Una poderosa solución para empaque delicado
Cuando Jeff Eckstein de Hamrick Manufacturing necesitó diseñar un nuevo sistema de empaque automatizado desde cero, comenzó con una lista de deseos básicos. Esperaba encontrar una solución robótica para recoger y empacar que combinara potencia, precisión y un toque suave en el espacio más pequeño posible.
Encontrar servomotores potentes pero compactos fue lo primero en la lista de prioridades. “O sea, ¿no es eso lo que todos quieren de un motor?”, pregunta. “El más pequeño, el más poderoso y el más rápido.”
Como gerente de Ingeniería de Controles de una empresa familiar de 46 años de antigüedad ubicada cerca de Akron, Ohio, también tenía la mira puesta en la robótica de precisión. El cliente de esta nueva máquina necesitaba recoger y empacar una serie de polvos proteicos que venían en contenedores con etiquetas complejas y delicadas. La automatización controlada de precisión no solo protegería las etiquetas, sino que también facilitaría y agilizaría los cambios entre diferentes productos.
“En esta línea se procesan alrededor de 20 SKU diferentes”, explica Eckstein. “Antes podían procesar un producto durante una o dos semanas seguidas, y luego tres diferentes en un día. Querían acelerar el proceso y eliminar cualquier tipo de error del operador durante los cambios.”
Los complejos cambios involucraban la configuración manual de una serie de parámetros utilizando tornillos de cuarto de vuelta y manivelas manuales.
“Se deslizaba algo hacia abajo en una escala y se hacían muchos ajustes basados en lo que una persona calculaba imaginándose una regla”, agrega Eckstein. Es una tarea que puede llevar hasta media hora.
“Un proceso bastante complicado”, dice Eckstein. “Querían automatizarlo de una manera que redujera el tiempo de inactividad entre todas sus SKU. Los llenadores procesan más de 40 botellas por minuto, por lo que una hora y media para realizar múltiples cambios suma una gran cantidad de botellas. Cada minuto que la máquina no produce es dinero tirado por la ventana.”
Esta máquina automática para recoger y empacar de 17 ejes de Hamrick Manufacturing dejaba poco espacio para los servomotores. Mitsubishi Electric proporcionó la combinación correcta de tamaño, velocidad y potencia para cumplir con las especificaciones.
Una solución oculta a simple vista
Cuando Eckstein comenzó a hacer su lista de deseos, descubrió que había una solución que estaba al alcance de su mano. Hamrick había estado usando variadores de frecuencia (VFD) de Mitsubishi Electric Automation, Inc. durante varios años. “Así que conocíamos a Mitsubishi Electric”, dice. “Habíamos visto un par de otras posibilidades y nos dimos cuenta de que no íbamos a conseguir la velocidad y el torque que necesitábamos.”
Una llamada al distribuidor de Mitsubishi Electric de la empresa, Shaltz Automation, permitió tachar rápidamente el primer artículo de la lista de Eckstein. Él recuerda: “Cuando hablé inicialmente con nuestro representante de Mitsubishi Electric Automation, Vic Noviski, le dije que necesitábamos más de 1,0 Newton-metros de torque y más de 1000 RPM. Eso era lo más rápido y potente que podíamos encontrar en tamaño de los servomotores que queríamos. Vic hizo algunas consultas y regresó con una solución que tenía 3000 rpm y 2,0 Newton-metros de torque, lo cual es más del doble de lo que esperaba.”
Él continúa: “Obviamente, estábamos muy emocionados. Cuando recibimos algunos archivos CAD de Vic y su equipo de ingeniería, comprobamos las dimensiones de los servomotores HG-KR23K, y el tamaño era perfecto. Los motores tenían que ser compactos porque los íbamos a colocar en un montaje mecánico de 17 ejes que realmente no dejaba mucho espacio para los motores.”
La nueva máquina se completó luego con otros componentes de Mitsubishi Electric, que incluyeron VFD FR-E800 y un amplificador EtherNet/IP. “Solo nos estandarizamos con los componentes de Mitsubishi Electric”, señala Eckstein. “Y la máquina que finalmente desarrollamos tenía suficiente control de precisión para colocar suavemente cada paquete. Es sumamente suave.”
La integración de EtherNet/IP simplifica el control
Una de las razones clave de ese delicado toque es la integración de los servomotores con otro controlador lógico programable (PLC) de la empresa especificado por el cliente final.
La comunicación de datos entre estos componentes es manejada por un amplificador EtherNet/IP de Mitsubishi Electric, lo que, según Eckstein, fue la característica que los convenció. “Lo que realmente me gusta de la integración de EtherNet/IP entre el PLC y los variadores TM de Mitsubishi Electric es que todo el control de movimiento ocurre dentro del variador. Eso significa que el PLC puede no estar clasificado para movimiento, por lo que podríamos optar por un PLC mucho menos costoso.”
