La producción industrial de herramientas de corte requiere soluciones de marcado que combinen velocidad, precisión y flexibilidad operativa. Cuando los volúmenes de producción son elevados y la variedad dimensional de las herramientas es importante, los sistemas de marcado tradicionales muestran sus límites en cuanto a productividad y capacidad de gestión de la complejidad.
La respuesta a estas necesidades procede de una solución integrada que combina tecnología láser de fibra, automatización robótica y software personalizado en un sistema diseñado específicamente para la industria de herramientas de corte. TowerTool es una estación de marcado láser totalmente automatizada, desarrollada para manipular herramientas con longitudes de 40 a 370 mm y diámetros de 4 a 25 mm, manteniendo altos niveles de calidad y trazabilidad.
El corazón del sistema: integración del láser y la robótica
El sistema se basa en una arquitectura que integra un láser de fibra con potencias configurables de 20 a 200 W con un brazo robótico industrial situado en el centro de la cabina de trabajo. La elección de la potencia del láser depende de la aplicación específica: las configuraciones más habituales utilizan fuentes de 30 a 50 W, que representan el mejor compromiso entre velocidad de marcado, calidad del resultado y costes de funcionamiento para la mayoría de las herramientas de metal duro y acero rápido.
El posicionamiento central del robot garantiza la máxima flexibilidad de movimiento y un alcance óptimo de todos los puntos de carga de las paletas. El cabezal de escaneado láser montado a 90° permite marcar a lo largo del mango de la herramienta o en la base de la misma, pero la verdadera versatilidad del sistema reside en la capacidad del robot para orientar la herramienta en ángulos variables de 0° a 90°, lo que permite marcar en cualquier superficie de la herramienta manteniendo el haz láser perpendicular a la superficie de trabajo.
Capacidad de Producción: Hasta 1000 Piezas en Autonomía
La productividad de TowerTool representa un salto cualitativo en comparación con los sistemas de marcado manual. El sistema está diseñado para alojar hasta 4 palés simultáneamente: dos palés cargados con herramientas para marcar y dos palés vacíos para descargar piezas mecanizadas. Esta configuración permite marcar hasta 1.000 piezas por ciclo, y la capacidad real varía según el tamaño de la herramienta y la densidad de carga del palet.
El ciclo totalmente automatizado elimina el tiempo de inactividad entre piezas: mientras el láser está marcando una herramienta, el sistema ya está listo para recoger la siguiente. La combinación de manipulación rápida y láseres de alta potencia permite procesar cientos de herramientas por turno, manteniendo la calidad de cada marcado individual.
Una vez cargados los palés, el operario puede dedicarse a otras actividades mientras la máquina trabaja con total autonomía durante horas. Esta configuración mantiene la producción en marcha durante periodos prolongados, maximizando la utilización de la planta y liberando recursos humanos para actividades de mayor valor añadido.
Construcción mecánica: Estructura de acero soldado, estirado y fresado
La robustez mecánica de TowerTool es lo que realmente distingue al sistema. La estructura de acero totalmente soldada es el corazón de ingeniería del sistema, diseñado y construido internamente para garantizar rigidez, precisión y fiabilidad a lo largo del tiempo.
El proceso de construcción sigue una estricta metodología de tres fases. En la primera fase, los componentes de acero se sueldan entre sí para crear el armazón portante. La soldadura, si no se trata, introduce tensiones internas en el material que podrían causar deformaciones con el tiempo. Por eso, en la segunda fase, el armazón soldado se somete a un alivio térmico de tensiones, un tratamiento que libera completamente las tensiones internas mediante ciclos controlados de calentamiento y enfriamiento.
Sólo después del alivio de tensiones, en la tercera etapa, se mecaniza la estructura mediante el fresado CNC de las superficies de referencia. Este proceso garantiza unas tolerancias dimensionales ajustadas y la planitud de las superficies de montaje, que son esenciales para mantener la precisión del movimiento y la repetibilidad de las operaciones de marcado.
