Robotic Press Brake Cells: Tecnología, Beneficios & Applications in Sheet Metal Fabrication
By Author: Mark Hanks
Introducción
Las celdas robóticas de freno de prensa son un ejemplo notable de integración e innovación en la tecnología de fabricación de metales. After cutting, El doblado de frenos de presión es uno de los procesos de conformado más utilizados en la industria. Hay muchas variables que afectan a la calidad del conformado con el freno de prensa, como la resistencia a la tracción del material, Grosor de la lámina, Diseño de flexión, y la gravedad de la pieza.
Durante el proceso de flexión, El sistema robótico de agarre es fundamental para el proceso de manipulación de piezas. Las herramientas para geometrías complejas y piezas pesadas requieren cambios frecuentes, y las inexactitudes en las herramientas y la falta de flexibilidad para la producción mixta pueden suponer serios desafíos para los fabricantes.
Las celdas robóticas de freno de prensa proporcionan un sistema de fabricación inteligente integrando robots industriales, Frenos de presión CNC, Herramientas automáticas con software de control de producción. Con la llegada de la tecnología inteligente y las comunicaciones industriales avanzadas, Las operaciones de freno de presión manual están siendo reemplazadas gradualmente por automatizadas, inteligente, y producción centrada en datos.
¿Por qué cada vez más fabricantes eligen celdas robóticas de freno de prensa??
Impulsado por la Industria 4.0 y el cambio hacia la fabricación inteligente, Los fabricantes modernos se enfrentan a graves desafíos: Costes disparados (tanto mano de obra como materias primas), Escasez de operadores cualificados, Competencia seria de precios, y la creciente demanda de alta precisión, piezas personalizadas de bajo volumen con plazos de entrega ajustados.
Ser competitivo, Los fabricantes están recurriendo a la automatización robótica de flexión para reemplazar o reducir el trabajo manual. Las principales soluciones automatizadas que están moldeando la industria hoy incluyen:
- Automatización de celdas robóticas de freno de prensa : Sistemas totalmente automatizados para la carga de materiales, Descarga, Posicionamiento de las piezas, apilamiento, así como cambios automáticos de herramientas y agarres.
- Automatización de la Línea de Producción: Teach-free programming
En este artículo, describimos una arquitectura de sistema de control Supervisor Modbus para la flexión robótica, donde las coordenadas de control centralizadas se encargan de los sistemas robóticos, Sistemas CNC de freno de presión, y sistemas de apoyo auxiliares.
1.Robotic Bending Technology Overview
Entre los procesos de fabricación, El control es uno de los más básicos. Celdas robóticas de freno de prensa, como las diseñadas por JS Ragos, Integrar sistemas de fabricación digital con robótica industrial, Tecnología de freno de presión, y controles de software.
Gracias a los controles basados en PC, Tecnología de bus de campo, y software inteligente, Los sistemas robóticos de flexión convierten el conocimiento tácito de los operadores en información de producción programable. Los algoritmos y sensores de control ofrecen la capacidad de monitorizar la posición de las piezas en tiempo real, así como las condiciones de control de funcionamiento y la precisión del proceso de flexión.
La integración de la robótica con la carga automática, Posicionamiento, Identificación de piezas, Adquisición de datos, Control de compensación, y los sistemas de descarga transforman el proceso de flexión en un sistema de producción en lazo cerrado con comunicación de datos en tiempo real a lo largo del proceso (Figura 1).
Figura 1: Diagrama de Compartición de Datos e Intercambio de Información en Tiempo Real
El robot realiza:
• Workpiece gripping and positioning
• Part identification
• Inspection feedback
• Dynamic compensation
• Accuracy control
Los desarrollos actuales se centran en tecnologías de automatización flexible, Incluido:
• Single-sheet detection systems
• Pre-alignment tables
• Automatic flipping mechanisms
• Sensor-based edge detection and bend tracking
Estas tecnologías ayudan a las celdas robóticas de freno de prensa a pasar de la automatización de un solo producto a una fabricación inteligente flexible.
Cómo funciona una celda robótica de freno de prensa.?
Una celda robótica de freno de prensa utiliza software de control avanzado para combinar un robot industrial, Freno de presión CNC, y sistemas auxiliares para automatizar completamente el doblado de chapa metálica.
A diferencia del flexión manual convencional, Una celda robótica de freno de prensa puede realizar toda la secuencia de producción, desde la identificación de la pieza, Púa automática, y posicionamiento preciso para la flexión, Reorientación de las partes, y descarga de piezas terminadas.
