El fabricante de maquinaria de estampación y moldeado Bihler ha desarrollado un innovador sistema de servoproducción para la producción a gran escala de hairpins. El fabricante de máquinas de estampación y moldeado Bihler ha desarrollado un innovador sistema de servoproducción para las hairpins utilizadas en los motores eléctricos. Gracias a unos tiempos de ciclo cortos y al cambio automatizado entre variantes, el sistema resulta especialmente eficaz para producir las piezas de cobre dobladas en grandes cantidades. Para la automatización y el control de movimiento, Bihler confía casi exclusivamente en las soluciones de B&R.
Muchos fabricantes y proveedores de la industria del automóvil confían en las soluciones de Otto Bihler Maschinenfabrik para fabricar componentes para motores eléctricos de una forma totalmente automatizada, flexible y eficiente en cuanto a los materiales. Los más de 40 años de experiencia de Bihler resultan especialmente útiles en el moldeado de componentes de precisión como las hairpins. Estos segmentos de bobina en forma de horquilla se instalan en grandes cantidades en los estátores de los motores eléctricos. Permiten unos trenes motrices más compactos y con una mayor densidad de potencia en los vehículos eléctricos. Bihler desarrolló el servosistema de producción BM-HP 3000 para la producción en serie de hairpins en un conocido proveedor automovilístico. Allí se utilizarán nada menos que ocho máquinas para producir diferentes variantes de hairpins. Para lograr los tiempos de ciclo cortos necesarios para una producción a gran escala altamente eficiente, los módulos de proceso que forman la línea de producción deben estar estrechamente coordinados. "Esto incluye desde la entrada de hilo de cobre esmaltado hasta la salida de las hairpins acabadas, clasificadas por tipo", explica Martin Lehman, gestor de cuentas clave de electromovilidad de Bihler.
"La BM-HP 3000 permite una producción de 60 a 120 hairpins por minuto, en función de la sección transversal del hilo y de la longitud del tramo. Estas cifras son el triple de lo que se puede conseguir con un sistema secuencial" Los rápidos cambios de variante desempeñan un papel importante en la alta productividad de la línea de producción. Es posible realizar sobre la marcha el cambio en la geometría del cabezal y en la longitud del tramo de una variante a otra. La máquina se adapta a la nueva variante de forma totalmente automática, sin modificar la velocidad de producción. Los datos de los nuevos productos simplemente se cargan a través del sistema de control central VariControl de la máquina.
La tecnología de B&R contribuye en gran medida a la gran flexibilidad y rendimiento de la BM-HP 3000. "Actualmente podemos almacenar hasta catorce levas electrónicas en los servoaccionamientos de B&R y cambiar fácilmente entre ellas de forma no reactiva y controlada por software. Esto permite adaptar sobre la marcha los correspondientes ejes NC a los distintos formatos de las hairpins y a diferentes materiales de alambre y revestimiento sin necesidad de recargar las levas", explica Richard Wagner, jefe de ingeniería de control de Otto Bihler Maschinenfabrik GmbH & Co. KG. 
La posibilidad de almacenar levas en el servoaccionamiento también aligera la carga del bus de comunicaciones durante el funcionamiento. "Se trata de un factor crucial que no debe ser subestimado en la valoración global de una solución de automatización", añade Wagner. "Aunque el bus de comunicación tenga un tiempo de ciclo muy bajo, puede acabar teniendo tiempos de ciclo globales más elevados. Lo que importa es la eficacia con la que podemos utilizar el medio de transmisión. Y aquí es donde conseguimos unos tiempos de ciclo atractivos con POWERLINK gracias a la opción de poder almacenar levas en los servoaccionamientos".
La primera BM-HP 3000 del proveedor automovilístico está equipada con un total de 70 servoaccionamientos de B&R. Produce 80 hairpins por minuto en seis variantes diferentes y está diseñada para albergar hasta diez variantes. Este alto rendimiento también se debe al diseño del proceso: No hay un proceso secuencial de formación libre de hairpins que ralentice toda la máquina. El decapado mecánico se divide en cuatro pasos separados que se realizan en paralelo, lo que lo hace mucho más rápido que el decapado por láser utilizado en muchos sistemas convencionales de producción de hairpins. Como resultado, la BM-HP 3000 alcanza un rendimiento aproximadamente tres veces superior al de los sistemas convencionales. Además, los usuarios pueden elegir entre una amplia gama de diferentes módulos de servoprocesamiento para tareas de fabricación, montaje y mecanizado. De esta forma es posible adaptar la máquina a las necesidades cambiantes, incluso después de la entrega y la puesta en marcha inicial.
Bihler desarrolló el control de la máquina VariControl utilizando el lenguaje de programación C++ basado en Automation Runtime de B&R y, por tanto, pudo modularizar el software de forma coherente. De esta forma se puede programar y configurar las aplicaciones de manera fácil, rápida y directa. "El hecho de que no se necesite un dispositivo de programación independiente para ello fue una de las principales razones por las que elegimos a B&R desde el principio", recuerda Wagner.
Aquí es donde entra en juego otro aspecto que hace que la tecnología de B&R sea tan atractiva para los fabricantes de maquinaria como Bihler: cada vez que se reinicia la máquina, el sistema escanea la red de la propia máquina y detecta los dispositivos de B&R recién conectados, que pueden integrarse directamente a través del sistema de control.
"Las posibilidades que ofrece la tecnología de B&R abren numerosas y nuevas vías para que tanto nosotros como nuestros usuarios diseñemos o ampliemos una máquina", subraya Wagner. "Tomemos como ejemplo los servoaccionamientos: en este caso, la oferta de productos de B&R cubre todo el espectro, desde 1,8 A hasta 200 A. La cartera de productos se amplía constantemente en todas las direcciones, por lo que con el tiempo hemos podido reducir continuamente el número de proveedores que necesitamos".
En este caso, Bihler construyó la solución de automatización para la serie BM-HP casi exclusivamente con productos del mundo de B&R. Empezando por la tecnología de seguridad, pasando por la tecnología de comunicación, incluidos los módulos de E/S descentralizados, hasta los PC industriales como plataforma de hardware para aplicaciones de control y de HMI, así como paneles para la interfaz del operario.
El resultado final es que los fabricantes de equipos originales y los proveedores obtienen una solución de maquinaria con procesos de eficacia probada, escalabilidad y alta flexibilidad que les permite producir hairpins en grandes cantidades de una forma muy eficaz, económica y fiable.
Autor: Franz Rossmann, periodista técnico
Actualmente podemos almacenar hasta catorce levas electrónicas en los servoaccionamientos de B&R y cambiar fácilmente entre ellas de forma no reactiva y controlada por software. Esto permite adaptar sobre la marcha los correspondientes ejes NC a los distintos formatos de las hairpins y a diferentes materiales de alambre y revestimiento sin necesidad de tener que recargar las levas.
