Máquinas automáticas de corte y decapado

La máquina Kappa 331 cuenta con el sensor láser Kappa Sensorik, que detecta automáticamente el conductor del cable y luego utiliza una medición inductiva para determinar su diámetro. Foto cortesía de Komax Wire

Cinco versiones de la máquina MultiStrip 9480 cuentan con un cabezal cortador indexable multiposición. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Los fabricantes pueden utilizar la máquina MultiStrip 9480 independiente para cortar y pelar cables de 32 a 8 AWG de tan solo 2,3 pulgadas y hasta 3281 pies de largo. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Sin un escultor, una pieza de arcilla o de mármol nunca podrá alcanzar su máximo potencial artístico. Las cuchillas giratorias, en V y de matriz en las máquinas automáticas de corte y pelado (CAS) desempeñan una función similar para ayudar a que los alambres y cables conductores alcancen su máximo potencial eléctrico como parte de un arnés.

En uno o dos segundos, estas cuchillas cortan con precisión cada alambre o cable a una longitud predeterminada y retiran su aislamiento para exponer uno o más conductores internos. Luego, los alambres o cables se engarzan manual o automáticamente antes de llevarlos a la estación de trabajo de ensamblaje, donde los ensambladores usan tablas para construir cuidadosamente cada arnés.

En Gruber Communications, con sede en Phoenix, los trabajadores ensamblan todos los días muchos mazos de cables para su uso en centros de datos. La prioridad de la empresa desde el primer día ha sido producir cables de alta calidad y asegurarse de que ningún conductor de cable resulte mellado o dañado durante el corte y pelado.

Durante más de una década, los trabajadores de Gruber utilizaron máquinas neumáticas independientes para cortar y pelar cada cable. Sin embargo, con el tiempo, el director ejecutivo Pete Gruber se cansó del mantenimiento constante de las válvulas de retención y los cilindros de las máquinas. Esto lo llevó a comprar la máquina cortadora y desforradora EcoStrip 9300 totalmente eléctrica en 1998.

Fabricada por Schleuniger AG de Suiza, la confiabilidad de la máquina y la escasa necesidad de piezas han permitido a Gruber aumentar sustancialmente su producción de mazos de cables durante los últimos 18 años. De hecho, esta máquina continúa cortando y pelando cables con precisión después de más de 6 millones de tiradas.

Ser capaz de funcionar de forma fiable durante casi 20 años y cortar y pelar millones de cables es bastante común en las máquinas automáticas actuales. Según los proveedores, esto se debe a dos motivos. En primer lugar, está la tecnología de cuchillas de última generación, que permite un corte rápido, un pelado limpio y un cambio sencillo de cuchillas para cables de varios tamaños. Igualmente importantes son los operadores que comprenden, implementan y optimizan las capacidades de corte y desforre de cada máquina.

Hace más de 90 años, Haaken Olsen, un ingeniero prometedor de Artos Engineering Co., notó un mayor uso de cables de cobre aislados en automóviles, electrodomésticos y radios. También vio a trabajadores de montaje midiendo manualmente cables en longitudes predeterminadas, cortándolos y quitando el aislamiento de ambos extremos del cable.

Creyendo que los fabricantes estarían interesados ​​en comprar una máquina automatizada que pudiera realizar este trabajo más rápido, mejor y más rentable, Olsen se puso a desarrollar una. En 1926, Artos presentó el CS-1, la primera máquina CAS automática. Olsen prometió vender al menos una docena, pero las cosas salieron mucho mejor de lo planeado. Nació una nueva industria y solo Artos ha vendido cerca de 100.000 máquinas procesadoras de alambre en las últimas nueve décadas.

“Las máquinas cortadoras y peladoras de los años 1920 a 1950 presentaban diseños mecánicos”, explica John Olsen II, presidente de Artos desde 2005 y bisnieto de Haaken. “Por lo general, se utilizaban tres pares de cuchillas de posición fija para cortar y pelar el cable. Todos los cambios de configuración se realizaron mecánicamente ajustando las levas y moviendo los espaciadores de las cuchillas”.

En las décadas de 1960 y 1970 aparecieron máquinas CAS electroneumáticas más avanzadas, que permitían el control de la longitud de alimentación con un botón. Desde entonces, según Olsen, las máquinas CAS han evolucionado en tres áreas para volverse mucho más eficientes.

Una es la interfaz de operador mejorada, que aumenta la capacidad de la máquina para procesar lotes pequeños y proporciona una integración total con un sistema de marcado (láser, inyección de tinta, estampado en caliente) o dispositivo de corte. Otro es el uso de servomotores para todos los movimientos del alambre para aumentar la precisión y la velocidad del procesamiento. El tercero es un cambio de máquina más rápido mediante el uso de guías y cuchillas de cambio rápido y tecnología como el sistema Artos Sencor para automatizar la configuración de los cables.