A diferencia de las estructuras de perfil de aluminio atornilladas, el bastidor de acero soldado ofrece una rigidez a la torsión y a la flexión mucho mayor. Esta rigidez es esencial para absorber las tensiones dinámicas generadas por los rápidos movimientos del robot y para mantener las condiciones de trabajo incluso después de miles de horas de funcionamiento.
La masa de la estructura de acero también contribuye a la absorción de vibraciones, garantizando la estabilidad durante la aceleración y deceleración del brazo robótico. El resultado es una mayor precisión de posicionamiento y, en consecuencia, una mayor calidad de marcado.
Precisión en los detalles mecánicos
Además del bastidor principal, todos los componentes de manipulación se seleccionan para obtener un rendimiento industrial de alto nivel. Las guías lineales Bosch Rexroth y los husillos de recirculación de bolas de alta precisión garantizan movimientos suaves y repetibles para el eje Z motorizado, si lo hay.
Los husillos a bolas están libres de juego axial y montados con rodamientos dobles en el lado del engranaje para garantizar una mayor velocidad de rotación y una elevada rigidez radial. Este montaje permite ser el doble de rápido que las configuraciones estándar, aumentando el factor de rigidez radial de 12,1 a 18,9.
Todos los motores están equipados con codificadores integrados de 2048 impulsos por revolución que permiten un control preciso de la posición en tiempo real. El marcado sólo se inicia cuando todos los ejes han alcanzado la posición correcta, evitando errores debidos a un posicionamiento impreciso. Todos los componentes de fijación son de acero inoxidable, lo que garantiza su durabilidad y resistencia a la corrosión incluso en entornos de producción exigentes.
Robótica industrial integrada
El sistema integra brazos robóticos de fabricantes industriales como ABB, seleccionados por su fiabilidad, precisión y velocidad de ejecución. El robot se encarga simultáneamente de la recogida, el posicionamiento frente al láser y la manipulación de la herramienta para marcar en distintas superficies, todo ello con movimientos suaves y coordinados que minimizan los tiempos de ciclo.
La elección de la robótica industrial garantiza la repetibilidad de los movimientos, esencial cuando se trabaja con tolerancias de marcado estrechas, permitiendo orientar la herramienta con precisión para marcar en ángulos que van de 0° a 90°.
Gestión de la variabilidad dimensional
Uno de los principales retos en el marcado automatizado de herramientas de corte es la considerable variabilidad dimensional entre los distintos productos. TowerTool aborda este problema mediante un sistema de pinzas con dedos intercambiables automáticamente, que permite al robot adaptarse a herramientas de distintos diámetros sin intervención manual.
La pinza agarra las herramientas por el mango, impidiendo cualquier contacto con el filo de corte y evitando que se dañe la parte activa de la herramienta. El cambio automático de dedos permite manipular lotes mixtos sin interrupción, manteniendo una alta productividad incluso con cambios frecuentes de producto.
Flexibilidad de marcado multiposición
La capacidad del robot para orientar la herramienta en ángulos variables de 0° a 90° ofrece una versatilidad total en la aplicación de marcado. El sistema puede marcar verticalmente a lo largo del mango, horizontalmente en la base o en cualquier ángulo intermedio que requiera la aplicación. La manipulación robótica garantiza que la herramienta esté siempre colocada a la distancia focal correcta del láser, independientemente de la geometría o el tamaño.
Para las aplicaciones que requieren un marcado a distintas alturas, el sistema puede equiparse con un eje Z motorizado totalmente programable desde el software, que coordina sus movimientos con el brazo robótico para un marcado a varios niveles sin necesidad de reposicionamiento manual. El eje Z está construido con un perfil doble para maximizar la rigidez y utiliza un tornillo trapezoidal que impide que se caiga si el motor pierde par.
Garantía de calidad integrada
La presencia del marcado se verifica automáticamente mediante un sistema de visión TTL (Through The Lens) integrado directamente en el cabezal de escaneado láser. Esta solución elimina la necesidad de movimientos adicionales del robot o del cabezal láser para la inspección, reduciendo el tiempo total del ciclo.
