MPC evita los defectos de la unidad, mejora la productividad con los sensores de visión Checker de Cognex

Cognex: El suministro de piezas a las empresas automovilísticas más importantes del mundo no deja margen al error. Por este motivo, Miniature Precision Components Inc. (MPC) utiliza tres sensores de visión en para poner a prueba de errores los tapones de aceite automatizados en sus instalaciones de Prairie du Chien, WI. Con 41 máquinas de moldeo cuyo tamaño oscila entre las 25 y las 550 toneladas, esta unidad de 100.000 metros cuadrados emplea a 450 trabajadores. Las cuatro fábricas de MPC generan aproximadamente 167 millones de dólares al año y proporcionan unidades y piezas moldeadas de inyección de alta calidad a las industrias automovilística y comercial.

La calidad es un dato conocido en MPC. De hecho, el fabricante ha sido el proveedor preferido de Ford Q1 desde 1989 y ha recibido numerosos premios de empresas como GM, Nissan, Harley Davidson y Chrysler. Además de los tapones de aceite, en las instalaciones se fabrica gran cantidad de unidades y piezas termoplásticas como válvulas PCV, cajas de termostatos y puertos de conexión rápida para sistemas para el control de emisiones.

Calidad a través de la automatización
“Conseguimos calidad a través de la automatización y la visión industrial ha sido un componentes clave en nuestra estrategia de automatización en los últimos siete años,” explica Shane Harsha, director de fabricación de MPC. Un sistema automatizado para tapones de aceite es un buen ejemplo. El ingeniero de moldeo y automatización de MPC, Brian Champion, mejoró hace poco la tecnología tradicional de los sensores y los moldes con los sensores de visión Checker de Cognex Corp. La mejora fue muy económica y proporcionó una repetibilidad muy mejorada con el fin de ofrecer una producción más eficaz de los tapones de aceite sin defectos.

“Dado que los sensores de visión Checker son tan sencillos de configurar y de instalar, ofrecen una solución económica para las inspecciones en las que los sensores tradicionales no son fiables y en que un sistema de visión completamente desarrollado resulta demasiado caro,” explica Harsha.

Fabricación de tapones de aceite por millones
El sistema de tapones de aceite de MPC instala juntas tóricas en los tapones moldeados de termoplástico y después imprime encima de los mismos. El sistema utiliza dos tazones alimentadores vibratorios de unos 122 centímetros. Uno alimenta las juntas tóricas y el otro alimenta los tapones de aceite en el proceso. Un tazón alimentador vibratorio consiste en un tazón grande con una rampa en espiral en un lateral. Dado que el tazón vibra, las piezas se suben por la rampa de una en una hasta una cinta transportadora longitudinal. Al final de la cinta transportadora longitudinal, un brazo que recoge y coloca envía las juntas tóricas hacia la primera estación que se encuentra en un mando giratorio. Una vez cargada la junta tórica en el mando, se envía a la segunda estación. Allí, otra cinta transportadora longitudinal alimenta los tapones vacíos desde el otro tazón alimentador vibratorio hacia un segundo brazo que recoge y coloca, y que presiona los tapones en la parte superior de los precintos cargados. Ya montados el tapón y el precinto, estos continúan por el mando giratorio a través de las estaciones de tampografía e inspección final para completar el proceso.

Control de la orientación de piezas
Un control exhaustivo de la orientación de las juntas tóricas y de los tapones es fundamental para garantizar que el precinto esté correctamente instalado y el tapón de aceite funcione según lo previsto. Asimismo, el tapón debe tener la orientación adecuada antes de la tampografía para que se cumplan las estrictas normas de calidad. Dado que los moldes y los sensores tradicionales del sistema de tapones han demostrado ser poco fiables, MPC seleccionó tres sensores de visión Checker 202 para garantizar la orientación adecuada de juntas tóricas y tapones. El primero detecta las juntas tóricas invertidas entre el tazón alimentador vibratorio y la cinta transportadora longitudinal. Un segundo sensor de visión compruebe que la junta tórica esté correctamente posicionada en el mando antes de que se presione el tapón. Un tercer sensor garantiza que la orientación del tapón sea la adecuada antes del montaje y la impresión.

Eliminación de juntas tóricas invertidas
Cada junta tórica cuenta con un reborde sellador a cada lado. El reborde debe colocarse boca abajo cuando el precinto se cargue en el mando. Si no es así, la máquina se apaga. A continuación, el operador debe acceder y volver a colocar el precinto antes de encender la máquina. Los moldes mecánicos del tazón alimentador se diseñaron para evitar que las juntas tóricas invertidas entraran en el proceso. Sin embargo, los moldes eran poco fiables, según Champion. Las juntas tóricas que estaban ligeramente retorcidas o que no eran totalmente planas pasaban a veces por los moldes y se cargaban boca abajo provocando que la máquina se apagara.

“Hacer que el operador invirtiera estos precintos y volviera a encender la máquina realmente reducía nuestro rendimiento,” comenta Harsha. “Si el ritmo de producción bajaba de 360 a 200 tapones por hora, nos costaba unos 20.000 dólares al año en tiempo de inactividad. A medida que nos aproximamos a grandes volúmenes de producción, dicho coste podría aumentar hasta los 120.000 dólares al año.”