Las máquinas CAS semiautomáticas y totalmente automáticas vienen en tres tamaños: de mesa, medianas y grandes. Un modelo de mesa es mejor para aplicaciones de bajo volumen y de creación de prototipos. Por lo general, requiere poca configuración, se conecta a un tomacorriente estándar de 110 voltios y es fácil de operar (botones, pantalla pequeña, programación limitada).

A pesar de ser una máquina de nivel básico, la EcoStrip 9380 de sobremesa de Schleuniger puede procesar cables individuales de 30 a 8 AWG y dos cables (de hasta 0,12 pulgadas de diámetro) en paralelo. Se opera mediante el software S.ON en una pantalla táctil a color de 5,7 pulgadas y cuenta con la plataforma electrónica Bricks de la empresa para una alimentación precisa del alambre. Se puede configurar un sistema de alimentación por correa opcional para procesamiento en modo normal, con rodillo o corto.

Las máquinas de tamaño mediano están diseñadas para aplicaciones de volumen medio, que los proveedores definen como el procesamiento de hasta unos pocos miles de alambres o cables por semana. Estas máquinas pueden ser independientes o no, pero son más grandes y ofrecen más opciones de programación que los modelos de mesa.

Una de esas unidades es el CS-326 de Artos. La máquina servoaccionada, totalmente eléctrica, procesa alambres y cables de 30 a 4 AWG o 0,5 pulgadas de diámetro exterior. Corta alambre en una longitud de 0,25 pulgadas a 3250 pies. Las longitudes de pelado mínima y máxima son 0,01 pulgadas y 39 pulgadas, respectivamente.

La máquina cuenta con el sistema Sencor que detecta el conductor dentro del cable y automáticamente coloca las cuchillas en el diámetro de pelado adecuado. Esta tecnología reduce el desperdicio de alambre, acorta el tiempo de configuración y monitorea el desgaste de la hoja.

Los accesorios separados permiten que la unidad corte cables aislados con Kevlar y pele cables coaxiales y de encendido. Una mesa de trabajo opcional permite a las empresas mover fácilmente la máquina de 400 libras a cualquier estación de trabajo.

Schleuniger ofrece seis versiones de su máquina MultiStrip 9480 para cubrir una amplia gama de aplicaciones (cables de 32 a 8 AWG) y presupuestos. Cuatro modelos (MR, RS, RSX y RX) cuentan con una unidad de incisión giratoria totalmente programable capaz de procesar cables coaxiales y multicapa. Un cabezal cortador indexable de posiciones múltiples, estándar en todos los modelos excepto el S, acepta casetes de cuchillas que se cambian rápida y fácilmente. La máquina corta y pela cables de hasta 2,3 pulgadas y de hasta 3281 pies de largo. En el modo corto, se pueden procesar cables de hasta 0,375 pulgadas, con una longitud de pelado de 0,125 pulgadas en cada extremo.

Las máquinas grandes son para el procesamiento de gran volumen (hasta varios miles de piezas por turno) de cables monoconductores de hasta 4/0 AWG y cables multiconductores o blindados de hasta 1,5 pulgadas de diámetro externo. Estas unidades independientes cuentan con cabezales de corte grandes, mecanismos de entrada y salida, una HMI y múltiples interfaces de protocolo. Los usuarios de estas máquinas normalmente requieren uno o dos días de capacitación práctica en operaciones por parte del proveedor.

La mayoría de las máquinas grandes también se pueden conectar en red con otras máquinas de ensamblaje a través del software ERP y MES de una planta. A los fabricantes les gusta especialmente esta capacidad porque proporciona trazabilidad completa para cada trabajo y les permite realizar un seguimiento de cuántos ciclos ha completado cada máquina y cuándo se debe programar el mantenimiento.

La máquina CS-327 de Artos procesa cables de hasta 4/0 AWG o 1,37 pulgadas de diámetro, incluidos cables de batería y soldadura, cables de alimentación para electrodomésticos y cables multiconductores para señal y energía. El cabezal cortador de doble hoja y los sistemas de entrada y salida por correa de la unidad son servoaccionados. La longitud mínima de corte del cable es de 10 pulgadas en modo estándar y menos de 2 pulgadas en modo corto. Las longitudes de las tiras son programables hasta 40 pulgadas.