Una celda de freno de prensa robótica completa suele incluir los siguientes componentes:
Plegadora CNC
Industrial Robot
Robotic Gripper System
Automatic Tooling System
Sheet Positioning System
Control and Production Management Software
Estos sistemas intercambian datos a través de interfaces de E/S y el software de programación offline de JS Ragos, permitiendo al robot, Freno de presión, y equipos auxiliares para operar en un proceso de producción coordinado.
Para compradores que evalúan un sistema completo, Explora lo disponible Configuraciones de celdas de freno de prensa robóticas de JS RAGOS.
1. Preparación del Programa de Producción
Antes de la producción, el sistema genera el programa de mecanizado necesario basado en el modelo 3D de la pieza y en los materiales asociados y los requisitos de flexión.
Uso de software de programación offline o un sistema de gestión de producción, Los ingenieros tienen la capacidad de determinar:
Bending order
Selection of tools
Paths of robot movement
Methods of positioning the workpiece
Los datos programados se envían posteriormente al controlador robot y al freno de presión CNC, preparando así la célula para la producción automatizada.
A diferencia de la enseñanza manual tradicional de robots, el software de programación offline de sistemas de JS Ragos ofrece una reducción sustancial en el tiempo necesario para la configuración inicial, y un aumento en la eficiencia del montaje para diferentes etapas de producción.
2. Carga automática de piezas, Descarga, y Posicionamiento
Al comenzar la producción, El robot retira una pieza de chapa metálica sin procesar de un estante de almacenamiento, Palé, o transporte por cinta transportadora.
El agarrador correcto se determina en función de las dimensiones de la pieza, Peso, Geometría, y material.
El agarrador puede ser uno de los siguientes:
Vacuum gripper
Magnetic gripper
Pneumatic gripper
Hybrid gripper
Para asegurar que la chapa esté colocada con precisión en la línea central y en el medidor trasero del freno de presión, El robot corrige la orientación de la pieza en una estación de posicionamiento o en una estación de agarre antes de entrar en la zona de flexión.
3. Proceso automatizado de flexión
El robot coloca entonces la pieza en el freno de presión CNC e instruye a la máquina para que ejecute el proceso de flexión.
Mientras se está en la fase de flexión, el robot debe controlarse:
The position of the workpiece
The applied gripping force
Rotation and/or flipping of the part
The planned path of motion
The required distance from the tools and equipment
The required safety distance
Para partes 3D más complicadas, incluyendo piezas de múltiples curvas, Estructuras en forma de caja, Recintos, y grandes paneles, El robot puede ajustar automáticamente su orientación y la posición de su agarre para cada una de las operaciones de flexión.
En comparación con un freno de presión manual, Una celda robótica de freno de presión es capaz de lograr un mayor nivel de consistencia en las trayectorias de movimiento, Ubicación, y precisión a lo largo de un ciclo de producción dado.
4. Gestión automática de herramientas y pinzas
En un sistema de producción de alta mezcla, Las distintas piezas de producto suelen requerir el uso de diferentes herramientas de freno de presión y agarres robóticos asociados.
Una célula robótica de freno de prensa puede incorporarse:
Systems for automatic tool changing
Systems for automatic gripper changing
Metalix teach-free offline programming software
La combinación de estas tecnologías permite cambios de producción más rápidos para diferentes piezas.
Una vez modificada la tarea de producción, El sistema se ajusta automáticamente a la configuración deseada de herramientas y agarres, El programa de control, y los caminos asociados para los robots. Esto se logra con intervención manual limitada para la configuración y minimiza significativamente el tiempo necesario para cambiar de tarea.
How a Robotic Bending Cell Functions
Una celda de flexión combina varias tecnologías avanzadas para realizar el doblado automatizado de chapa metálica. Las células robóticas de flexión suelen consistir en un robot de fabricación, un freno de presión CNC, Módulos auxiliares, y software avanzado de control.
Comparado con lo convencional, Flexión manual de chapa metálica, Una celda robótica es capaz de producción totalmente automatizada. Esto incluye la identificación, Pick, Ubicación, doblamiento, y descarga de la pieza terminada.
Los componentes clave de una célula robótica de flexión incluyen:
- Plegadora CNC
- Industrial Robot
- Robotic Gripper System
- Automatic Tooling System
- Sheet Positioning System
Control and Production Software
Estos componentes intercambian información usando enlaces de E/S y el software offline Metalix de JS Ragos, lo que facilita la coordinación de la célula robótica, Freno de presión, y componentes auxiliares.
1. Creación de programas de producción
Cuando se inicia la producción automatizada, se genera un programa de mecanizado para la pieza basada en su representación 3D, Material, y sus curvas necesarias.
Uso de programación offline o software de control de producción, Los ingenieros definen el
Bending order
Tool choice
Paths for the robot and workpiece
Esta información se envía luego al robot y al freno de prensa CNC para preparar la célula para la producción automatizada.
