado es negativa (hacia abajo), se puede quitar la cuchilla de curvatura y el mecanismo transportador levanta la pieza de trabajo y la transporta aguas abajo.
El doblado de paneles tradicional tiene desventajas, especialmente cuando se trata de trabajos estéticamente importantes. Las hojas curvas tienden a moverse de tal manera que la punta de la hoja no permanece en un lugar durante el ciclo de flexión. En cambio, tiende a arrastrarse ligeramente, de la misma manera que la hoja se arrastra a lo largo del radio del hombro durante el ciclo de doblado de una plegadora (aunque en el doblado de paneles, la resistencia solo ocurre cuando la hoja dobladora y la parte punto a punto entran en contacto). la superficie exterior).
Ingrese una curvatura rotacional, similar al plegado en una máquina separada (ver figura 3). Durante este proceso, la viga de flexión gira para que la herramienta permanezca en contacto constante con un punto en la superficie exterior de la pieza de trabajo. La mayoría de los sistemas de doblado giratorio automatizados modernos se pueden diseñar de modo que la viga giratoria pueda doblarse hacia arriba y hacia abajo según lo requiera la aplicación. Es decir, se pueden girar hacia arriba para formar el reborde positivo, reposicionarlos para girar alrededor del nuevo eje y luego doblar el reborde negativo (y viceversa).
Figura 2. En lugar de un brazo robótico convencional, esta celda de doblado de paneles utiliza una cinta transportadora especial para manipular la pieza de trabajo.
Algunas operaciones de flexión rotacional, conocidas como flexión rotacional doble, utilizan dos vigas para crear formas especiales, como formas en Z, que incluyen curvaturas positivas y negativas alternas. Los sistemas de una sola viga pueden plegar estas formas mediante rotación, pero el acceso a todas las líneas de plegado requiere girar la hoja. El sistema de plegado de pivote de doble viga permite el acceso a todas las líneas de plegado en un plegado en Z sin voltear la hoja.
La flexión rotacional tiene sus limitaciones. Si se requieren geometrías muy complejas para una aplicación automatizada, la mejor opción es el plegado CNC con movimiento infinitamente ajustable de las cuchillas dobladoras.
El problema del retorcimiento de rotación también ocurre cuando el último retorcido es negativo. Mientras que las cuchillas de plegado en el plegado CNC pueden moverse hacia atrás y hacia los lados, las vigas de plegado giratorias no pueden moverse de esta manera. La curva negativa final requiere que alguien la empuje físicamente. Si bien esto es posible en sistemas que requieren intervención humana, a menudo no resulta práctico en líneas de plegado totalmente automatizadas.
Las líneas automatizadas no se limitan al doblado y plegado de paneles, las llamadas opciones de “doblado horizontal”, donde la hoja permanece plana y los estantes se pliegan hacia arriba o hacia abajo. Otros procesos de moldeo amplían las posibilidades. Estas incluyen operaciones especializadas que combinan plegadora y doblado de rodillos. Este proceso fue inventado para la fabricación de productos como cajas de persianas enrollables (ver figuras 4 y 5).
Imagine que se transporta una pieza a una estación de plegado. Los dedos deslizan la pieza de trabajo lateralmente sobre la mesa del cepillo y entre el punzón superior y la matriz inferior. Al igual que con otros procesos de plegado automatizados, la pieza de trabajo está centrada y el controlador sabe dónde está la línea de plegado, por lo que no hay necesidad de un tope trasero detrás del troquel.
Para realizar un plegado con una plegadora, el punzón se baja al troquel, se hace el plegado y los dedos avanzan la hoja hasta la siguiente línea de plegado, tal como lo haría un operador frente a la plegadora. La operación también puede realizar doblado por impacto (también conocido como doblado escalonado) a lo largo del radio, como en una máquina dobladora convencional.
Por supuesto, al igual que una plegadora, doblar un labio en una línea de producción automatizada deja un rastro de la línea de plegado. Para curvas con radios grandes, utilizar solo colisión puede aumentar el tiempo del ciclo.