Para aquellos no iniciados en el mundo de la robótica, EtherNet funciona de forma algo diferente en una operación de robótica de fábrica que en un entorno de oficina. En lugar de acceder a archivos e impresoras, los controladores de planta deben acceder a los datos incorporados en los sistemas de los variadores, las estaciones de trabajo de los operadores y los dispositivos de E/S. Y tiene que hacerlo todo en tiempo real o lo más parecido posible.
EtherNet/IP es un conjunto de estándares avanzados de comunicación de datos que se utilizan en aplicaciones de control en tiempo real. Utiliza un diseño orientado a objetos para promover funciones de automatización consistentes en muchos tipos de productos, incluidos los servomotores de Mitsubishi Electric.
Debido a que los servomotores de Mitsubishi Electric tienen inteligencia integrada propia, la información que la red EtherNet/IP tiene que transmitir es mucho menor. Y por eso el PLC puede ser más sencillo y menos costoso.
“Todo el trabajo tras bambalinas que se necesita para hacer que un servo vaya del punto A al punto B, además de la rapidez con la que llega y con la que frena, los cálculos, los algoritmos y la programación, todo ocurre dentro del servovariador.”
“Imagínelo como un sistema GPS”, dice Eckstein. “Esa es una buena analogía. En lugar de que el PLC dé instrucciones punto por punto, el servomotor hace todo el trabajo. Yo solo le doy una posición, una velocidad y una aceleración, y el servomotor se ocupa de todo lo demás. Encuentra el mejor camino por sí solo.”
Debido a que los servomotores de Mitsubishi Electric tienen inteligencia integrada propia, la información que la red EtherNet/IP tiene que transmitir es mucho menor. Y por eso el PLC puede ser más sencillo y menos costoso.
Los cambios van de 30 minutos a 40 segundos
¿Y los resultados de toda esta avanzada tecnología? “Para la parte de recogida y colocación”, dice Eckstein, “diría que mejoramos nuestro rendimiento porque los motores funcionan mejor y más parejos que los que habíamos estado usando. Creo que el tamaño que Mitsubishi Electric Automation hizo para nosotros también fue más exacto. Además, puede decirse que van a obtener un poco más de producción porque los motores son menos propensos a fallar.”
Aún mejor, dice: “El cliente va a obtener más rendimiento porque el tiempo de cambio se reduce drásticamente. Ahora podemos hacer un cambio en 40 segundos. Eso es mucho mejor que el anterior tiempo de cambio de 30 minutos.”
Incluso con la avanzada tecnología incorporada en el diseño de la máquina, lo que más destaca, en opinión de Eckstein, es el servicio extra que recibió de Shaltz Automation y de Mitsubishi Electric Automation.
“Teníamos poco tiempo”, recuerda Eckstein. “El cliente no pudo entregar el producto cuando lo esperábamos. Eso retrasó inmediatamente el desarrollo, pero la fecha para entregar seguía siendo la misma. Hicimos todo lo posible para sacar esta máquina en el plazo previsto. Mitsubishi Electric Automation estuvo aquí en un abrir y cerrar de ojos para ayudarnos a integrar todo y hacer que fuera un proceso sin contratiempos.”
Y agrega: “Creo que le avisé a Rob Rushka, el especialista en movimiento de Mitsubishi Electric, con una semana de anticipación y él estuvo aquí. Se sentó a mi lado durante dos días para ayudarnos a verificar que estábamos haciendo todo correctamente y usando esos servomotores lo mejor posible.”
Una relación dedicada
Ese compromiso impresionó al presidente de la empresa, Phil Hamrick, cuando pasó por ahí para verificar el avance de la programación.
“Fue un día al taller y yo estaba ahí con Rob”, recuerda Eckstein. “Estábamos muy adentrados en esta máquina que tenía un par de los típicos problemas que se tendrían con un diseño completamente nuevo. Phil me dijo: “El otro proveedor que teníamos no hubiera estado aquí ayudando como este.” Esto demuestra la dedicación de Mitsubishi Electric Automation para ganarnos como cliente.”
Y agrega con ironía: “Hoy Phil trae puesta una camisa polo de Mitsubishi Electric, así que creo que aprueba.”
Al final, Eckstein concluye: “Los productos de Mitsubishi Electric son buenos, realmente buenos, pero es la relación con Mitsubishi Electric Automation y Shaltz Automation la que, en mi opinión, marcó la verdadera diferencia. Hamrick es una pequeña empresa familiar. No tenemos muchos empleados, por lo que la disposición y la capacidad del equipo de Mitsubishi Electric para ayudarnos en medio de una crisis fue clave. Hicieron un excelente trabajo estando aquí cuando los necesitábamos.”
De hecho, la relación entre Hamrick Manufacturing y el equipo de Mitsubishi Electric es tan cómoda que Eckstein dice: “Siento que todos hemos estado trabajando juntos durante los últimos 10 años, aunque solo ha pasado un año más o menos. ¡Y eso es genial!”.
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