Historias de Aplicación

EL MAYOR FABRICANTE DE EQUIPO MINERO AUMENTA LA PRODUCTIVIDAD
 

Lincoln Electric ha desarrollado una solución en soldadura robótica para los sistemas de pequeños bloques en la Planta
de Joy Mining’s Frankling


Hoy en día, en el altamente entorno competitivo de la industria de fabricación, es crucial ejecutar
una línea de fabricación eficiente y confiable, una línea de producción que tenga artículos durables y
de alta calidad.

Por más de 90 años Joy Mining Machinery, un líder mundial en la industria manufacturera, en distribución y servicio de maquinaria para la minería subterránea, las ganas de seguir creciendo para lograr ese objetivo llevó a la empresa a mejorar el equipo de soldadura en Pennsylvania.

Joy Mining Franklin ha ganado una reputación mundial por la calidad y durabilidad de los productos que fábrica.

Joy Mining Manufacturing Plant
Figura 1La Planta de Joy Mining's en Flanklin, PA produce sistemas de tajo largo y continuo para mineria que se distribuyen en todo el mundo.

Todos los productos Joy Mining son distribuidos y almacenados por 46 instalaciones, localizadas en 8 países alrededor del mundo– Australia, India, China, Polonia, Rusia, Sudáfrica, Reino Unido y Estados Unidos.

La soldadura es un paso esencial en la planta de producción de Franklin de tajo largo y sistemas mineros continuos utilizados para la extracción subterránea de carbón y otros materiales, como la sal, potasio, yeso y petróleo shale. La minería de tajo largo abarca el 50% de la producción mundial de la minería subterránea, mientras que la minería continua abarca aproximadamente el 45%.

La compañía recientemente evolucionó una parte de sus sistemas de soldadura semiautomática a un sistema de soldadura GMAW robótica para los ensambles de pequeños bloques y de pedestal producidos en la Planta Franklin para los sistemas de minería. Estos ensambles tienen la difícil tarea de perforar en las superficies de roca en minas subterráneas.

El proceso de soldadura
Según Craig Cerminara, A&R Ingeniero en soldadura en la compañía Joy Franklin, la empresa buscó mover 98 por ciento de las actividades de soldadura de pequeños bloques-a-pedestal de un sistema semiautomático de soldadura MIG a uno de soldadura automatizada.

En esta estación los trabajadores adjuntan pequeños bloques hechos de acero tratado y templado al aire sobre un pedestal de acero al carbono y a través de la soldadura MIG semiautomática. Un soldador puede fabricar entre 8 y 10 pequeños bloques en un turnos de 8 horas.  Cada uno de los tres turnos de la planta cuenta de 6 a 8 soldadores en la estación de pequeños bloques que sueldan los ensambles y ajustan el radio del ángulo del bloque, dependiendo de las especificaciones del cliente.  Joy Mining sabía que era tiempo de agilizar el proceso a la par que se aumentara la tasa de producción.

“Hoy en día todas las compañías se enfrentan a retos económicos, en especial los de la industria pesada. Obviamente nosotros estábamos buscando en tantas soluciones como sea posible para hacer mejoras en los procesos necesarios. Ante todo estábamos buscando aumentar nuestra productividad y reducir los costos, manteniendo al mismo tiempo la calidad de fabricación”. Explica Cerminara. “La automatización fue una opción que realmente se destacó, pues nos permitió introducir una solución más moderna para nuestro proceso de soldadura de pequeños bloque a pedestal. Soldamos un gran número de estas piezas y se prestan bien a la automatización, así que decidimos buscar una solución a la medida para ayudar a que se logré."

Métricas detalladas y evaluación
Para asegurarse de que la compañía encontrará al integrador idóneo para satisfacer las necesidades de soldadura automatizada, Cerminara y su equipo armaron un sistema detallado de evaluación para comparar a los fabricantes, sus productos y servicios. Los proveedores son evaluados a través de 32 indicadores para medir cada una de sus ofertas y habilidades.

Las métricas fueron designadas para medir y comparar cada uno de los integradores para todos los servicios y especialidades, pensando que sería importante apoyar a Joy como empresa", Cerminara explica señalando que algunas de las métricas clave incluyen lo siguiente:

• Capacidad demostrada para proporcionar "apoyo total" para el sistema automatizado
• Soporte técnico 24/7
• Integración total de la celda
• Costo del sistema
• La calidad de la soldadura

"Cerminara señala que muchos de los integrantes que estaban considerando promediaban muy bien en todas sus métricas pero al final, Lincoln Electric obtuvo el promedio más alto y era la mejor opción para lo que queríamos hacer aquí “

Cerminara dice: A Lincoln Electric le fue bien en un número de las métricas. Cita a factores tales como la estimación del tiempo de ciclo exacto, el costo total del sistema y de la voluntad de proporcionar apoyo continuo para el sistema como las tres principales razones por las que Lincoln Electric ganó el contrato. Pero otros factores también influyeron en la decisión.

Más allá de las mejoras en los procesos internos y del ahorro, Joy Mining también quería seguir dedicado a proveer a la industria minera global de productos que soportaran a los entornos subterráneos duros y de uso pesado – en cualquier lugar en el mapa.

"Cuando estábamos tomando nuestra decisión sobre qué sistema automatizado usar, también tomamos en cuenta el alcance global de la empresa que seleccionamos", dice Cerminara. "La capacidad de Lincoln Electric fue otro factor contribuyente para proporcionar soporte en todo el mundo."