Aquí es donde entra en juego la función de doblado de rollos. Cuando el punzón y la matriz están en determinadas posiciones, la herramienta se convierte efectivamente en una dobladora de tubos de tres rodillos. La punta del punzón superior es el “rodillo” superior y las pestañas del troquel en V inferior son los dos rodillos inferiores. Los dedos de la máquina empujan la hoja, creando un radio. Después de doblarse y rodarse, el punzón superior se mueve hacia arriba y se aparta, dejando espacio para que los dedos empujen la pieza moldeada hacia adelante fuera del rango de trabajo.
Las curvas en los sistemas automatizados pueden crear rápidamente curvas grandes y anchas. Pero para algunas aplicaciones existe una forma más rápida. Esto se llama radio variable flexible. Este es un proceso patentado desarrollado originalmente para componentes de aluminio en la industria de la iluminación (ver Figura 6).
Para tener una idea del proceso, piensa en lo que le sucede a la cinta cuando la deslizas entre la hoja de las tijeras y tu pulgar. Él se tuerce. La misma idea básica se aplica a las curvas de radio variable, es solo un toque ligero y suave de la herramienta y el radio se forma de una manera muy controlada.
Figura 3. Al doblar o doblar con rotación, la viga de doblado se gira para que la herramienta permanezca en contacto con un lugar de la superficie exterior de la hoja.
Imagine una pieza delgada fijada en su lugar con el material a moldear totalmente apoyado debajo. La herramienta de doblado desciende, se presiona contra el material y se avanza hacia la pinza que sujeta la pieza de trabajo. El movimiento de la herramienta crea tensión y hace que el metal se "tuerza" detrás de ella en un cierto radio. La fuerza de la herramienta que actúa sobre el metal determina la cantidad de tensión inducida y el radio resultante. Con este movimiento, el sistema de curvatura de radio variable puede crear curvas de radio grande muy rápidamente. Y debido a que una sola herramienta puede crear cualquier radio (nuevamente, la forma está determinada por la presión que aplica la herramienta, no por la forma), el proceso no requiere herramientas especiales para doblar el producto.
Dar forma a las esquinas de chapa metálica presenta un desafío único. Invención de un proceso automatizado para el mercado de paneles de fachada (revestimiento). Este proceso elimina la necesidad de soldar y produce bordes bellamente curvados, lo cual es importante para requisitos estéticos elevados, como las fachadas (ver figura 7).
Se comienza con una forma vacía que se recorta para poder colocar la cantidad deseada de material en cada esquina. Un módulo de doblado especializado crea una combinación de esquinas afiladas y radios suaves en pestañas adyacentes, creando una expansión de "predoblado" para la posterior formación de esquinas. Finalmente, una herramienta de esquinas (integrada en la misma estación de trabajo o en otra) crea las esquinas.
Una vez instalada una línea de producción automatizada, no se convertirá en un monumento inamovible. Es como construir con ladrillos Lego. Los sitios se pueden agregar, reorganizar y rediseñar. Supongamos que una pieza de un conjunto requería previamente una soldadura secundaria en una esquina. Para mejorar la capacidad de fabricación y reducir costos, los ingenieros abandonaron las soldaduras y rediseñaron las piezas con uniones remachadas. En este caso, se puede añadir una estación de remachado automático a la línea de plegado. Y como la línea es modular, no es necesario desmontarla por completo. Es como añadir otra pieza LEGO a un todo más grande.
Todo esto hace que la automatización sea menos riesgosa. Imagine una línea de producción diseñada para producir docenas de piezas diferentes en secuencia. Si esta línea utiliza herramientas específicas del producto y la línea de productos cambia, los costos de herramientas pueden ser muy altos dada la complejidad de la línea.
Pero con herramientas flexibles, los nuevos productos pueden simplemente requerir que las empresas reorganicen los ladrillos Lego. Agregue algunos bloques aquí, reorganice otros allí y podrá ejecutar nuevamente. Por supuesto, no es tan fácil, pero reconfigurar la línea de producción tampoco es una tarea difícil.
Lego es una metáfora adecuada para las líneas autoflex en general, ya sea que se trate de lotes o conjuntos. Alcanzan niveles de rendimiento de fundición en la línea de producción con herramientas específicas del producto, pero sin herramientas específicas del producto.
Fábricas enteras están orientadas a la producción en masa y convertirlas en producción completa no es fácil. Reprogramar una planta entera puede requerir paradas prolongadas, lo cual resulta costoso para una planta que produce cientos de miles o incluso millones de unidades por año.
