¿Qué equipo se necesita para el proceso de montaje mecánico?
El tiempo que lleva obtener una pieza depende en gran medida de la naturaleza del diseño del área de ensamblaje y del método de ensamblaje. Para piezas pequeñas que el trabajador de montaje puede alcanzar fácilmente, el tiempo de montaje es suficiente si se utiliza un montaje de mesa o un montaje de estaciones múltiples. Ambos casos se basan en el supuesto de que el ensamblador no necesita mover el objeto que está ensamblando.
Para piezas voluminosas que no caben en un sistema transportador, si varias piezas ensambladas pesan más de 5 libras o miden más de 12 pulgadas, es imposible colocar suficientes piezas al alcance de los trabajadores. En este caso, se puede utilizar un centro de ensamblaje de microensamblaje, asumiendo que el tamaño máximo de la pieza es de 35 pulgadas o menos y el peso de la pieza es de 30 libras o menos. El centro cuenta con bancos de trabajo y estantes para almacenar piezas para que sea lo más accesible posible para los trabajadores, pero esto puede aumentar el tiempo de operación debido a la necesidad de girar, doblarse o moverse durante el proceso de acceso a ciertas piezas. Para facilitar el ensamblaje, se pueden establecer tres centros de trabajo de microcomponentes para acomodar tres tamaños de componentes de hasta 15 pulgadas, 15-25 pulgadas y 25-35 pulgadas respectivamente.
Para productos con componentes más grandes, se puede utilizar el diseño de ensamblaje tradicional. En este método, los productos se ensamblan en la mesa de trabajo o en el piso, y varios estantes de almacenamiento y equipos auxiliares se organizan racionalmente alrededor del área de ensamblaje. Toda el área de trabajo es más grande que el centro de ensamblaje miniaturizado y su tamaño está determinado por el modelo de tamaño de la pieza más grande del ensamblaje. Hay tres tipos de diseño de ensamblaje general disponibles para piezas de tamaño 35-50 pulgadas, 50-65 pulgadas y 65+ pulgadas.
Al mismo tiempo, para productos más grandes, también podemos adoptar un diseño más flexible, al que llamamos diseño de ensamblaje flexible. Las especificaciones para este diseño son similares a los diseños de ensamblaje tradicionales, con tres modelos diferentes disponibles según el tamaño de la pieza más grande. Sin embargo, la eficiencia del ensamblaje se puede mejorar mediante el uso de carros de almacenamiento móviles y carros de trabajo.
Ya sea un diseño de ensamblaje tradicional o un diseño de ensamblaje flexible, es posible que se requieran herramientas auxiliares mecánicas como grúas y carros. En este caso, es posible que sea necesario ampliar el área de trabajo para dar cabida a equipos adicionales. Para el ensamblaje a gran escala de productos que incluyen componentes grandes, como en la industria automotriz, se pueden usar líneas de producción que se mueven entre estaciones de ensamblaje manual.
Hay otros dos casos de ensamblaje manual: el primero es ensamblar pequeños lotes de productos pequeños en salas blancas, incluido el ensamblaje de equipos complejos y sensibles, como el ensamblaje de válvulas de control de combustible para aviones. las instrucciones de funcionamiento deben leerse en cada paso y la curva de aprendizaje del trabajador está cerca del punto de partida; el segundo es ensamblar productos grandes en el sitio, y este ensamblaje a menudo se denomina "instalación". Por ejemplo, montaje e instalación de ascensores en edificios de gran altura.
En cualquiera de las situaciones de montaje anteriores, es posible que se requiera equipo especial. Por ejemplo: a veces se necesita equipo de posicionamiento para posicionar y ajustar componentes, especialmente antes de las operaciones de soldadura. En este caso, el equipo deberá ser transportado a la zona de montaje y devuelto una vez colocados y asegurados los componentes. De esta forma, el tiempo de funcionamiento del equipo es casi el doble que el del componente, lo que hay que tener en cuenta si se producen lotes pequeños.