Software offline Metalix de JS Ragos, En comparación con la enseñanza manual tradicional, reduce sustancialmente el tiempo de configuración del sistema y mejora la eficiencia de cambiar el sistema para que funcione en diferentes productos.
2. Carga y posicionamiento de la pieza
Cuando se inicia la producción automatizada, El robot recoge la chapa metálica en blanco de una estantería o cinta transportadora utilizando un pinzador especializado que se elige según el tamaño de la pieza, Peso, y material.
Los tipos más comunes de agarres son:
- Vacuum suction grippers
- Magnetic grippers
- Pneumatic clamping grippers
- Hybrid gripper systems
Antes de entrar en la zona de flexión, El robot utiliza su sistema de posicionamiento para ajustar la pieza de trabajo de modo que la lámina se alinee con la línea central de curvatura.
3. Flexión automatizada
Una vez que la pieza está posicionada, el robot mueve la pieza de trabajo a la zona operativa del freno de presión CNC y ejecuta el proceso de flexión según el programa de control.
Mientras se ejecuta el bending, el robot es necesario para controlar el
- Posición de la pieza
- Fuerza de agarre
- Rotation and/or flipping of the part
- Trayectoria de movimiento
- Distancia de seguridad
El robot es capaz de reorientarse según sea necesario para ejecutar múltiples operaciones de flexión y así completar el doblado de piezas complejas y/o con múltiples curvas, como estructuras tipo caja y paneles grandes.
Una célula robótica de flexión demuestra un rendimiento superior al lograr una mayor repetibilidad y consistencia en los caminos de movimiento, En comparación con las operaciones manuales.
4. Sistemas automatizados de herramientas y pinzas
En un sistema de producción de alta mezcla, Puede ser necesario un tipo de herramientas de flexión y agarres para producir diferentes piezas.
Una célula robótica de flexión puede integrarse:
- Sistemas de cambio de pinzas y herramientas
- Software sin enseñanza Metalix offline
- Cambio de producto enxuto
Este sistema automatizado facilita cambios rápidos según diferentes requisitos de producción.
El sistema es capaz de cargar las herramientas y configuraciones específicas de agarres, lo que reduce el tiempo de intervención manual.
5. Control de calidad y retroalimentación
Además de realizar operaciones de flexión, las células de flexión robótica modernas son capaces de recopilar y enviar datos de producción a través del Sistema de Ejecución de Fabricación (MES) lo que permite la retroalimentación de datos y el control de calidad.
Equipado con sensores y software inteligente, El sistema proporciona capacidades de monitorización para:
Work order management
Status of the production
Product quality
Data visualization and reports
Producción
Consumo energético
Por ejemplo, el sistema es capaz de crear órdenes de trabajo cuando recibe la información relevante de un sistema ERP, que incluye:
Order ID
Product material ID
Operation ID
Workstation ID
The quantity to be produced
La información se procesa entonces como una orden de trabajo de producción. El sistema confirma la recepción de la información devolviendo un mensaje de confirmación y exporta la información de producción relacionada al sistema ERP.
Las órdenes de trabajo que han sido aceptadas pero siguen pendientes aparecen en la página de planificación de pedidos. El sistema muestra automáticamente todas las órdenes de trabajo incompletas del día actual y permite ordenar por la hora de inicio prevista y el orden de prioridad.
Benefits of Robotic Press Brake Cells
- Higher Productivity
Las celdas de freno de prensa robóticas combinan alta velocidad de funcionamiento con un rendimiento de producción estable y repetible. Pueden producir continuamente sin preocuparse por la fatiga del operador. 增加
El robot está recogiendo, Posicionamiento, doblamiento, Reagarre, y las acciones de descarga siguen todas el mismo ciclo. Con sistemas automatizados de cambio de herramientas y pinzas, El tiempo necesario de configuración para las máquinas y los cambios de producto se minimiza aún más.
La flexión robótica es extremadamente beneficiosa para las empresas que fabrican variaciones de productos pequeños y medianos. Les proporciona la capacidad de aumentar el rendimiento y reducir los plazos de entrega.
- Reduced Labor Costs
El coste de contratar y mantener operadores cualificados en frenos de prensa no para de aumentar. Con la célula robótica de freno de prensa, Las tareas de carga, Posicionamiento, doblamiento, y la descarga puede realizarse sin necesidad de operadores.
Existe un impacto positivo en los costes laborales directos, y elimina el entrenamiento, Beneficios, y costes de gestión. Reduce la dependencia del número menguante de operadores de doblador cualificados.
