El popular adagio: «Si no está roto, no lo arregles» puede ser un consejo que se ofrece con frecuencia, pero quizás sea menos apropiado si se aplica en el contexto de una instalación de fabricación. En el mundo de la producción en masa, las máquinas realizan tareas repetitivas todos los días para generar grandes volúmenes de artículos idénticos. Dado que el volumen de producción es clave, es vital asegurarse de que las máquinas sean revisadas con frecuencia para su alineación, de modo que el proceso de fabricación nunca se interrumpa.
Cuando el proceso de fabricación se detiene debido a un desalineamiento de máquinas, las empresas corren el riesgo de perder una cantidad significativa de inversión en forma de retrasos de tiempo y desperdicios. Sin embargo, estos costos pueden evitarse si las empresas asumen cuidadosamente el mantenimiento preventivo, minimizando drásticamente la probabilidad de fallos o paradas de equipos.
De hecho, al adoptar un enfoque de mantenimiento preventivo, los departamentos de gestión de calidad también pueden garantizar mejor que los productos que salen de la instalación cumplan con los estándares de calidad, ya que las máquinas bien mantenidas son la base de los procesos de fabricación. Además, la alineación de máquinas aumenta significativamente la vida útil de las herramientas, que pueden ser costosas de reemplazar. Por estas razones, las empresas han encontrado necesario realizar alineaciones de máquinas de manera regular y eficiente.
Herramientas de uso único vs. dispositivos multifunción
En el pasado, las empresas solían depender de métodos tradicionales de alineación que involucraban herramientas como niveles de mecanizado, alambres tensados o de piano, y ópticas (por ejemplo, endoscopios, teodolitos, etc.). Si bien estas herramientas funcionaban bien en la mayoría de los casos, a menudo cumplían solo una función específica y dedicada. Con estos métodos, la calibración y alineación solían tomar días o incluso semanas en completarse. También era común involucrar múltiples instrumentos, lo que se traducía en costos más altos y más tiempo dedicado a configuraciones en cada etapa.
Naturalmente, las empresas buscaron formas mejores y más rápidas de realizar la alineación de máquinas. A principios de los años noventa, el uso de rastreadores láser para mediciones industriales se generalizó. En comparación con los métodos tradicionales, el rastreador láser es un dispositivo poderoso que puede realizar múltiples tareas de medición en un tiempo mucho más corto, recopilando coordenadas X, Y, Z con solo presionar un botón.
Este dispositivo combina las capacidades de varias herramientas tradicionales en una sola, incluyendo la capacidad de: verificar verticalidad, nivelación, perpendicularidad y paralelismo; realizar verificaciones posicionales de ejes rotativos y cabezales multi-eje; reposicionar una pieza en una mesa sin una base rotacional; realizar ajustes en tiempo real de camas, rieles y guías de máquinas; así como medir alineación de orificios, acoplamientos y ejes. Más importante aún, el rastreador láser captura puntos de datos en un espacio tridimensional (3D), lo que proporciona a los usuarios mayor precisión y versatilidad en el uso de los datos.
Mecánica básica de un rastreador láser
El rastreador láser es una máquina de medición por coordenadas (CMM) portátil basada en tecnología de coordenadas 3D. Básicamente, estos dispositivos ofrecen los beneficios de los CMM tradicionales con la ventaja añadida de ser portátiles, lo que permite al usuario emplearlos donde sea necesario. Diseñados para manejar volúmenes de trabajo más grandes, los rastreadores láser proporcionan mediciones extremadamente precisas a largas distancias.
En términos simples, un rastreador láser establece la ubicación precisa de un objetivo en un espacio esférico midiendo dos ángulos y una distancia cada vez que realiza una medición. Esto se logra enviando un haz láser a un objetivo retroreflectivo, que debe colocarse contra el objeto que se desea medir. El haz de retorno reingresa al rastreador láser, donde la distancia al objetivo se determina utilizando interferometría o análisis de cambio de fase.
Mecánica básica de un rastreador láser
El rastreador láser utiliza codificadores angulares de precisión conectados a un mecanismo de dirección de haz gimbalizado para determinar los ángulos horizontales y verticales hacia la sonda objetivo. Usando estas dos mediciones angulares y la distancia determinada por el láser, el rastreador láser puede reportar la ubicación por coordenadas de la sonda objetivo con niveles extremadamente altos de precisión.