Sin embargo, para algunas operaciones de curvado de chapa a gran escala, especialmente para nuevas instalaciones que utilizan la nueva pizarra, se ha hecho posible formar grandes volúmenes a base de kits. Para la aplicación correcta, las recompensas pueden ser enormes. De hecho, un fabricante europeo ha reducido los plazos de entrega de 12 semanas a un día.
Esto no quiere decir que la conversión de lote a kit no tenga sentido en las plantas existentes. Después de todo, reducir los plazos de entrega de semanas a horas generará un enorme retorno de la inversión. Pero para muchas empresas, el costo inicial puede ser demasiado alto para dar este paso. Sin embargo, para líneas nuevas o completamente nuevas, la producción basada en kits tiene sentido económico.
Arroz. 4 En este módulo combinado de máquina dobladora y perfiladora, la hoja se puede colocar y doblar entre el punzón y la matriz. En el modo de laminación, el punzón y la matriz se colocan de manera que el material pueda empujarse para formar un radio.
Al diseñar una línea de producción de gran volumen basada en kits, considere cuidadosamente el método de alimentación. Las líneas de doblado se pueden diseñar para aceptar material directamente de las bobinas. El material se desenrollará, se aplanará, se cortará a medida y se pasará a través de un módulo de estampado y luego a través de varios módulos de formación diseñados específicamente para un solo producto o familia de productos.
Todo esto suena muy eficiente y es para procesamiento por lotes. Sin embargo, a menudo no resulta práctico convertir una línea de doblado de rodillos a una producción de kits. Para formar secuencialmente un conjunto diferente de piezas, lo más probable es que se requieran materiales de diferentes grados y espesores, lo que requerirá cambiar los carretes. Esto puede provocar un tiempo de inactividad de hasta 10 minutos: un tiempo corto para una producción de lotes altos o bajos, pero mucho tiempo para una línea de doblado de alta velocidad.
Una idea similar se aplica a los apiladores tradicionales, donde un mecanismo de succión recoge piezas de trabajo individuales y las alimenta a la línea de estampado y formado. Por lo general, solo tienen espacio para un tamaño de pieza o incluso para varias piezas de diferentes geometrías.
Para la mayoría de los cables flexibles basados en kits, lo mejor es un sistema de estanterías. La torre de estantería puede almacenar docenas de piezas de trabajo de diferentes tamaños, que pueden introducirse en la línea de producción una por una según sea necesario.
La producción automatizada basada en kits también requiere procesos confiables, especialmente cuando se trata de moldeo. Cualquiera que haya trabajado en el ámbito del plegado de chapa sabe que las propiedades de las chapas son diferentes. El espesor, así como la resistencia a la tracción y la dureza, pueden variar de un lote a otro, todo lo cual cambia las características del moldeo.
Este no es un problema importante con la agrupación automática de líneas de plegado. Los productos y sus líneas de producción asociadas generalmente están diseñados para permitir variaciones en los materiales, por lo que todo el lote debe estar dentro de las especificaciones. Pero a veces el material cambia hasta tal punto que la línea no puede compensarlo. En estos casos, si está cortando y dando forma a 100 piezas y algunas están fuera de las especificaciones, simplemente puede volver a ejecutar cinco piezas y en unos minutos tendrá 100 piezas para la siguiente operación.
En una línea de doblado automatizada basada en kits, cada pieza debe ser perfecta. Para maximizar la productividad, estas líneas de producción basadas en kits operan de manera altamente organizada. Si una línea de producción está diseñada para funcionar en secuencia, digamos siete secciones diferentes, entonces la automatización funcionará en esa secuencia, desde el principio de la línea hasta el final. Si la Parte 7 es mala, no puede simplemente ejecutar la Parte 7 nuevamente porque la automatización no está programada para manejar esa parte única. En su lugar, debe detener la línea y comenzar de nuevo con la pieza número 1.
Para evitar esto, la línea de plegado automatizada utiliza una medición de ángulo láser en tiempo real que verifica rápidamente cada ángulo de plegado, lo que permite a la máquina corregir inconsistencias.
Este control de calidad es fundamental para garantizar que la línea de producción admita el proceso basado en kits. A medida que el proceso mejora, una línea de producción basada en kits puede ahorrar mucho tiempo al reducir los plazos de entrega de meses y semanas a horas o días.
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Hora de publicación: 18 de mayo de 2023