8 tendencias en tecnología de alimentación de prensa para una operación más sencilla y sincronización de servos

May 24, 2023

CWP ha introducido un cabezal servopilotado y un elevador de rodillos para su combinación de alimentador/enderezador. Foto cortesía de CWP

Al menos ocho desafíos de alimentación de prensas que afectan a los fabricantes de estampado se están abordando ahora con los equipos y sistemas de alimentación de prensas más actualizados.

Los desafíos que enfrentan los fabricantes de estampado relacionados con la escasez de trabajadores calificados no se limitan a las operaciones de prensa; comienzan en la transmisión de prensa. Los materiales avanzados de alta resistencia son tan difíciles de manejar en la alimentación de la prensa como de moldearlos en la prensa.

La tecnología de servoprensa brinda flexibilidad de conformado para abordar los problemas de materiales de alta resistencia, pero puede complicar las operaciones de alimentación.

Las presiones para lograr una mayor productividad siempre están presentes, pero la velocidad no puede lograrse a expensas de la calidad. Las demandas de los clientes de cero defectos equivalen a un control de calidad más estricto.

Los estampadores necesitan una flexibilidad ágil en sus equipos de alimentación para adaptarse a un entorno de producción que cambia rápidamente.

¿Puede la maquinaria multiton ser alguna vez demasiado segura? ¿Existe el problema de tener demasiado espacio? Pensé que no.

Los equipos de alimentación de prensa actuales se han desarrollado para ayudar a los estampadores a enfrentar estos desafíos. Expertos de sistemas de alimentación OEM Coe Press Equipment; Cooper-Weymouth, Peterson; y Dallas Industries explican cómo han introducido nuevas capacidades en equipos de alimentación para ayudar a los estampadores a enfrentar esos desafíos de frente.

"A medida que una generación de trabajadores experimentados se jubila, una nueva generación de trabajadores asume sus funciones", dijo el presidente de Coe Press Equipment, Reid Coe.

Este desafío puede tener un lado positivo, sostiene Coe. “Esta es una excelente oportunidad para que los fabricantes rompan el ciclo de la vieja tecnología. Incorporar una nueva fuerza laboral a un entorno moderno y de alta tecnología puede crear una nueva norma de procesos más seguros y eficientes.

"Hemos empaquetado nuestros controles estándar para que sean ricos en funciones pero fáciles de navegar".

Los nuevos PLC de Coe Press Equipment tienen pantallas fáciles de usar con señales pictóricas, simulación y funciones automatizadas para reducir el tiempo de configuración y operación. Imagen cortesía de Coe Press Equipment, Sterling Heights, Michigan.

Los PLC de próxima generación de Coe Press Equipment tienen múltiples funciones avanzadas diseñadas para reducir significativamente el tiempo necesario para utilizar el alimentador. Una HMI nueva y fácil de usar guía a los operadores de manera lógica a través del proceso de configuración. Los menús principales pictóricos e intuitivos los guían mientras navegan por las pantallas de control específicas de la máquina seleccionando una imagen de la máquina que desean operar. La clave de los nuevos controles es una pantalla táctil de 10 pulgadas que facilita el ingreso de información de configuración de la máquina.

“Nuestros menús pictóricos y orientados al proceso han sido recibidos con entusiasmo tanto por los operadores como por los líderes de la planta. Estas mejoras hacen que los procesos sean más fáciles y eficientes”, dijo Coe.

Además, el software de asesor de rollo de trabajo y de rollo de alimentación de la empresa ahora está integrado en los controles, lo que contribuye a simplificar la configuración y el cambio.

Las nuevas funciones de simulación incluyen simulación de bucle, que muestra cómo reacciona la plancha a los cambios de la alimentación; simulación de prensa que muestra cambios de carreras por minuto (SPM), ángulos de alimentación, piloto, alimentación inicial y carrera en el punto muerto inferior; y simulación del rodillo de trabajo, una guía visual para ayudar a los operadores a ver lo que sucede dentro de la plancha.