Resumiendo los tipos básicos de métodos de ensamblaje manual mencionados anteriormente, se puede ver que los primeros tres métodos solo se utilizan para el ensamblaje de piezas pequeñas. En este caso, se puede suponer que las piezas están colocadas. al alcance de la mano y se puede conseguir uno. Por lo tanto, si es necesario insertar seis tornillos, no resulta beneficioso utilizar seis tornillos al mismo tiempo. Sin embargo, al ensamblar un producto que contiene componentes grandes, las piezas pequeñas, como los sujetadores, pueden colocarse en lugares de difícil acceso, o el ensamblador debe trasladarse a un lugar diferente para alcanzar las piezas, por lo que proporcionar varias piezas cuando sea necesario puede traer consigo grandes beneficios.
Ensamblaje automatizado
El ensamblaje en el proceso de fabricación incluye ensamblar todas las piezas y componentes de un producto específico, asegurar el producto, realizar pruebas funcionales y de rendimiento, etiquetar y distinguir lo bueno de lo malo. embalaje y preparación para el uso final. En comparación con los métodos de mecanizado como el corte, el rectificado y la soldadura, el ensamblaje es único en el sentido de que la mayoría de estos procesos tienen sólo unas pocas reglas, o tal vez incluso una sola regla. La mayoría de estas operaciones distintas del montaje son inseparables del equipo. Por tanto, el desarrollo de métodos de montaje automatizados es inevitable, no opcional. Por otro lado, cuando el montaje se realiza en una máquina, es posible que sea necesario utilizar varios métodos de fijación, como remachado, soldadura, apriete y uso de adhesivos, así como selección automatizada de piezas, sondeo, medición, pruebas funcionales, etiquetado. y embalaje.
Los procesos de operación de ensamblaje aún no están estandarizados y todavía se utiliza mucho trabajo manual en esta área.
Consideraciones para el ensamblaje automatizado:
Hay varios factores a considerar antes de adoptar el ensamblaje automatizado. Estos factores incluyen la practicidad de la automatización de procesos, factores económicos y simulación racional, gestión y relaciones industriales.
Al decidir la practicidad del ensamblaje automatizado, se deben considerar cuidadosamente los siguientes factores:
Número de piezas de ensamblaje
. , tamaño, tolerancia de volumen y peso) y la relación entre productividad, capacidades de ensamblaje, capacidades de procesamiento automatizado y capacidades de inspección
. Las piezas fuera de tolerancia o defectuosas pueden provocar una pérdida de producción y un aumento de los costos debido a fallas.
Se requieren empleados calificados y capacitados para operar el equipo.
.Requerimientos de productividad y producción total.
Variedad de productos y frecuencia de cambios de diseño.
.El método de unión requerido.
.Cantidad y coste de montaje.
.El diseño de una línea o sistema de montaje, incluido el uso de simulación para el manejo de materiales.
Para un ensamblaje exitoso y económico, los productos simples y pequeños con una vida útil de diseño bastante estable suelen ser la mejor opción, y dichos productos suelen ser bastante grandes y, debido al ensamblaje manual, requieren mucha mano de obra y/o la tasa de desperdicio es alta. Sin embargo, el desarrollo de sistemas de ensamblaje robóticos programables y flexibles puede reducir los requisitos de producción y vida útil del producto para diseños de productos de ensamblaje automatizados.
El diseño o rediseño óptimo de productos y componentes es fundamental para la implementación exitosa de un ensamblaje automatizado eficiente y rentable. A menudo, automatizar el ensamblaje de diseños de productos existentes cuesta mucho dinero y es más económico rediseñar los productos para avanzar en el ensamblaje automatizado. Las razones para seguir aplicando el diseño de ensamblajes son los posibles ahorros en la producción, así como la alta calidad y confiabilidad del producto.
Los ingenieros de diseño y los ingenieros de producción deben trabajar en estrecha colaboración al evaluar los diseños de productos para mejorar el ensamblaje. Además, es necesario considerar las capacidades y limitaciones inherentes de la operación de ensamblaje durante las etapas iniciales de diseño y rediseño. También es mejor evaluar los componentes que proporcionan posicionamiento lo antes posible en la fase de diseño. Se deben evaluar y comparar varios conjuntos de diseño para simplificar el diseño.
El mejor diseño de producto es aquel que minimiza los requisitos de montaje o el número de piezas de montaje. Diseñar como un estampado único en lugar de un conjunto de dos piezas a menudo reduce el costo total del producto y el ensamblaje.