También son estándar un codificador de longitud integrado para precisión y calidad, una HMI para control del operador por PC y una bandeja de recolección de desechos de alambre extraíble. Las opciones incluyen un cabezal cortador de tres hojas para procesamiento de alta velocidad y herramientas especiales para cables de acero.

"En la década de 1950, el arnés promedio de un automóvil estadounidense contenía menos de 50 cables", señala Rob Boyd, gerente senior de productos de Schleuniger. “El automóvil actual presenta muchos arneses que tienen cientos de cables de diferentes calibres y longitudes. Como resultado, los fabricantes de arneses necesitan máquinas cortadoras y peladoras versátiles para afrontar este desafío”.

También deben asegurarse de que los operadores de sus máquinas estén capacitados para comprender la dinámica que existe entre el aislamiento del cable (según el proveedor del cable), el cable no simétrico y el diseño de las palas y las limitaciones de rendimiento. Tim Crider, director de ventas de Komax Wire, cita como ejemplo el menor margen de error al procesar cables aislados con PVC en comparación con cables aislados con teflón. Debido a que el PVC es más blando y menos difícil de cortar y pelar, el operador no necesita prestar tanta atención a los parámetros del proceso, la posición de la cuchilla y el desgaste.

La máquina Kappa 331 de Komax aborda estas y muchas otras aplicaciones desafiantes. Procesa cables de 24 a 2 AWG y cables de hasta 0,63 pulgadas de diámetro exterior en lotes grandes y pequeños. La unidad también realiza operaciones de extracción total y parcial en conductores individuales y capas coaxiales individuales, y pela las cubiertas exteriores de los cables con o sin blindaje.

Una característica clave es el sensor láser Kappa Sensorik, que detecta automáticamente el conductor del cable y utiliza medición inductiva para determinar su diámetro. El sensor y una línea de dispositivo de carga acoplada (CCD) miden ópticamente el diámetro exterior del cable y luego verifican que el cable esté presente durante el procesamiento. Esta característica acorta en gran medida el tiempo de configuración y cambio, y reduce los errores operativos.

Durante los últimos 18 meses, un gran fabricante de cables y mazos de cables ha estado utilizando la máquina Kappa 322 para cortar y pelar cables de tres conductores de 14 AWG (40 pulgadas de largo) a una velocidad de 600 piezas por hora (pph). Esta unidad de tamaño mediano procesa cables de 30 a 4 AWG y permite una fácil configuración y cambio sin herramientas.

“Comprar una máquina de tamaño mediano para realizar constantemente trabajos pesados ​​es un problema común”, dice Armando Zacarias, gerente de ventas y servicios de Eubanks Engineering Co. “Una máquina que es capaz de procesar alambre de calibre 32 a 8 en realidad no está diseñada para procesar cables de 8 alambre de calibre durante todo el día. Usar la máquina de esa manera probablemente requerirá que sea renovada o reconstruida con frecuencia. Un mejor enfoque es comprar una máquina que sea capaz de procesar alambre de hasta calibre 4”.

Los operadores utilizan un casete para insertar y quitar rápidamente las hojas de la máquina AirStrip 7400 totalmente programable de Eubanks. Controlada por microprocesador y fácil de operar, la máquina maneja cables conductores trenzados de 32 a 8 AWG y cables multiconductores de hasta 0,31 pulgadas de diámetro externo. Pela cables de hasta 20 pulgadas de largo y puede programarse para realizar pelados escalonados y centrales.

Un poco más grande es el 2700-05, más potente. Corta y pela cables de 32 a 8 AWG, así como cables multiconductores y planos de hasta 0,31 pulgadas de ancho. Los operadores ingresan los parámetros de procesamiento de cables en el teclado incorporado. Zacarias dice que los fabricantes de automóviles y electrónica de consumo utilizan esta máquina en entornos de gran volumen y baja mezcla debido a su alta tasa de producción (hasta 10,800 pph).

Otro desafío constante es hacer que el alambre y el cable estén lo más rectos posible antes de ingresar a la máquina CAS. Los proveedores suelen proporcionar material en el carrete más pequeño posible, lo que, desafortunadamente, da como resultado alambres y cables doblados que pueden requerir un enderezador.

Para evitar este paso de procesamiento adicional, Boyd recomienda enrollar alambre delgado alrededor de carretes de al menos 10 pulgadas de diámetro. Los alambres y cables más gruesos deben entregarse en barriles mucho más anchos, para que se desenrollen formando un bucle grande que sea fácil de enderezar.

Jim es editor senior de ASSEMBLY y tiene más de 30 años de experiencia editorial. Antes de unirse a ASSEMBLY, Camillo fue editor de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal y Milling Journal. Jim tiene un título en inglés de la Universidad DePaul.