El control también tiene capacidades sobre la marcha y cambia automáticamente la velocidad de alimentación para adaptarse a los cambios de velocidad de la prensa. Además, puede automatizar la configuración del enderezador y la configuración del alimento.

Una función de velocidad inteligente se ajusta automáticamente a la velocidad óptima de la línea según la velocidad de la prensa y la ventana de alimentación. Esto requiere una conexión Ethernet con la prensa, informó Coe.

Otro aspecto de la escasez de trabajadores calificados son las dificultades para obtener resultados repetibles de la configuración de una línea de alimentación porque los operadores a menudo tienen menos experiencia que en años anteriores, dijo John Heuring, gerente de ventas regional de Dallas Industries.

En respuesta, la compañía ha agregado más ejes de configuración automatizados a la línea de alimentación para que se controlen más ajustes a través de la receta del trabajo, dijo Heuring. “Dallas utiliza un sistema llamado AutoSet para permitir que la línea posicione automáticamente cualquiera o todos los siguientes puntos: altura de la línea de paso del alimentador, altura de elevación del rodillo piloto y guías de borde; rodillos enderezadores y guías de bordes; y control del freno del desenrollador y centrado de la bobina mediante rodillos guía de la bobina”, dijo Heuring.

"Además, hemos agregado una calculadora de rollos de enderezador al paquete AutoSet", dijo. El operador ingresa el ancho, el espesor, el tipo y el rendimiento del material y la calculadora del rodillo enderezador sugiere configuraciones precisas del rodillo para retirar el juego de bobinas que luego se pueden almacenar en una receta de trabajo, explicó Heuring. "La calculadora ha demostrado ser muy precisa y ha sido bien recibida por nuestros clientes".

Las estampadoras necesitan equipos de alimentación y enderezamiento que puedan procesar con éxito acero avanzado de alta resistencia (AHSS) y aluminio de alta resistencia utilizados en muchas aplicaciones automotrices, dijo Heuring.

Coe Press Equipment rediseñó sus servorollos de alimentación de servicio pesado (HD) para que sean más robustos y capaces de manejar materiales más gruesos. Foto cortesía de Coe Press Equipment, Sterling Heights, Michigan.

“Muchos fabricantes de piensos han actualizado recientemente sus diseños de enderezadores para abordar los puntos de rendimiento más altos del AHSS. Afortunadamente, las planchas de Dallas ya se construyeron con muchas de estas características durante décadas”, continuó. Estas características incluyen gatos de tornillo de alto torque para ajustar los rodillos enderezadores, engranajes de cara ancha, muñones de rodillos grandes y soportes de muñones externos. "En los últimos años, actualizamos el diseño de nuestro alisador de respaldo a un estilo 'Hi-Flight' con rodillos de respaldo más anchos (de una o dos filas) para mejorar aún más la capacidad del enderezador para ejecutar AHSS", dijo Heuring.

Coe Press Equipment rediseñó sus alimentadores de servorollos de servicio pesado (HD) en 2019 para aumentar las velocidades y la precisión y disminuir el costo de operación, al mismo tiempo que son más robustos y capaces de manejar materiales más gruesos, dijo la compañía. El diseño modular está diseñado para facilitar el mantenimiento y la flexibilidad para reconfigurar las opciones de la máquina. Los cambios de diseño incluyeron un aumento del 15% en los tamaños de muñones y cojinetes, lo que permitió que los alimentadores manejaran espesores de material de hasta 0,750 pulgadas.

Además, la compañía presentó el año pasado sus transmisiones de servopilotaje HD. Son programables para que los estampadores puedan optimizar la ventana de alimentación y la ventana de liberación piloto para cada troquel. Estos sistemas pueden procesar una variedad de materiales de gran espesor, incluidos aceros avanzados. Diseñados para entornos de alta velocidad, los tamaños de cojinetes y muñones más grandes pueden ofrecer un par, velocidad y precisión elevados, afirma el fabricante. Las transmisiones tienen un tiempo de respuesta de 5 milisegundos, afirma la empresa.