Si no existe un producto monocomponente o no es económico, se debe reducir al máximo el número de componentes necesarios reduciendo al mismo tiempo la complejidad.
Sin embargo, no es raro producir dos o más piezas para sustituir una sola pieza y hacerla más económica. ¿Esta parte depende de otras partes?
2. ¿Esta pieza está hecha de un material diferente al de otras piezas?
3. ¿Es necesario mover esta pieza para realizar el mantenimiento del producto?
Una respuesta positiva a cualquiera de las preguntas anteriores suele indicar que se necesita la pieza. Una respuesta negativa indica que la parte puede ser redundante y su función puede transferirse a una parte más importante. Facilitar el diseño de ensamblaje automatizado.
Las piezas diseñadas para el ensamblaje automatizado deben ser fáciles de manipular, poblar, orientar, posicionar y ensamblar. Las formas de piezas que sean fáciles de colocar deben incluir:
1. Piezas completamente simétricas, como esferas, cilindros, discos y varillas. Normalmente, las piezas cilíndricas deben ser un 25% más largas o más cortas que su diámetro para facilitar el llenado.
2. Componentes cuyo peso o volumen sea manifiestamente desproporcionado, como tornillos de cabeza plana, pernos y remaches. El centro de gravedad debe estar cerca de un extremo de cada pieza, creando una tendencia natural a llenarse cuando se orienta en una dirección particular. Si la orientación natural no es la posición ideal, debería ser bastante fácil girar la pieza hasta colocarla en su lugar.
Maquinaria de ensamblaje y sistemas de ensamblaje
Existe una amplia variedad de máquinas y sistemas disponibles para el ensamblaje automatizado, y esta es una descripción general de algunos de los conceptos. Además, se discutirán combinaciones de estos sistemas básicos, así como sistemas de montaje flexibles y robóticos.
Ensamblaje de estación única
La maquinaria de estación única se usa más ampliamente cuando es necesario realizar operaciones específicas varias veces en una o más piezas. Ensamblar muchas piezas en un todo es una aplicación común, como insertar palas o álabes en una turbina o rueda de compresor. Estas máquinas también se pueden utilizar para realizar diferentes operaciones y las herramientas necesarias no son complejas. Estas máquinas también se pueden utilizar en sistemas de montaje multiestación.
Sistema de ensamblaje síncrono
Los sistemas de ensamblaje síncrono (traslacional) incluyen disco (rotación), ensamblaje en línea y deformación del disco. En estos sistemas todos los pallets o piezas se mueven simultáneamente y la misma distancia. Dado que el intervalo de bits está determinado por la operación más lenta realizada en cualquier banco de trabajo, el tiempo de operación se convierte en el factor determinante de la productividad. Los operadores no alteran las tasas de producción y la interrupción en cualquier estación hace que toda la línea de ensamblaje detenga la producción. La consideración adecuada del equilibrio de las líneas de ensamblaje y las operaciones de ensamblaje paralelas puede reducir los problemas de fallas.
Sistemas de ensamblaje asíncronos
Los sistemas de ensamblaje de transportadores asíncronos (acumulativos o sin alimentación) con paletas, piezas de trabajo y estaciones de un solo operador que se mueven libremente se pueden utilizar en una amplia gama de operaciones diferentes donde se requiera el tiempo necesario. varía mucho y donde se procesan productos grandes con muchas piezas. El tiempo de ciclo de esta máquina es más lento que el de una máquina nueva, pero las estaciones lentas pueden equiparse con el doble o el triple de herramientas para aumentar la productividad. La principal ventaja de estos sistemas de estilo libre motorizados es su mayor versatilidad. Las estaciones autónomas operadas de forma independiente solo pueden funcionar si se proporcionan paletas según sea necesario y las operaciones manuales y automáticas se pueden combinar fácilmente. Puede satisfacer las necesidades de equilibrio de la línea de producción de diferentes maneras. Por ejemplo, los bancos de carga, montaje o pruebas de varias etapas se pueden disponer o transportar sobre rieles de varias etapas para operaciones más largas, mientras que las operaciones más cortas se pueden completar en una sola pasada. Las máquinas fuera de horario generalmente tienen un costo inicial más bajo, pero requieren más equipo de control (uno por estación de trabajo) y a menudo requieren más espacio.
