PORTAHERRAMIENTAS INTELIGENTE

Con el portaherramientas sensorial iTENDO, SCHUNK inicia una nueva era en la tecnología de sujeción de herramientas. Incluso antes de que el portaherramientas de expansión hidráulica 2020 salga al mercado, el especialista en sistemas de agarre y tecnología de sujeción está utilizando aplicaciones piloto para explorar qué campos de aplicación pueden beneficiarse de un montaje de precisión inteligente en el futuro. Y el resultado es sorprendente: la fase de preserie ya ofrece algo más que aplicaciones de fresado.

Vibraciones, marcas de vibración, fallos en las herramientas: según SCHUNK, todos estos problemas pronto podrían ser cosa del pasado.

En colaboración con la Universidad Técnica de Viena, el especialista en sistemas de sujeción y en tecnología de sujeción ha desarrollado un portaherramientas sensible que registra sin problemas el proceso de mecanizado, supervisa los límites exactos previamente definidos y, en caso de irregularidades, permite un control adaptativo de las revoluciones y del avance en tiempo real.

«El iTENDO es el portaherramientas más sensible del mercado», subraya Johannes Ketterer, vicepresidente ejecutivo de Clamping Technology de SCHUNK. Equipado con sensor, batería y transmisor, el portaherramientas inteligente registra los datos directamente en la herramienta y los transmite de forma inalámbrica vía Bluetooth 4.2. a un receptor en la sala de máquinas, desde donde se envía por cable a un control y un controlador del sistema de sensores de fuerza. «Con la adquisición de datos de proceso directamente en la herramienta, SCHUNK se acerca más a la pieza sin cambiar el contorno perturbante o las propiedades del portaherramientas», explica Ketterer.

Esto hace que el sistema sea fundamentalmente diferente a otras soluciones para la monitorización de procesos. Mientras que la supervisión de la entrada de corriente del husillo solo permite señales difusas sobre el comportamiento de la vibración, el cono de herramienta inteligente proporciona datos de proceso precisos. «El iTENDO comienza donde la monitorización convencional de procesos alcanza sus límites. Suponemos que en el futuro, la monitorización individual de procesos a través de portaherramientas inteligentes complementará la monitorización universal de procesos a través del husillo de forma generalizada», predice Johannes Ketterer. Lo que antes solo era posible con estructuras complejas y una evaluación engorrosa de los datos de medición, ahora se simplifica radicalmente. No se requieren conocimientos específicos para utilizar el sistema inteligente. Todo aquel que sea capaz de manejar una máquina herramienta también debería poder utilizar el iTENDO a partir de 2020, de acuerdo con el objetivo de SCHUNK.

A través del sistema de sensores integrado, el portaherramientas inteligente mide las aceleraciones y vibraciones directamente en la pieza de trabajo y 8transmite los datos al sistema de control de la máquina.

Adquisición sistemática de datos de proceso

Desde hace varios años, SCHUNK ha estado investigando intensamente los componentes y dispositivos de sujeción inteligentes del sistema de sujeción que permiten procesos flexibles, así como la monitorización y optimización permanente del proceso directamente en la pieza de trabajo. Esto abre un amplio abanico de posibilidades para registrar datos de piezas de trabajo y de procesos que no se han utilizado, o no se han utilizado completamente, hasta la fecha. Además de su función principal, a saber, la sujeción y el agarre, los componentes inteligentes deben detectar y procesar los parámetros del proceso y reaccionar ante ellos de acuerdo con la situación. El portaherramientas sensorial iTENDO forma parte de esta estrategia de desarrollo de amplia base, cuyo objetivo es aprovechar los «conocimientos» hasta ahora no aprovechados de los sistemas de sujeción y de los dispositivos de sujeción. En concreto, se trata de registrar y procesar los datos del proceso en tiempo real. Además, en caso de que se produzcan desviaciones con respecto a lo ideal, las reacciones apropiadas deben llevarse a cabo de forma automática o activarse en el sistema global. A medio plazo, los componentes inteligentes permitirán realizar evaluaciones estadísticas, como la eficiencia global de los equipos, la capacidad de los procesos, el tiempo medio entre fallos o la evolución de las tendencias, como la desviación de los parámetros o los gradientes de las tasas de fallos.

Las aplicaciones piloto en el Tec-Center de SCHUNK en Lauffen muestran lo versátiles que son los campos de aplicación del portaherramientas inteligente

Aplicaciones piloto desde el microcorte hasta el cepillado

Varias aplicaciones piloto implementadas en cooperación con los usuarios en el Tec-Center de SCHUNK en Lauffen ilustran cómo se ve esto en términos concretos.

Fresado adaptativo: en el mecanizado de piezas con tolerancias variables, antes era necesario sopesar si la prioridad se centraba más en el tiempo de mecanizado o en la calidad de la superficie. Ambos pueden ser optimizados con el iTENDO. Aunque las áreas estrechas permiten valores de anulación sin vibraciones del 100 %, el proceso se reduce automáticamente a una anulación de alrededor del 90 % con amplias tolerancias. En definitiva, esto da lugar a tiempos de mecanizado cortos con una calidad de superficie óptima y una manipulación cuidadosa de las herramientas.