Cooper-Weymouth, Peterson (CWP) está abordando los desafíos relacionados con la sincronización de la tecnología de servoprensa con una nueva tecnología de alimentación que se basa en el tiempo en lugar de en los grados. “A diferencia de una prensa mecánica que debe completar una revolución antes de estampar la siguiente pieza, una servoprensa puede enganchar el material tan pronto como está en posición. Al comunicar el tiempo real de alimentación/movimiento a la servoprensa, se puede lograr una utilización muy eficiente del ciclo/producción de piezas automáticamente dentro del control de la servoprensa”, dijo Kevin Enos, gerente nacional de ventas de CWP.

CWP ha desarrollado un método alternativo para sincronizar un alimentador automático con una prensa, llamado servosensor, que detiene la alimentación automáticamente cuando ve una marca de registro.

Heuring, de Dallas, dijo que los estampadores se esfuerzan por maximizar la versatilidad de una prensa servo a través de la línea de alimentación.

"Asegurarse de tener una arquitectura de controles flexible (basada en Ethernet) es un buen comienzo", afirmó. Dallas suele utilizar una plataforma completa de controles Allen-Bradley que emplea HMI, PLC y variadores de AB. Esto significa que el movimiento se controla a través de Ethernet”. La empresa utiliza esta arquitectura y su software para controlar el movimiento de alimentación, la altura del bucle, la automatización de los ejes y el control de frenos para ajustar eficazmente la línea y que funcione sin problemas.

En su combinación de servoalimentador/enderezador ServoMax, CWP ha introducido un cabezal de servopilotaje y un elevador de rodillos. Esto permite a los estampadores aumentar la velocidad de elevación del rodillo del cabezal enderezador para el registro del pasador piloto. A su vez, la producción del sistema se puede duplicar o incluso triplicar, según la aplicación. Mientras que un alimentador/enderezador con un cabezal de enderezamiento neumático para pilotaje puede alcanzar no más de 60 SPM debido a las limitaciones de la operación de pilotaje neumático, un sistema de cabezal de servopilotaje puede alcanzar hasta 180 SPM.

Un beneficio adicional de esta tecnología es que reduce el uso de aire comprimido de la planta porque no utiliza aire comprimido en la operación de pilotaje y elevación del rodillo.

Dallas presentó su nuevo lector de tarjetas que está diseñado para controlar los niveles de acceso de seguridad para su línea de alimentación automatizada Allen-Bradley, según Willie Chacko, director ejecutivo de Dallas Industries, y John Heuring.

Las transmisiones servopilotadas HD de Coe tienen un tiempo de respuesta de 5 milisegundos. Imagen cortesía de Coe Press Equipment.

"Hemos agregado un lector de tarjetas de control de acceso opcional a nuestras líneas de alimentación", dijo Chacko. Con solo deslizar una tarjeta de banda magnética, una persona puede obtener cualquiera de los cuatro niveles de acceso a la máquina. El sistema mantiene un registro de acceso para que haya un historial de quién realizó qué cambios y cuándo. "Con toda la automatización disponible hoy en día, es fundamental proteger los datos disponibles para cada trabajo", dijo Chacko.

Heuring explicó cómo funciona el sistema de acceso con credenciales.

El nivel 0 permite al operador ejecutar un trabajo preprogramado y configurar automáticamente los ejes según los valores del trabajo. El nivel 1 permite al operador ajustar las guías de borde y los ejes controlados por recetas. El nivel 2 permite al técnico programar todos los parámetros del trabajo, golpes de prensa por minuto, ventana de alimentación, progresión de alimentación, altura de la línea de paso, ancho del material, ajuste del rodillo enderezador y ancho de las guías de la bobina y los sujetadores motorizados. En el nivel más alto, el nivel 3, el administrador u operador puede modificar los parámetros de configuración de la máquina y agregar o eliminar el acceso de usuarios.

