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Célula para automatizar el proceso de ablación

De la mano de FANUC Iberia, la empresa Automatización de Sistemas y Aplicaciones Industriales S.L., más conocida como Asai, con sede en Zaragoza y que acaba de cumplir 22 años, presenta una célula de ablación que ha creado para resolver las necesidades del centro de investigación y desarrollo que el gigante siderúrgico ArcelorMittal tiene en Montataire, cerca de París. Dicha célula, capaz tanto de automatizar el proceso de ablación como de facilitar su realización manual, incorpora en el centro un robot FANUC R-2000iC 210F.

En el ámbito de la producción de chapas de acero para automoción, el proceso de ablación consiste en eliminar la capa protectora superficial en uno o varios de sus cantos mediante un láser. Esto permite que cuando la chapa se suelde a testa con otra, normalmente de diferente espesor, la resistencia de dicha soldadura sea de una enorme calidad, tanto como para que, a posteriori, la pieza resultante pueda ser introducida en una prensa para dar lugar a alguna de las piezas clave de la estructura del automóvil. Este proceso permite fabricar una pieza extremadamente ligera y resistente gracias a la posibilidad de adecuar su grosor en distintas zonas y en función de la probabilidad de sufrir un impacto.

Con el fin de permanecer como líder indiscutible a nivel mundial, el centro de investigación y desarrollo de ArcelorMittal Global R&D en Montataire (Francia), decidió invertir en una nueva célula capaz de automatizar el proceso de ablación en grandes campañas de producción y también de realizar ablaciones de forma manual en el caso de pequeñas pruebas. La demanda principal del cliente era poder ablacionar diferentes geometrías de chapa de manera automática sin la necesidad de ser expertos en el control de robots y/o de sistemas de visión.

Descripción de la célula

La célula desarrollada por Asai está completamente carrozada según la normativa relativa al uso de láseres. En ella, coexisten una puerta automática de carga de piezas, otra de descarga y una tercera, en la pared opuesta a las anteriores, para la carga manual de piezas, además de una puerta de mantenimiento. El corazón de la célula es una mesa de 2000×1000 montada sobre un eje lineal cuya bancada tiene unos cinco metros de largo. Además, un soporte motorizado permite distintos ajustes del cabezal láser.

En el centro de la célula, un robot FANUC R-2000iC 210F, vinculado a un sistema de visión 3D Mech-Mind, es el responsable de manipular la pieza a ablacionar y de controlar cinco ejes externos que son clave en este proceso. La célula cuenta con 2 párquines para sendas garras de ajuste manual y un soporte que permite sujetar las piezas en vertical y que funciona como un sistema de volteo. Todo ello se maneja desde una aplicación de ordenador desarrollada ad hoc por Asai.

Celula Asai Fanuc Automatizacion Ablacion

La célula de Asai dispone de cuatro puertas: carga, descarga, carga manual y mantenimiento.

Celula Fanuc Asai Anuario Insight Automatizacion Ablacion

Robot FANUC R-2000iC 210F.

En el centro de la célula, un robot FANUC R-2000iC 210F, vinculado a un sistema de visión 3D Mech-Mind, es el responsable de manipular la pieza a ablacionar y de controlar cinco ejes externos que son clave en este proceso

Funcionamiento

Las piezas a ablacionar se introducen en la célula apiladas sobre un palé. El operador puede cargar un archivo CAD de la chapa a ablacionar o dejar que sea la visión quien reconozca su morfología. Tras ajustar la garra más adecuada al tamaño de la pieza, se elegirá si se quiere ablacionar una arista completa o solo un segmento dentro de dicha arista, la velocidad de ablación, su anchura, la potencia y frecuencia del láser o el grosor de la chapa. También se indicará si se quiere ablacionar una cara o ambas.

Al validar la selección, el robot, guiado por el sistema de visión 3D, irá a buscar la chapa superior y la llevará a una estación de medición donde se comprobará que el grosor es el esperado. A continuación, el robot posicionará axialmente, con el primero de sus ejes externos, unos topes a la anchura adecuada al tamaño de la arista a ablacionar, lo cual permitirá al robot posicionarla contra ellos de modo que quede perfectamente paralela al eje de movimiento de la mesa. Esto permitirá que el ancho de ablación sea idéntico a lo largo de toda la arista o segmento. La precisión exigida es centesimal.

Una vez posicionada contra los topes, se activará un imán de grandes dimensiones que sujetará la chapa mientras los topes se retraen para que no puedan interferir con el haz láser. También es posible soltar la garra del robot para que funcione como una clampa que garantice la planitud de la chapa. Mientras tanto, el robot FANUC controlará los ejes externos 2, 3 y 4 para posicionar el cabezal del láser a la altura y profundidad óptimos, para a continuación, y a través del eje externo 5, desplazar la mesa mientras se activa y desactiva el disparo del láser en los puntos inicial y final deseados, respectivamente.

Celula Fanuc Asai Anuario Automatizacion Ablacion

Una vez realizado el proceso de ablación, el robot puede voltear la pieza para repetir el proceso por la otra cara o paletizar la pieza en la estación de salida. También sería posible que el robot, a través del eje externo que controla la posición del cabezal láser en el eje Y, la modifique sucesivamente para encadenar varias ablaciones paralelas y así disponer de un ancho de ablación superior a la medida del ancho del láser.

Cuando no es necesario hacer un gran número de piezas y estas tienen un tamaño y peso que permiten trabajar con ergonomía, el operario puede realizar manualmente la operación de carga de la pieza. Por último, todos los parámetros del proceso son registrados y puestos a disposición del sistema de gestión de base de datos de ArcelorMittal Global R&D.

La calidad y la precisión de los ejes externos proporcionados por FANUC Iberia han sido cruciales para el éxito de este proyecto, ya que son estos ejes los que permiten el perfecto referenciado de la chapa sobre la mesa, el perfecto posicionamiento del cabezal láser en distintos ejes, así como el desplazamiento de la mesa a la velocidad requerida.

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