Sistema de movimiento continuo
Las operaciones de ensamblaje utilizan un sistema de movimiento continuo, donde la pieza de trabajo o paleta corre a una velocidad constante y el cabezal de trabajo oscila. Se puede lograr una alta productividad al eliminar el tiempo de cambio. Sin embargo, dado que el cabezal de trabajo debe estar sincronizado con el producto ensamblado, esto aumenta el costo y la complejidad del sistema. Los sistemas de movimiento continuo tienen usos limitados, excepto para la producción a gran escala en empresas de envasado y embotellado. Sin embargo, el sistema todavía se utiliza para ensamblar manualmente productos grandes y pesados, como automóviles y refrigeradores, con el operador moviéndose simultáneamente con el producto mientras trabaja.
Sistemas de ensamblaje de plataforma giratoria (rotativo)
El diseño sincronizado de torretas o indexadores giratorios fue una de las primeras soluciones de ensamblaje que todavía se utiliza en muchas aplicaciones en la actualidad. El banco de trabajo y las herramientas se pueden colocar en el banco de trabajo central o alrededor del banco de trabajo cambiante. A medida que aumenta el diámetro de la mesa, su masa y complejidad se vuelven poco prácticas. Otra desventaja es que no es fácil utilizar el banco de trabajo y las herramientas al mismo tiempo. Es más difícil operar el banco de trabajo por turnos, el mecanismo de indexación y la consola cuando se utiliza un diseño de cama central.
Sistemas de ensamblaje en línea
Los sistemas de ensamblaje en línea están disponibles para diseños sincrónicos (desplazados), asíncronos (acumulativos o sin alimentación) y continuos. Hay dos tipos de máquinas de ensamblaje en línea: tipo envolvente y tipo elevador, así como los tipos tradicionales de línea de producción automatizada. En una máquina de ensamblaje de tipo elevador, la paleta o cabezal de trabajo que transporta la pieza de trabajo se mueve horizontalmente de manera lineal durante la descarga, la pieza de trabajo es transportada de regreso a la plataforma de carga mediante una cinta transportadora debajo de la máquina;
Máquina ensambladora de discos
Sistema de ensamblaje flexible
Debido a la demanda del mercado y a los ciclos de producto más cortos, cada vez hay más cambios de producto, por lo que se requiere una automatización altamente flexible Sistema de montaje. La necesidad de productos grandes y duraderos está disminuyendo.
Se ha trabajado y se seguirá trabajando mucho en torno al desarrollo de sistemas de ensamblaje más flexibles capaces de manejar pequeños lotes de diferentes productos. Los objetivos del sistema incluyen mejorar la eficiencia de costos y reducir la depreciación de los bienes de capital.
Un concepto en desarrollo es el uso de vehículos guiados automáticamente (AGV), que actualmente se utilizan para el ensamblaje de lotes de bajo volumen. Por ejemplo, dispositivos como automóviles y electrodomésticos suelen funcionar de forma independiente con electricidad o aire comprimido. Se accionan eléctricamente mediante cables colocados bajo el suelo y los recorridos necesarios hasta los distintos puestos de montaje se controlan mediante ordenadores. El coste de los vehículos guiados automatizados y sus sistemas de control limita su aplicación en montajes a gran escala de piezas pequeñas. La combinación de vehículos guiados automatizados con bancos de trabajo diseñados proporciona una mayor flexibilidad.
Los sistemas de ensamblaje flexible se dividen principalmente en dos categorías: sistemas programables y sistemas adaptativos. Estas dos categorías de sistemas incluyen sistemas que utilizan robots mecánicos industriales.
Sistema robótico de montaje
Los robots industriales son manipuladores controlados por programas capaces de realizar una variedad de tareas.
Un sistema de ensamblaje robótico eficiente requiere una consideración cuidadosa de la entrega de piezas a las estaciones de trabajo, la alimentación y el posicionamiento de las piezas y el control robótico de final de línea. Requisitos de detección y control del sistema.