 MX-System con un concepto de máquina modular para la producción de motores eléctricos
|
|
Inicio > Nuevos Productos > MX-System con un concepto de máquina modular para la producción de motores eléctricos
|
|
 |
|
Bobinar bobinas es un proceso que se realiza miles de millones de veces en la industria. Por ello, contar con procesos rápidos, precisos y confiables es fundamental. Sin embargo, las crecientes exigencias en materia de eficiencia de costos y las nuevas estructuras de fabricación representan importantes desafíos para los fabricantes de maquinaria. En este contexto, el MX-System de Beckhoff abre nuevas posibilidades para Aumann, como lo demuestra la implementación de la primera máquina para la producción de motores eléctricos diseñada sin gabinete de control.
Ya sea para transformadores, motores eléctricos o válvulas solenoides, Aumann es uno de los principales especialistas en tecnologías de bobinado. Desde hace cerca de 90 años, la empresa desarrolla en Alemania maquinaria de producción para sectores como el automotriz, eléctrico, telecomunicaciones, tecnologías de la información y tecnología médica.
Su portafolio abarca prácticamente todas las técnicas de bobinado utilizadas en la industria e incorpora procesos complementarios como preensamble, contacto eléctrico, pruebas, adhesión y unión de componentes. “Con el paso del tiempo, hemos integrado procesos periféricos como el preensamble, el contacto, las pruebas, el pegado y la unión. En algunos de nuestros sistemas, el proceso de bobinado representa actualmente solo entre el 20 y el 30 % del proceso total”, explica Jürgen Hagedorn, gerente técnico de Tecnología de Bobinado en Aumann Espelkamp.
De acuerdo con la compañía, Aumann es el único proveedor a nivel mundial que cubre toda la cadena de valor, desde el esmaltado del alambre y el bobinado hasta el ensamblaje final del producto, además de suministrar la tecnología de automatización necesaria para cada etapa del proceso.
A medida que aumentan las exigencias sobre las bobinas, también lo hacen los requisitos de la tecnología de producción. El proceso de bobinado debe ofrecer máxima precisión, repetibilidad y confiabilidad, sin sacrificar velocidad y adaptándose perfectamente a las características de cada producto. Precisamente en este tipo de soluciones de alta complejidad para la fabricación de motores eléctricos se especializa Aumann Espelkamp GmbH, dentro del grupo Aumann AG.
Mayor flexibilidad para el usuario
Además de la productividad, un aspecto que cobra cada vez más importancia para los usuarios finales es la flexibilidad. Esta tendencia influye directamente en el diseño de las máquinas, como ocurre en el bobinado ortocíclico con aguja de rotores para vehículos eléctricos.
“Este tipo de bobinado es especialmente exigente”, explica Christian Gerkensmeier, jefe de Diseño Mecánico y Tecnología de Bobinado en Aumann Espelkamp. “El alambre debe colocarse de forma perfectamente uniforme, capa por capa”. Para lograrlo, la empresa utiliza una combinación especial de servomotores y un mecanismo mecánico de biela-manivela que genera movimientos sinusoidales de la aguja. Hasta ahora, esta tecnología se empleaba principalmente en máquinas de gran tamaño capaces de bobinar simultáneamente hasta ocho componentes en posición horizontal.
“No obstante, las masas en movimiento son considerables, lo que limita la velocidad”, señala Gerkensmeier. “Al trasladar el proceso de bobinado a una posición vertical en la nueva máquina A-NWS/V, logramos reducir significativamente las masas en movimiento”.
El nuevo diseño también reduce considerablemente las dimensiones de la máquina, ya que únicamente se bobinan entre dos y tres bobinas al mismo tiempo. “Este nuevo concepto permite alcanzar velocidades de bobinado mucho mayores sin sacrificar precisión”, destaca Jürgen Hagedorn. Mientras que los sistemas anteriores alcanzaban alrededor de 60 bobinados por minuto, la A-NWS/V supera los 250 ciclos por minuto.
Con este desarrollo, Aumann apuesta por un concepto de producción más moderno. En lugar de utilizar una única máquina de gran tamaño diseñada para un número fijo de componentes, la propuesta consiste en instalar varias celdas compactas de bobinado una junto a otra. Interconectadas mediante un sistema de pórtico, estas ocupan un espacio similar al de una máquina horizontal convencional, pero ofrecen una ventaja decisiva: el número de celdas y, por lo tanto, la capacidad total del sistema, puede adaptarse de forma flexible según las necesidades de producción.
Este concepto también plantea nuevos retos en materia de electrónica y automatización. Un gabinete de control convencional, ya sea integrado en la máquina o instalado en sus proximidades, limitaría nuevamente la modularidad del sistema. Por ello, Aumann concluyó que era necesario adoptar un enfoque completamente nuevo para el diseño de la arquitectura de control.
Un cambio de paradigma para la industria
“Beckhoff ha sido nuestro socio preferido en automatización durante muchos años”, afirma Christian Gerkensmeier. Durante el desarrollo de la nueva máquina, realizado en estrecha colaboración con Beckhoff, la atención se centró rápidamente en el MX-System y en el potencial que ofrece la automatización sin gabinete de control, marcando lo que representa un verdadero cambio de paradigma en la tecnología de automatización.
El concepto del MX-System permite al usuario seleccionar los módulos funcionales adecuados para cada aplicación dentro de un amplio sistema modular, montarlos sobre una placa base estandarizada y fijarlos mediante tornillos. Con ello es posible implementar, de forma descentralizada y con protección IP67, toda la tecnología de automatización y conmutación de una máquina. Todos los módulos se integran a la red EtherCAT y reciben alimentación eléctrica a través de interfaces estandarizadas.