Asumir una tarea que requiere mucho trabajo, y convertirlo en una tarea automatizada, permitirá a los fabricantes tener un mejor control sobre sus costes de producción, y retornos más rápidos de sus inversiones.
- Enhanced Safety for Employees
Existen varias preocupaciones de seguridad con la operación manual de un freno de presión. Los operadores deben levantar y/o apoyar piezas pesadas y trabajar muy cerca de las herramientas del freno de presión.
Estas preocupaciones pueden provocar lesiones, y un ambiente laboral poco productivo. También puede provocar lesiones por pellizcos y aplastamientos, así como diversas distensiones. Estos pueden interrumpir el trabajo y conllevar costes por lesiones y cumplimiento normativo.
Una celda robótica de freno de prensa aísla al personal de las zonas principales de flexión y manipulación de materiales. El sistema robótico realiza levantamientos peligrosos, Posicionamiento, Soporte parcial, y doblarse dentro de una celda protegida y minimizar la exposición directa del personal a riesgos en el lugar de trabajo.
El sistema requerirá un vallado de seguridad adecuado, Enclavamientos, Cortinas de luz, Escáneres, Paradas de emergencia, y procedimientos de evaluación de riesgos para garantizar su funcionamiento seguro.
- Reduced Setup and Programming Time
Uno de los principales retos en la automatización robótica de frenos de prensa es el proceso de programación y enseñanza.
Tradicionalmente, El programador debe entender:
Press brake operation
Bending process design
Offline bending programming
Robot operation
Robot path programming
Tooling and collision management
El personal con esta combinación de habilidades puede ser difícil y costoso de reclutar. Además, Después de que se crea el programa robot inicial, Aún puede requerirse un tiempo considerable para la enseñanza en máquina, Ajuste de trayectoria, Comprobación de colisiones, y flexión de prueba.
Esta es una de las razones por las que tradicionalmente se ha considerado más adecuada para la baja mezcla, Producción de gran volumen.
JS Ragos ha desarrollado una solución robótica de flexión diseñada para abordar esta limitación. Su sistema de programación offline integra el freno de presión, robot, utillaje, Pinzas, y software de control en una plataforma coordinada.
Los operadores no necesitan habilidades avanzadas de frenos de presión ni de programación robótica para generar programas de flexión y robots. El sistema puede crear automáticamente los programas necesarios a partir de un dibujo 3D y ejecutar el proceso de flexión sin la enseñanza convencional de robots.
El flujo de trabajo completo se gestiona a través de la interfaz de control CNC del freno de presión y puede cubrir:
Importing the 3D drawing
Generating the bending and robot programs
Preparing and installing the tooling
Producing the first part
Starting automated batch production
Bajo condiciones de producción adecuadas, JS Ragos afirma que este proceso completo puede completarse en aproximadamente 20 minutos.
El sistema está diseñado para proporcionar una calidad estable de flexión, Piezas terminadas consistentes, y cambio rápido entre freno de presión manual y flexión robótica.
2.Key Considerations in Practice
El doblado de chapa metálica se utiliza ampliamente en armarios eléctricos, Ascensores, Maquinaria de construcción, Equipos de protección contra incendios, y sistemas de muro cortina de aluminio.
Los materiales comunes incluyen:
• Carbon steel
• Stainless steel
• Aluminum alloys
El grosor de la lámina suele variar entre 0,8 mm y 6 mm según la aplicación.
Los sistemas de flexión robótica flexibles requieren:
• Automatic tooling change systems
• Automatic gripper change systems
Para acomodar una mayor flexibilidad en la producción y mantener la calidad de la flexión, Estos sistemas son necesarios.
Industries Utilizing Robotic Press Brake Cells
1. Automoción & Transporte ferroviario
Aplicaciones comunes:
- Componentes del chasis del bogie
- Travesaños de chasis automotrices
- Componentes de la carrocería de los vehículos de transporte ferroviario
Justificación de la flexión robótica:
Para las industrias del automóvil y el transporte ferroviario, La alta precisión dimensional y la uniformidad son de suma importancia. Las celdas robóticas de freno de prensa pueden utilizarse en líneas automatizadas y proporcionan tiempos de ciclo constantes incluso para volúmenes de producción muy elevados.
Con carga automatizada, Posicionamiento, doblamiento, Reorientación y descarga, La producción puede continuar sin interrupciones y la variación de las piezas fabricadas se mantiene al mínimo.
2. Armarios y revestimientos eléctricos
Aplicaciones comunes:
- Armarios eléctricos de baja y alta tensión
- Armarios de servidores
- Recintos para estaciones de carga de vehículos eléctricos
Justificación de la flexión robótica:
La producción de armarios y cajas suele consistir en muchas curvas y, por tanto, tiene un bajo volumen de producción y una gran variedad de productos finales.