Avellanado de taladrado: cuando se combina el avellanado de taladrado de piezas grandes de paredes delgadas en la industria aeronáutica, existe el peligro de que aparezcan marcas de vibración en el avellanador con un desgaste cada vez mayor de la herramienta o un ajuste inestable. Si el proceso se monitoriza con el iTENDO, se puede sustituir automáticamente una herramienta de recambio cuando se producen vibraciones o se puede enviar un mensaje al operador. La documentación de características relevantes para la calidad como un informe por componente debe realizarse mediante una aplicación.

Microcorte: en el mecanizado de toberas de inyección con diámetros de corte < 3 mm existe el riesgo de que las herramientas se rompan sin que esto sea detectado por el control universal del proceso del husillo. Con el iTENDO, tanto la rotura de la herramienta como el aumento del desgaste de la misma pueden ser detectados con precisión y en tiempo real. Las evaluaciones de tendencias permiten determinar cuándo se ha alcanzado el límite de desgaste e iniciar un cambio de herramienta a tiempo sin que falten piezas o se rompa la herramienta.

Desbarbado: en las aplicaciones de desbarbado, suele ser la experiencia del operador la que determina cuándo se suministran los cepillos y otras herramientas rotativas. Este proceso también puede automatizarse con el iTENDO, pero esta vez en lógica inversa. El portaherramientas puede registrar una reducción de vibraciones mediante una evaluación de tendencias. Si se alcanza un límite previamente establecido, los cepillos se introducen o se cambian automáticamente.

Control en tiempo real en función de la tolerancia de las piezas.

Detección del desgaste de la herramienta durante el avellanado de taladrado.

El comportamiento de control depende del sistema de control de la máquina correspondiente. Por regla general, el tiempo de reacción medio es de 20 ms. Además de este control en tiempo real, existen otras ventajas, especialmente en el sector aeroespacial, pero también en la tecnología médica, donde todos los procesos deben documentarse con precisión. Todos los procesos pueden registrarse a través de iTENDO y documentarse en soluciones en la nube, por ejemplo. Incluso los expertos de SCHUNK se sorprendieron por la variedad de aplicaciones posibles. Por lo tanto, el Tec-Center de Lauffen sigue abierto para probar otros campos de aplicación en condiciones de laboratorio.

Fácilmente reequipable

El portaherramientas sensorial es extremadamente fácil de adaptar sin la necesidad de modificar o reemplazar los componentes de la máquina. Tiene los mismos contornos de interferencia que los portaherramientas convencionales y se puede utilizar hasta 12 000 RPM. Se puede utilizar lubricante refrigerante de forma habitual. Se soportan todas las interfaces de husillo comunes. El hardware necesario se integra directamente en el portaherramientas sin que afecte a sus propiedades. El sistema se completa con un receptor de datos en la sala de máquinas y una unidad de control en el armario de distribución. La configuración y el análisis de datos de iTENDO se llevan a cabo a través de una interfaz web que se puede utilizar en ordenadores estándar, tabletas o teléfonos móviles inteligentes. La duración de la batería del portaherramientas es de 10 horas en uso permanente y de 14 días en modo de espera en el depósito de herramientas. En los próximos meses, SCHUNK seguirá adelante con la certificación del portaherramientas sensorial e instalará las primeras aplicaciones piloto en su propia producción y en los usuarios. En el primer paso, las interfaces HSK-A 63 y HSK-A 100, cada una con un diámetro de sujeción de 20 mm, están disponibles para este fin. Además de las aplicaciones presentadas, se investigarán nuevas aplicaciones en relación con la usabilidad del portaherramientas sensorial. schunk.com/itendo.

Valor IFT

Equipado con sensor, batería y transmisor, el sistema inteligente registra el proceso a 5 000 Hz directamente en la herramienta. Un algoritmo calcula de forma continua un parámetro para la estabilidad del proceso. El valor IFT se ha desarrollado especialmente para el iTENDO, y expresa la vibración medida en forma de valor numérico dentro de una escala definida de intensidad, similar a la escala de Richter para los terremotos. Si el corte se vuelve inestable, la inteligencia integrada interviene directamente en tiempo real con una latencia de aproximadamente 20 ms y sin intervención del operador. Dependiendo de la situación, el proceso se detiene, se reduce o se adapta a los parámetros básicos previamente definidos, se cambia la entrada de las herramientas, se sustituyen las herramientas hermanas o se envían mensajes al operador.

Dependiendo de la aplicación en particular, se puede usar un servicio web para definir los límites exactos y las reacciones correspondientes si se superan. El software del portaherramientas inteligente siempre se puede mantener actualizado a través de una solución en nube. Además, la documentación del proceso y otros servicios adicionales estarán disponibles en el futuro. Alternativamente, son posibles soluciones puras en las instalaciones.

Más información: www.schunk.com