"Esto reemplaza los elementos protegidos por contraseña del control de la línea de alimentación, ya que estas contraseñas a menudo se comparten y pierden su efectividad rápidamente", dijo Heuring.

Los fabricantes de estampado necesitan flexibilidad para sobresalir en un entorno de fabricación que cambia rápidamente, afirmó Enos de CWP. El OEM ha implementado una alimentación transversal para acomodar la alimentación de espacios en blanco en una prensa que normalmente se alimenta con bobina. El alimentador transversal puede entrar y salir del camino para permitir que un desapilador llegue a la entrada de la prensa. Utiliza las mismas pistas y mecanismos de bloqueo para que los estampadores puedan pasar de utilizar bobinas a utilizar espacios en blanco en cuestión de minutos.

Esta capacidad proporciona la versatilidad para ejecutar pequeñas cantidades de piezas de producción con un desapilador y también lotes grandes utilizando una alimentación de bobina en una prensa de estampado. La alimentación en blanco también puede eliminar las herramientas de corte en la primera operación, lo que puede permitir que se fabriquen piezas en una prensa que podría ser demasiado pequeña, en cuanto a tonelaje o tamaño de plataforma.

La incorporación de tecnologías como la desactivación segura del par y la velocidad limitada segura mejora la protección del operador y de la maquinaria, afirmó Enos. La desactivación de par segura se utiliza para evitar la rotación inesperada del motor mientras el variador permanece conectado a la fuente de alimentación en caso de una emergencia.

La velocidad limitada segura garantiza la transición de la velocidad de funcionamiento en modo automático a la velocidad reducida en modo de configuración. Si la función de vigilancia detecta que se ha sobrepasado el valor límite, el accionamiento se desconecta de forma segura.

Dallas Industries ofrece la línea de alimentación UnderLoop SpaceSaver™. Comprende un sistema de roscado reconfigurado con un rodillo tensor sintético servoaccionado, una mesa de roscado inferior y un conjunto de desbaste de balancín. También se incluyen rodillos guía de bobina motorizados que eliminan la necesidad de retenedores de bobina deslizables.

El servoalimentador con enderezador de arrastre tiene liberación piloto tanto para el rodillo de alimentación superior como para el enderezador, lo que hace que la línea sea adecuada para aplicaciones de troqueles progresivos. El sistema puede tener una huella tan corta como 18 pies debido al bucle flojo que se desarrolla debajo del carrete de la bobina. Está disponible con o sin carro de carga.

La línea de alimentación UnderLoop SpaceSaver de Dallas Industries puede tener una huella tan corta como 18 pies (a la izquierda). AutoSet permite la configuración automatizada para que se controlen más ajustes a través de la receta del trabajo. Foto cortesía de Dallas Industries, Troy, Michigan.

Coe expresó preocupación por lo que llamó una resistencia a las nuevas tecnologías y mejoras de procesos. “Muchas empresas por defecto piden una máquina nueva igual a la anterior o ignoran las nuevas características de la máquina porque 'lo que tenemos funciona bien'.

"La vieja tecnología tiende a persistir en el mundo del estampado", continuó Coe. Las prensas y los equipos de alimentación están construidos para ser mecánicamente robustos y soportar las demandas de una operación de estampado, pero el resultado es que los equipos a menudo permanecen en funcionamiento incluso durante 30 años. “Esto es casi inaudito en otros segmentos de la industria.

"Desafortunadamente, la durabilidad de la maquinaria antigua hace que los procesos manuales e ineficientes sean la norma en muchas plantas", afirmó.

Las tendencias en equipos de alimentación de prensas incluyen características más simples de operar, más versatilidad y construcciones más resistentes para ayudar a los estampadores a enfrentar desafíos de conformado, como la necesidad de capacitar a los trabajadores más rápido, manejar materiales más resistentes y hacer más con menos. Foto cortesía de CWP, Clinton, Maine