Cambios en las celdas robóticas de freno de prensa con herramientas de automatización (ATC) Reducir drásticamente el tiempo de configuración y puede seleccionar y cambiar automáticamente las herramientas de producción como punzones y troqueles.
El sistema también soporta producciones configurables modificables con la ayuda de la gestión de pinzas y programación offline.
3. Ferretería de edificios y fachadas metálicas
Aplicaciones comunes:
- Paneles de fachada de aluminio
- Puertas resistentes al fuego
- Paneles de vagones ascensores
Justificación de la flexión robótica:
Estos componentes son anchos y largos, lo que resulta en dificultades para sostenerlas durante el proceso de flexión. La flexión manual requiere varios operadores para levantar y posicionar el componente.
Un sistema de manipulación inconsistente puede provocar deflexión de la pieza y descolocación de piezas, e incluso pueden dañar las superficies de las piezas. Sin embargo, El uso de un robot con pinza de vacío puede permitir el uso de múltiples soportes para sujetar grandes piezas metálicas y facilitar su transferencia durante la operación de flexión.
El sistema de manipulación con garra de vacío mejora la estabilidad de la pieza durante la operación de posicionamiento y disminuye la carga física del trabajo sobre los empleados.
4. Equipamiento médico, Equipo de preparación de alimentos, y Electrodomésticos
Casos de uso comunes:
Medical imaging equipment housings
Stainless steel kitchen equipment
Panels for refrigerators and other appliances
Razones para el uso de la doblación robótica:
Los materiales en lámina que tienen una superficie prepintada o terminada se utilizan ampliamente en las industrias mencionadas.
Con el uso de agarres robóticos junto con vasos de vacío especiales sin marcas y materiales de contacto, Las láminas pueden manipularse con un riesgo mínimo de daños y contaminación superficial.
Una fuerza de agarre estable y la capacidad de repetir la misma acción son extremadamente esenciales para el manejo de los paneles exteriores. Estos paneles deben cumplir tanto las especificaciones de calidad dimensional como de calidad superficial.
3.Automatic Tooling Change System
3.1 Establishing Bending Traits of the Workpiece
Antes de comenzar la producción, El sistema necesita evaluar la secuencia de curvas, Los ángulos, Las propiedades del material, y la presión de conformado.
Dependiendo de los requisitos del proceso, se eligen las herramientas superiores y los troqueles en V inferiores apropiados. La longitud de trabajo del freno de presión se divide en áreas segmentadas de herramientas (A, B, C, D... F), Permitiendo combinaciones flexibles de herramientas (Figura 2).
Figura 2: Diagrama de instalación de herramientas en el freno de presión
Las herramientas segmentadas reducen los requisitos de configuración manual y mejoran la flexibilidad en la producción.
3.2 Automatic Tooling Change Process
Cuando se recibe un comando de reemplazo de herramientas, El pistone de freno de presión se mueve a la posición preestablecida y libera las herramientas existentes.
Figura 3: Diagrama de flujo del proceso operativo de la unidad de flexión de brazos robóticos
El robot se mueve a lo largo del eje exterior de la vía hasta la zona de herramientas. La pinza de cambio de herramienta acopla el bloqueo neumático, desaloja las herramientas, y lo coloca en el subsistema de almacenamiento (véase la Figura 4).
A partir de entonces, La configuración de herramientas requerida se recoge y ensambla automáticamente, Eliminación del esfuerzo manual. Esto resulta en una reducción del tiempo de montaje y un aumento de la productividad.
Figura 4: Diagrama de Proceso de Cambio de Herramientas
3.3 Tooling Storage System Management
3.3.1 Mechanical Structure of the Tooling Storage System
El sistema de almacenamiento de herramientas integra sistemas mecánicos de almacenamiento y gestión de herramientas.
El sistema consiste en un bastidor de acero soldado que cuenta con varios niveles de raíles guía. Las herramientas segmentadas se almacenan mediante bloques de espaciado. Es capaz de soportar herramientas de interfaz estándar WILA de longitudes de segmento de 20 mm a 100 mm y de un peso máximo de intercambio de unos 15 kg.
El sistema es capaz de almacenar las siguientes herramientas:
• 30° sharp tooling
• 88° gooseneck tooling
• 80° straight tooling
• V8, V20, y los troqueles inferiores V40
Se dispone de complementos de herramientas de diversas configuraciones que pueden adaptarse según las necesidades específicas de la producción (véase la Figura 5).
Figura 5: Diagrama del Sistema de Almacenamiento de Herramientas
3.3.2 Tooling Management Software Application
El software de gestión de herramientas proporciona una interfaz visual para monitorizar el estado de las herramientas y la información de almacenamiento.