El sistema utiliza tecnología OCR para reconocer una parte del marcado y confirmar la presencia del código. Una iluminación específica diseñada para evitar reflejos en la superficie metálica de las herramientas garantiza unas condiciones óptimas para el reconocimiento, aumentando la fiabilidad del control de calidad y contribuyendo a la productividad general al eliminar el tiempo de inspección manual.
Software a medida para la Industria 4.0
Todo el sistema se controla mediante una interfaz de software que puede personalizarse según los requisitos específicos del cliente. El software gestiona simultáneamente los 4 palés cargados en la máquina, mostrando para cada uno la información esencial: tipo de producto, identificador del palé, número total de piezas a marcar, posibilidad de seleccionar filas y columnas específicas en caso de marcado parcial.
La aplicación puede recibir datos de marcado de distintos tipos de conectores (SQL, Oracle, XML, CSV, archivos de texto) y utilizarlos para rellenar automáticamente diseños que contengan campos dinámicos. Una base de datos local SQL Express registra un registro completo de las operaciones, accesible por el cliente mediante conexión ODBC o simples hojas de cálculo Excel.
El sistema está preparado parainteractuar con los sistemas informáticos de la empresa, como ERP o MES, mediante protocolos de comunicación estándar (incluido OPC-UA), lo que permite una integración total en el entorno de la Industria 4.0. La supervisión completa de las E/S y las funciones de la máquina permite al personal de mantenimiento acceder a toda la información crítica en caso de avería, reduciendo el tiempo de inactividad y manteniendo una alta productividad.
Automatización del flujo de producción
El ciclo operativo está diseñado para minimizar los tiempos de inactividad y maximizar la autonomía del sistema. El operario carga hasta cuatro palés en una mesa deslizante manual que sale completamente de la cabina para facilitar las operaciones de carga y descarga: dos palés completos de herramientas para marcar y dos palés vacíos para recibir las herramientas mecanizadas.
Una vez iniciado el ciclo, la puerta neumática se cierra automáticamente y el sistema empieza a funcionar de forma totalmente autónoma. El brazo robotizado recoge cada herramienta de la paleta de carga, la coloca delante del cabezal láser en el ángulo requerido manteniendo la distancia focal correcta, realiza el marcado en las posiciones programadas, verifica la calidad mediante un sistema de visión y, por último, deposita la herramienta marcada en la paleta de descarga siguiendo trayectorias predefinidas.
Cada posición de recogida en la paleta de carga corresponde a una posición de almacenamiento específica en la paleta de descarga, lo que garantiza la trazabilidad completa del proceso. El sistema está diseñado para utilizar los palés existentes del cliente, lo que simplifica la integración en la línea de producción existente sin necesidad de inversiones adicionales en equipos específicos.
Integración en la producción existente
La posibilidad de utilizar los palés existentes del cliente es una ventaja significativa a la hora de integrar el sistema TowerTool en las líneas de producción existentes. La mesa de trabajo se adapta a distintos tamaños de palets, lo que evita inversiones adicionales en equipos específicos y simplifica la logística de materiales.
El sistema de asistencia remota preinstalado (TeamViewer u otro software según las preferencias del cliente) permite intervenciones rápidas de asistencia técnica, reduciendo el tiempo de inactividad y garantizando la continuidad operativa.
Aspiración y Gestión del Entorno Laboral
Un sistema de aspiración con filtro de tres etapas integrado en la base de la máquina garantiza un entorno de trabajo limpio. La bomba de canal lateral con construcción de aluminio fundido a presión garantiza un gran caudal de aire, mientras que el sistema de filtrado combina elementos HEPA H14 y carbón activado para eliminar micropartículas y olores. La completa integración del sistema de aspiración en la base de la máquina elimina la necesidad de voluminosos equipos externos, optimizando el espacio de producción.
Seguridad y cumplimiento de la normativa TowerTool es un sistema láser de Clase I, diseñado según la categoría de seguridad PL. La puerta neumática frontal está equipada con un borde sensible que detecta obstáculos durante el cierre, mientras que las barreras de seguridad iluminadas garantizan la protección del operario. El controlador Siemens S1200 gestiona todas las funciones de seguridad, con relés específicos y circuitos de doble contactor.