La sede central de MPC en Walworth, WI ya había presentado los nuevos sensores de visión Checker de Cognex a Harsha y su equipo. Harsha y Champion decidieron que estos sensores de visión se ajustaban perfectamente a esta aplicación. Tras una demostración, eligieron los sensores de visión Checker 202 porque incluían una sencilla aunque potente forma gráfica de lógica en escalera que permitía conectar cada uno de los sensores de inspección Checker directamente a las salidas con el fin de solucionar con facilidad aplicaciones más complejas. “El pequeño tamaño, la iluminación integrada, la distancia de trabajo variable, la lógica en escalera y la posibilidad de funcionamiento libre hacen que estos dispositivos sean muy fáciles de instalar. No existía la necesidad de conectarlos a un PLC, ni de instalar y conectar sensores de activación. Además, la configuración en cuatro pasos lo convierte en el sensor de visión más sencillo que jamás he utilizado,” afirma Champion. “A diferencia de los sistemas de visión que hemos utilizado en el pasado, puedo configurar todo el sistema de inspección con Checker en sólo unos minutos.”

Configuración sencilla y funcionamiento potente
Utilizar Checker es tan fácil como seleccionar el sensor integrado de localización de piezas y colocar los sensores de inspección en las características a inspeccionar. El dispositivo incluye tres tipos de sensores de inspección que pueden abarcan gran variedad de aplicaciones de numerosos sectores:

• Los sensores de brillo buscan zonas claras y oscuras
• Los sensores de contraste verifican las áreas que contengan zonas claras y oscuras, como códigos de datos, tuercas y códigos de barras
• Los sensores de patrón están preparados para saber qué aspecto tiene una característica y después emite una señal cuando se mancha.

Para detectar las juntas tóricas invertidas en esta aplicación, Champion configuró el Checker 202 para enseñarle al sensor de localización de piezas a buscar la junta tórica en la imagen. A continuación, colocó un sensor de patrón en el lugar correcto para verificar la presencia o ausencia del reborde sellador. El sensor de patrón busca el patrón del reborde sellador de la junta tórica y después emite una señal cuando lo detecta. El sensor de patrón permanece en una posición fija relativa al sensor de localización de piezas para que siempre se encuentre en el lugar adecuado para buscar la forma del reborde sellador. Si falta el reborde sellador, el sensor de visión envía una señal a través de un acoplador óptico hacia un solenoide neumático que saca la junta tórica invertida de la línea y la coloca de nuevo en el tazón alimentador para que siga circulando. Dado que se trata de una solución tan fácil y económica, que cuesta menos de una hora de configurar e instalar el primer sensor de visión, Champion decidió completar el proceso de tapones de aceite a prueba de errores añadiendo dos sensores más. Ambos se utilizan en la siguiente estación, donde el tapón se presiona en la junta tórica cargada. Uno se monta en el brazo en movimiento que recoge y coloca. El otro se fija encima de la cinta transportadora longitudinal que alimenta los tapones en el proceso.

Dos sensores de visión más
Champion configuró el sensor de visión del brazo en movimiento casi del mismo modo en que configuró uno parecido para las juntas tóricas invertidas que salían del tazón alimentador. En primer lugar utilizó el sensor de localización de piezas para buscar la junta tórica en la imagen y después un sensor de patrón para verificar la presencia o ausencia del reborde sellador. Así, el sensor de visión garantiza que la junta tórica esté correctamente cargada antes de que se presione el tapón. El último sensor de visión se monta encima de la cinta transportadora longitudinal que alimenta los tapones en el proceso, justo arriba del brazo que recoge y coloca y que presiona los tapones en las juntas tóricas cargadas en el mando. El sensor de visión verifica la orientación de los tapones. Sin embargo, se configuró casi del mismo modo preparando primero al sensor de localización de piezas para reconocer un ángulo redondeado del tapón de aceite y después preparando a los dos sensores de patrón para reconocer el mango del aceite y los gráficos de gotas de aceite. Preparando los dos patrones, el sensor de visión puede determinar la orientación de los tapones. Si no se encuentra en la orientación adecuada para su instalación, el sensor de visión emite una señal al controlador del brazo que recoge y coloca para que gire el tapón 180 grados antes de colocarlo sobre el mando. “Los sensores de visión Checker nos han ayudado a conseguir índices sin defectos en el proceso de fabricación,” apunta Harsha, “a la vez que reduce los desechos. Son la solución perfecta para muchas de nuestras aplicaciones de inspección y de prueba de errores.”

De Cognex
Cognex diseña, desarrolla, fabrica y comercializa sistemas de visión industrial que permiten la “visión inteligente” de las máquinas”. Cognex es el líder mundial de la industria de la visión, habiendo vendido más de 450.000 sistemas de visión industrial, lo que representa unos ingresos acumulados de más de 2,5 mil millones de dólares estadounidenses desde la creación de la compañía en 1981. La división Sistemas Modulares de Visión de Cognex, radicada en Natick, Massachussets, EE.UU. Está especializada en los sistemas de máquinas basadas en el tratamiento de imágenes, utilizados en la fabricación automática y en la garantía de la calidad de los componentes individuales. La división Sistemas de Inspección de las Superficies de Cognex, radicada en Alameda, California, EE.UU., ofrece sistemas para la revisión de la superficie de materiales continuos tales como metales, papel y plástico. Además de sus oficinas principales corporativas en Natick, Massachusetts, Cognex dispone también de delegaciones regionales en Norteamérica, Japón, Europa y el sureste de Asia. http://www.cognex.com.