El sistema muestra:
• Tooling position
• Tool availability
• Upper and lower tooling areas
• Current tooling configuration
Se pueden añadir nuevos datos de herramientas durante los ajustes de producción. Se pueden importar archivos DXF, y los gráficos de herramientas existentes pueden modificarse, Reconocido, y almacenado. También se pueden gestionar áreas de herramientas personalizadas dentro del sistema.
Figura 6: Interfaz de Software de Gestión de Herramientas
3.4 Aplicación práctica: Ajuste de piezas de trabajo y herramientas
Una aplicación típica implica chapas de acero recubiertas de aluminio y zinc de 2 mm utilizadas en armarios eléctricos de media y alta tensión. El procedimiento implica tres operaciones principales: Curvatura de 30°, Aplanamiento, y una operación secundaria de flexión.
En sistemas tradicionales, La sustitución de las herramientas requiere un proceso manual, lo que no solo alarga el proceso de configuración, pero también genera variabilidad en el proceso.
El sistema automático de cambio de herramientas permite configurar múltiples combinaciones de herramientas en un solo freno de presión. Esto permite ajustes rápidos para adaptarse a diferentes requisitos de conformado y complejidad de componentes (Consulte la Figura 7).
Figura 7: Diagrama de Ajuste de Piezas de Trabajo y Herramientas
4.Automatic Gripper Change System
4.1 Workpiece Gripper Characterization
Para la fabricación de productos mixtos, Se pueden implementar sistemas automatizados de almacenamiento de pinzas para células robóticas de flexión.
En esta biblioteca flexible de agarres (véase la Figura 8), una pinza está montada en un acoplamiento lateral de la herramienta y un acoplamiento en el lado del robot en el eje A6.
El robot selecciona el agarre adecuado en función de:
• Workpiece geometry
• Material properties
• Sheet size
• Requirements for the handling
Los acoplamientos de cambio rápido facilitan el cambio automático de agarres.
Figura 8: Diagrama del Sistema de Almacenamiento Gripper
4.2 Gripper Change Method
Para lograr una pieza diferente con un requerimiento de agarre distinto, El robot vuelve automáticamente al sistema de almacenamiento, Suelta el agarre, y fija la nueva pinza mediante el sistema de acoplamiento rápido.
Esto permite la producción de doblado robótico de producto mixto.
4.3 Gripping of Common Workpieces
La curvatura robótica de láminas de acero de alta resistencia y grueso implica grandes desafíos en la manipulación del producto.
Durante la formación, las fuerzas elásticas de deformación y flexión pueden crear fuerzas de tracción entre la pieza y las coordenadas del robot, resultando en:
• Workpiece displacement
• Gripper deformation
• Positioning errors
• Robot arm stress
Por ejemplo, una pieza de acero Q420B de 4 mm doblada a 90° puede alcanzar una precisión de aproximadamente 90° ±30′ bajo condiciones de proceso adecuadas según los requisitos GB/T 33644-2017.
Para reducir los efectos de la deformación, Se introduce un diseño de agarre equipado con amortiguador.
4.4 Buffer-Equipped Gripper Technical Parameters
Las pinzas tradicionales que usan soluciones de vacío o magnéticas tienen limitaciones:
• Las copas de vacío no son adecuadas para láminas perforadas o tiras estrechas.
• Los agarradores magnéticos no pueden manejar eficazmente el acero inoxidable y el aluminio.
Un agarrador híbrido de amortiguador que combina succión por vacío y sujeción neumática mejora la adaptabilidad.
Tabla 1: Parámetros de selección de ventosa al vacío
| Suction Force / N | Lateral Force / N | Vacuum / MPa | Vacuum Inner Diameter / mm | Connection Thread |
| 140–217 | 110–181 | -0.06 | 4–6 | G3/8-IG |
Tabla 2: Parámetros de carga del muelle de amortiguador
| Tasa de resorte / (N/mm) | Solid Length / mm | Helix Direction | Load / N | Compresión |
| 35 | 15 | Mano derecha | 421 | Medio |
Tabla 3: Parámetros del cilindro de pinzas paralelas
| Stroke / mm | Sistema de transmisión | Operating Mode | Drive Structure | Gripping Force / N |
| 8 | Neumático | Doble acción | Wedge drive | 1000 |
El mecanismo de amortiguador utiliza una estructura de pivote y compensación de muelle para absorber el desplazamiento por flexión. El robot puede agarrar completamente, doblamiento, Reposicionamiento, y operaciones de descarga con mayor estabilidad (Figura 9).