Además, el rastreador láser puede seguir o rastrear la sonda objetivo en tiempo real mientras se mueve. Esta característica única, junto con su capacidad de muestreo interno de hasta 16,000 veces por segundo, permite al usuario digitalizar datos en superficies complejas o medir la ubicación de objetos en movimiento.
Actualmente, los rastreadores láser cuentan con rangos y precisiones impresionantes que ofrecen más versatilidad y mejores resultados. Por ejemplo, el FARO® Laser Tracker Vantage tiene un rango de medición de 80 m en ambas direcciones (160 m de cobertura total) y, en ese rango, captura datos con precisiones típicas de hasta 39 micrones (0.039 mm / 0.001”). Con un peso de menos de 18 kg, el Vantage ofrece portabilidad y flexibilidad para medir piezas grandes, independientemente de la ubicación dentro de la planta. Los fabricantes pueden lograr velocidad y eficiencia sin precedentes al capturar más datos con menos movimientos del dispositivo y rutinas más cortas.
Rastreador láser en escenarios de alineación de máquinas
La American Society of Mechanical Engineering (ASME) ha establecido un conjunto de estándares para los métodos correctos y aceptados para verificar y alinear herramientas de máquinas con un rastreador láser. A continuación, se presentan algunos escenarios documentados donde se utiliza la alineación en diferentes centros de mecanizado, maquinaria y otros equipos.
Norma ASME B5.54-2005: Métodos para la Evaluación del Rendimiento de Centros de Mecanizado Controlados Numéricamente, 2005.
Centros de mecanizado
Máquinas horizontales/verticales, de puente, columna o tipo pórtico
En estas máquinas, el rastreador láser se utiliza para verificar el nivel de la superficie, la rectitud, la planitud y la perpendicularidad. El objetivo se coloca en la base de la máquina para capturar mediciones. Los usuarios pueden hacer ajustes en tiempo real o recopilar un conjunto completo de puntos antes de ajustar la base de la máquina.
Para la alineación de herramientas, el objetivo puede colocarse en el husillo, el mandril o el cabezal del centro de mecanizado. Las mediciones también pueden obtenerse colocando el objetivo en un pin que se monta directamente en el taladro de la máquina, o en un soporte adhesivo colocado en una cama móvil. A medida que el objetivo permanece en su lugar, se recopilan puntos de datos en 3D mientras la máquina realiza movimientos, detectando problemas de alineación.
Mandrinadoras, perforadoras, routers y tornos
En estas máquinas, el rastreador láser puede realizar verificaciones de nivelación, perpendicularidad, alineación y precisión volumétrica 3D. En tornos, se alinea el centro de giro rastreando un objetivo fijado al cabezal con un soporte deslizante. Los datos se recopilan mientras el cabezal gira hacia el contrapunto, permitiendo realizar ajustes para alinearlos correctamente.
Maquinaria
Prensas – Prensas de estampado y de freno
Los rastreadores láser son útiles para verificar la perpendicularidad y el paralelismo de postes, así como el paralelismo de las planchas. Se miden los extremos de cada poste para asegurar que estén alineados correctamente y realizar correcciones si hay desviaciones.
Rodillos
En máquinas laminadoras, los rastreadores láser son efectivos para verificar la alineación de ejes. El objetivo se coloca en los cilindros, y los datos recopilados permiten identificar ajustes necesarios para alinear correctamente los rodillos.
Otros equipos
Calibración de robots
En este caso, el objetivo es «sostenido» por el robot mientras se realizan las mediciones. El rastreador láser rastrea dinámicamente al objetivo a medida que el robot se mueve, permitiendo identificar desviaciones y realizar calibraciones o compensaciones necesarias.
Transmisiones – Cajas de engranajes, ejes y acoplamientos
En equipos de generación de energía, el rastreador láser garantiza que los componentes estén alineados correctamente. Puede realizar verificaciones directamente en el piso de producción, permitiendo ajustes sin desarmar el montaje, ahorrando tiempo y evitando retrabajos.
Evidentemente, el rastreador láser es un complemento efectivo para el mantenimiento preventivo, reduciendo tiempos de inactividad, ahorrando costos y mejorando la calidad de producción. Es una herramienta robusta que reemplaza múltiples herramientas manuales, ideal para cualquier aplicación en el taller. En Select Laser Alignment, contamos con amplia experiencia para aprovechar al máximo sus capacidades. ¡Contáctanos!