 Multi-process Power Sources
Figura 2 Fuentes de energía Multi-Proceso de Lincoln Electric
como la Idealarc ® DC-600, DC-655 y la Invertec® V350-PRO
se ofrecen en estaciones de soldadura semiatomáticas en toda la planta.

También entró al juego el hecho de que Joy Mining Franklin ha sido un taller 100 por ciento Lincoln Electric desde 1998. Las estaciones de soldadura a lo largo de la planta, cuentan con soldadoras multi-procesos de Lincoln Electric como la Idealarc® DC-600, la Idealarc® DC-655, la Invertec® V350-PRO y los alimentadores de alambre LN-10 y DH-10 (doble cabezal), fuentes de poder de proceso avanzado Power Wave® 455M, así como soldadoras Precision TIG® 275 para soldadura en general y la fabricación de otros componentes de equipos de minería.

El taller también utiliza un sistema automatizado de pre-ingeniería de Lincoln Electric para realizar el grabado de números de serie y otra información alfanumérica en varias piezas fabricadas en la planta.  La experiencia previa con este sistema ayudó a Cerminara a familiarizarse con las capacidades de Lincoln Electric que podría proporcionar a la hora de ofrecer una solución de automatización personalizada.

"Nosotros buscamos un integrador que tenga la responsabilidad de todos los aspectos del sistema y no sólo de la robótica." Cerminara explicó. “Nosotros realmente tenemos una historia con sistema de soldadura Lincoln Electric y sabíamos que la empresa ahondaría en cualquier situación, se haría cargo de cualquier desafío y solucionaría los problemas si era necesario."

 Robotic System
Etching on Parts
Figura 3 El sistema robótico pre-ingenieria de Lincoln Electric realiza el grabado.
Figura 4 Los numeros de Serie y otros datos alfa númericos son grabados en varias partes por un sistema robótico. 

Especificaciones del sistema
Después de revisar los resultados de su evaluación métrica, Cerminara y su equipo decidieron sustituir nueve estaciones semiautomáticas Lincoln Electric Idealarc ® DC-655/LN-10 utilizadas para ensambles de pequeños bloques a pedestal e instalar dos estaciones de soldadura automatizados en su lugar. Las soluciones de diseño personalizado ofrecen: Power Wave ® 455M de alto rendimiento, basadas en las fuentes de poder de soldadura por inversor, brazos robóticos FANUC ARC Mate® 100iC y sistemas de precalentamiento por antorcha Harris® y dispositivos de detección de temperatura. Los sistemas utilizan el alambre MIG Premium de acero dulce SuperArc L-56 de Lincoln Electric en diámetros de 0.045 (1,1 mm) pulgada.

Custom Robotic System
Figura 5Precalentado automatizado en el ensamble de pequeños bloques a pedestal.
Etching on Parts
Figura 6 Soldadura automatizada del ensamble
de pequeños bloques a pedestal

Los dispositivos de la antorcha de precalentamiento y la temperatura de detección fueron características importantes. Durante el proceso de fabricación para el ensamble de pequeños bloques, la parte se debe calentar a 300 ° F (149 ° C), pero no puede exceder de 500 ° F (260 ° C), por lo que es necesario comprobar las temperaturas antes de la soldadura y también durante el ciclo de soldadura para asegurar una calidad de soldadura duradera.

“Esta configuración es única en la aplicación” Explica Marty Siddall, el representante técnico de ventas de Lincoln Electric y especialista en la automatización que ayudó a Joy Franklin en el desarrollo de su solución de soldadura personalizado. "Todo el proceso está completamente automatizado y regulado."

Mejoras en el proceso
Una vez que el sistema de automatización comenzó a hacer soldaduras de producción, Cerminara y su equipo fueron capaces de rastrear los cambios notables en la productividad. Hasta la fecha, la conversión a la soldadura automatizada ha dado lugar a un aumento del 8% en la productividad del ensamble de pequeños bloques a pedestal. Adicionalmente, se han ahorrado más de 12.000 horas de trabajo al año.

"Podemos soldar el mismo número de ensambles con un operador ejecutando ambas estaciones por turno.  En el pasado teníamos entre 6 y 8 soldadores para producir manualmente el mismo número de piezas.  Con la automatización, necesitamos sólo 3 operadores por día comparado contra los 18 a 24 que requeríamos en el pasado ", dice Cerminara. "La automatización ha hecho la diferencia que pensé que sería. Cuando nos fijamos en el incremento de la productividad, el rendimiento de la inversión y otros números, todas esas métricas se han cumplido o superado con la instalación de los equipos de automatización. En general, los resultados han sido espectaculares”

Más allá del obvio impulso de la productividad y ahorro de costos relacionados, Cerminara cita también el apoyo que Lincoln Electric proporciona durante la planificación, la instalación y la transición al nuevo sistema y en una base de día a día, ahora que el sistema está en funcionamiento, ha logrado un gran beneficio de la asociación. Este apoyo es algo que la compañía está teniendo en cuenta, ya que planea una futura expansión en la soldadura automatizada en otras áreas del proceso de fabricación.

"Hemos estado muy contentos con el apoyo continuo tanto el equipo de ventas y el líder del proyecto", dice Cerminara. "A medida que avanzamos con las soluciones de automatización adicionales, estamos seguros de que vamos a seguir identificando oportunidades de mejoras en el proceso y se les implementará conforme el tiempo lo permita. Ha sido la mejor experiencia en su clase."

Robotic Welding Cell
Figura 7 Las celdas robóticas incluyen también una campana para la extracción de de humos de las cabinas de soldadura