Figura 9: Diagrama de agarre equipado con buffer
Para materiales en lámina menores de 2 mm, incluyendo acero al carbono, SPCC, Acero inoxidable 304, y aluminio, La elasticidad y cierto diseño de ventosa pueden usarse para manejar la deformación elástica normal.
5. ¿Merece la pena invertir una célula de freno de prensa robótica??
Invertir en celdas robóticas de freno de prensa es una decisión de producción importante para muchos fabricantes de chapa metálica.
En general, las celdas de freno de prensa robóticas son más caras que los frenos de presión CNC tradicionales. Además del freno de presión, Un sistema robótico de celda de freno de prensa podría consistir en un robot industrial, Carga y descarga automatizadas, Un sistema de cambio automático de herramientas, Agarradores inteligentes, Equipamiento de seguridad, y software de control.
No obstante, El coste de una celda robótica de freno de prensa es solo una parte de la ecuación. Los fabricantes que invierten en estas celdas robóticas de freno de prensa deberían evaluar el valor económico basándose en las ventajas a largo plazo del sistema, que incluyen:
• Decreased labor costs
• Increased production efficiency
• Improved product consistency
• Decreased changeover times
• Decreased material waste
• Increased manufacturing flexibility
• Enhanced smart manufacturing capabilities
A medida que más operaciones manufactureras adoptan principios de fabricación inteligente, Los fabricantes están cada vez más centrados en la productividad para crear flexibilidad, Sistemas de fabricación basados en datos.
6. Situaciones que favorecen las celdas robóticas de freno de prensa
No todos los entornos de producción son adecuados para la automatización de un freno de prensa robótico.
La decisión de invertir en una célula robótica de freno de prensa tiene en cuenta los siguientes factores:
• Type of product
• Volume of production
• Size and weight of parts
• Variation of products
• Cost of labor
• Availability of skilled workers
• Frequency of changeovers
• Plans for future production
Las celdas robóticas de freno de prensa funcionan mejor en los siguientes escenarios.
Producción en masa
La producción de grandes cantidades de las mismas piezas durante un largo periodo favorece el uso de una célula robótica para mantener un ciclo de producción consistente y limitar la variación causada por interferencias manuales. Esta ventaja se multiplica si la célula robótica está diseñada para operar en varios turnos o, Mejor aún, durante largos periodos de producción sin supervisión.
Heavy and Large Parts
Algunas piezas grandes y pesadas de chapa metálica, como paneles de puertas, Piezas para armarios eléctricos, y las piezas para maquinaria de construcción pueden ser engorrosas de levantar y posicionar manualmente. Un sistema robótico puede manejar y levantar estas piezas con una carga física de trabajo consistentemente menor y un riesgo de lesiones para los trabajadores.
Al diseñar el sistema, Se debe considerar cuidadosamente la carga útil y el alcance del robot, El diseño de la empuñadura, y la deflexión de la parte.
Many Different Products
El uso de una celda de freno de prensa robótica está diseñado de forma más eficaz para sistemas de alta producción cuando se utiliza junto con sistemas automáticos de cambio de herramientas (ATC), Sistemas automáticos de cambio de agarre, y programación offline.
Labor Shortages or High Labor Costs
La automatización robótica puede ofrecer mejores soluciones financieras a largo plazo donde la mano de obra es muy cara o donde es difícil encontrar operadores de frenos de prensa formados.
Con automatización, reduces la dependencia de las habilidades de los operadores individuales, Y puedes gestionar la capacidad de producción de tu planta de forma más fiable.
7. Cómo analizar el ROI de una célula robótica de freno de prensa
El tiempo que tarda en obtener un retorno de una célula robótica de freno de presión está afectado por muchos factores operativos y financieros, como:
• Cost of labor
• Volume of parts produced in a year
• Number of shifts per day
• Utilization of the equipment
• Complexity of the workpiece
• How often the products are changed
• How much scrap and rework are done
• Costs associated with training and maintaining the equipment
• Cost of programming and setup
• How long you expect the system to be in service
• Desde los siguientes ángulos, Los fabricantes pueden analizar el posible retorno.
8. Más allá de los duros costes: Capacidades inteligentes de fabricación
La célula robótica de freno de prensa tiene la capacidad de ser un equipo de producción y una pieza importante de la fábrica inteligente automatizada.
La célula del freno de presión puede integrarse con:
• Sensor technology
• Sistemas de ejecución de fabricación (MES)
• Planificación de recursos empresariales (ERP) Sistemas
• Quality management systems
• Production scheduling software
• Equipment monitoring systems
Esta integración puede facilitar la Industria 4.0 Conceptos como:
• Automated data collection for production
• Real-time monitoring of equipment
• Work orders
• Production traceability
• Energy analysis
• Quality reporting
• Preventive maintenance
• Intelligent scheduling
Las órdenes y tareas pueden fluir desde el ERP o MES hacia la célula robótica. A su vez, la célula puede proporcionar estado, Cantidad, alertas, y la información de calidad para los sistemas de gestión.