“Aumann fue uno de los primeros clientes de Beckhoff en explorar el MX-System a fondo, ya que desde el principio identificó su potencial para las máquinas del futuro”, comenta Marvin Düsterhus, gerente de Producto de MX-System.
En el núcleo de la solución desarrollada por Aumann se encuentra el módulo MC6030 IPC, equipado con un procesador Intel® Core™ i5 de 11.ª generación y 16 GB de memoria RAM. La alimentación del sistema está a cargo del módulo MS1132, que integra el interruptor principal, la protección mediante fusibles y la fuente de alimentación, suministrando 400/480 V AC trifásicos con una capacidad de hasta 32 A para toda la instalación. La arquitectura también incorpora otros módulos destinados al control de accionamientos y a la comunicación mediante EtherCAT.
Gracias al diseño compacto del MX-System, su integración en la estructura de la nueva máquina resultó sencilla. La comunicación entre los distintos componentes se realiza mediante la interfaz MO6224 MX-System y módulos descentralizados EtherCAT Box serie EP, eliminando la necesidad de un gabinete de control convencional e incluso de las cajas de conexiones que normalmente se utilizan en este tipo de aplicaciones. Como resultado, también se reduce significativamente el esfuerzo de cableado, simplificando el diseño de la máquina y facilitando su implementación.
Ventajas para ambas partes
“Hoy en día, centrarse únicamente en la eficiencia y el rendimiento ya no es suficiente”, afirma Christian Gerkensmeier. “Cada vez es más importante considerar también los costos”.
Como Aumann Espelkamp subcontrataba anteriormente el diseño de los gabinetes de control, la adopción del MX-System ha permitido obtener importantes beneficios. Al eliminar por completo este elemento, desaparece también el costo asociado, un ahorro que el fabricante de maquinaria puede trasladar directamente a sus clientes. Al mismo tiempo, una parte importante del valor agregado vuelve a integrarse dentro de la propia empresa.
Otro beneficio relevante es la reducción del time-to-market. Gracias al concepto modular y enchufable del MX-System, no solo se agiliza el ensamblaje de la máquina, sino también las actividades de ingeniería.
“Se reducen los requerimientos de espacio, el esfuerzo de integración, los costos y los tiempos de entrega. Además, necesitamos menos personal especializado y dejamos de depender de proveedores externos. En conjunto, las ventajas son realmente significativas”, destaca Gerkensmeier.
No obstante, el directivo aclara que la decisión final sigue estando en manos del cliente: “Por supuesto, el usuario puede elegir si desea su máquina con o sin gabinete de control”. Sin embargo, considera que la tendencia es clara: “Estoy convencido de que, en el futuro, la mayoría de nuestros clientes optará por el MX-System”.
En definitiva, la automatización sin gabinete de control ofrece ventajas tanto para el fabricante de maquinaria como para el usuario final.
Automatización en un entorno familiar
Otro aspecto clave para ambas partes es que, más allá del cambio en el formato físico, la plataforma de automatización permanece prácticamente igual.
“Tenemos una amplia experiencia con la tecnología de Beckhoff”, explica Jürgen Hagedorn. “El hecho de que la ingeniería, la programación del PLC y el control de accionamientos continúen realizándose en TwinCAT, prácticamente sin diferencias respecto a otros productos Beckhoff en cuanto a parametrización y programación, representa una gran ventaja para nosotros. Desde un punto de vista técnico, la transición al MX-System no supone un cambio drástico”.
Como resultado, la solución se integra de forma natural con el resto de la arquitectura de automatización y accionamiento de la máquina.
Los servomotores de la serie AM8000, encargados de mover todos los ejes del sistema de guiado del alambre y el soporte del rotor, se conectan directamente a los servoaccionamientos MD8xxx del MX-System. Por su parte, los EtherCAT Box de la familia EP de Beckhoff actúan como enlace para la comunicación y la conexión de sensores y actuadores distribuidos en la máquina.
La interfaz de operación también desempeña un papel fundamental. “Aumann utiliza Control Panels de Beckhoff desde hace muchos años”, comenta Robin Bertling, integrante del equipo de ventas de Beckhoff. “Sin embargo, para la máquina de bobinado A-NWS/V, el HMI —un Control Panel multitáctil CP3916— fue rediseñado para conservar su ergonomía y facilidad de uso, incorporando al mismo tiempo un diseño personalizado acorde con la identidad visual de Aumann”.
Además, el fabricante ha aprovechado esta nueva generación de máquinas para modernizar otros aspectos de la automatización, incorporando tecnologías como la solución de seguridad integrada TwinSAFE y cables estandarizados preensamblados.
Más proyectos en el horizonte
Tras los resultados obtenidos, Aumann ya planea implementar nuevas soluciones basadas en el MX-System.
“Queremos avanzar hacia la producción en serie”, afirma Jürgen Hagedorn, “porque la máquina vertical de bobinado con aguja ha demostrado que vamos por el camino correcto. Por ello, no solo aplicaremos sistemáticamente el diseño modular en las próximas generaciones de máquinas, sino que también consideraremos el MX-System desde las primeras etapas de desarrollo”.
La empresa también identifica un gran potencial para la automatización sin gabinete de control en la fabricación de maquinaria especial.
“Algunos proyectos de clientes son candidatos ideales para convertirse en nuestras próximas referencias, ya que desde el inicio están concebidos con tecnología Beckhoff”, señala Christian Gerkensmeier. Entre los desarrollos previstos destaca una línea de producción completamente automatizada basada en el MX-System.
“Cuando implementemos sistemas completos bajo este concepto, en lugar de procesos individuales, será mucho más sencillo demostrar a los usuarios finales que los gabinetes de control pertenecen al pasado”.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|