Esto ayuda a crear un sistema de fabricación más integrado.
Se prevé que los próximos sistemas robóticos de flexión sean más flexibles e inteligentes, con una mayor capacidad de autoadaptación y reducción de su dependencia de la programación y la intervención manual.
Los fabricantes pueden esperar un retorno de la inversión al integrar una célula robótica de freno de prensa. Esto es aún más probable con la escasez de mano de obra en curso y el coste de operar con frenos de presión. Esta célula puede convertirse en una parte integral de un sistema de producción automatizado y planificado.
Conclusión
La industria de la chapa metálica se ve desafiada por el aumento de los costes de producción, Escasez de mano de obra cualificada, y la demanda de calidad superior.
Las células robóticas de freno de presión son especialmente beneficiosas para:
• High volume production
• Multiple bend operations
• Large pieces
• High mix low volume
Reduciendo los procesos manuales, Se incrementa la productividad de la operación manufacturera. Esto permite al trabajador cualificado concentrarse en la mejora del proceso y en las actividades que aportan valor.
La combinación de la Inteligencia Artificial avanzada, Comunicación industrial, y los sistemas de fábrica inteligentes ofrecen el potencial para la integración digital total del proceso de fabricación de chapa metálica. El sistema robótico de flexión, basado en computación en el borde, crea la oportunidad de procesar datos de producción local y, En el futuro, integrarse con sistemas de fabricación centralizados.
A medida que la automatización flexible y las tecnologías de fabricación inteligente continúan desarrollándose, Las celdas robóticas de freno de prensa se convertirán en una solución importante para lograr un sistema más inteligente, más eficiente, y fabricación de chapa metálica más adaptable.
Socio con JS RAGOS para soluciones inteligentes de doblado robótico y automatización avanzada de chapa metálica.
Planificación de un proyecto robótico de flexión? Comparte tus dibujos de piezas, Material, Grosor y requisitos de producción con nuestro equipo para encontrar un modelo adecuado Sistema de flexión robótico personalizado.
Preguntas frecuentes
Q1. ¿Pueden prensar las células de freno con robótica realizar cambios automáticos de herramientas??
Definitely. Los sistemas automáticos de cambio de herramientas reducirán los tiempos de montaje y mejorarán la capacidad de producción.
P2. ¿Qué ventajas tienen las células robóticas de freno de presión??
Las celdas robóticas de freno de presión tienen la ventaja de una mejor productividad global, Disminución de la necesidad de mano de obra, y precisión uniforme de flexión.
P3. Qué mercados utilizan celdas robóticas de freno de prensa?
Las celdas robóticas de freno de prensa se encuentran en el mercado automovilístico, armarios eléctricos, Maquinaria de construcción y equipos industriales.
P4. ¿Pueden las celdas de freno de prensa robóticas realizar producción en pequeños lotes??
Absolutamente. La producción en pequeños lotes de muchos productos diferentes puede lograrse mediante herramientas flexibles y sistemas de agarre.
P5. ¿Cuáles son las limitaciones de las celdas robóticas de freno de prensa en cuanto al material??
Las celdas robóticas de freno de prensa son capaces de procesar muchos tipos diferentes de materiales, incluyendo muchas chapas metálicas y aluminio, acero inoxidable y carbono.
P6. ¿Cuánto cuesta una celda de freno de prensa robótica??
Diferentes requisitos robóticos corresponden a distintos costes. Mientras que el modelo básico es muy asequible, características personalizadas, como la integración con MES, Medición automática del ángulo, o Cambio Automático de Herramientas (ATC)—variará mucho en precio según tus especificaciones. No dudes en enviar una consulta a JS Ragos para obtener nuestra mejor oferta competitiva!
Q7. ¿Puede un solo robot operar varios frenos de presión??
Sí, Podemos poner dos frenos de presión en una línea y usar un raíl de tierra muy largo para conectar dos frenos de presión
Q8. Qué marcas de robots se soportan?
FANUC, HIGO, QUIÉN, Yaskawa, y Estun
Q9. ¿Pueden las células robóticas de doblar acero inoxidable?
Sí, siempre que elijamos un modelo adecuado de robot y freno de presión basado en los planos del producto
P10. ¿Es necesaria la programación offline??
No, El software offline puede ahorrar mucho tiempo al operador si tienen nuevos productos por programar, pero no es necesario, El programa manual también puede funcionar.
