En 2013, un proveedor de la industria automotriz en Toluca, Estado de México, nos contrató para resolver un problema de calidad en su línea de producción. La respuesta fue un poka-yoke automotriz: un dispositivo «a prueba de errores» que verifica el 100 % de las piezas en segundos, sin instrumentos de medición y sin depender del criterio del operador. Diseñamos y fabricamos tres dispositivos, uno por cada modelo de techo con sunroof que produce el cliente.
El reto: detectar cada pieza fuera de medida antes de que avance
El techo interior con sunroof sale de un proceso de prensado y pasa a una estación de corte láser robotizado, donde se recorta su contorno y el hueco del techo corredizo. El corte no siempre queda dentro de la tolerancia permitida, de apenas un milímetro, y una pieza fuera de medida que avanza en la línea genera retrabajos y rechazos. El cliente necesitaba verificar cada pieza en el momento, justo después del corte, sin frenar la producción.
La solución: un nido con 14 puntos de verificación
Fabricamos para cada modelo de techo un «nido» con su forma exacta. El operador coloca la pieza, presiona un botón en la pantalla y el ciclo corre solo: catorce actuadores neumáticos de giro y clampeo, montados sobre torres de perfil de aluminio, presionan la pieza contra el nido con brazos terminados en la forma tridimensional del techo. En cada punto de verificación, un sensor optorreflectivo apunta a un reflector colocado en el límite exacto del contorno: si la orilla de la pieza está donde debe, el sensor marca verde; si algún punto quedó fuera de medida, se enciende en rojo y suena la alarma. Pieza buena o pieza mala, sin lugar a interpretación. Los catorce sensores se integran a un PLC con pantalla táctil y torreta de señalización.
Primero se diseña, después se fabrica
Cada dispositivo se diseñó por completo en CAD 3D antes de fabricar la primera pieza: el nido con la forma exacta del techo, la posición de los catorce puntos de verificación, los actuadores, la botonera y hasta la mesa con ruedas. El render de diseño y el equipo entregado son la misma máquina, al detalle. Así trabajamos en Inventronics: el cliente aprueba en pantalla exactamente lo que va a recibir.
¿Qué es un poka-yoke y para qué sirve?
Poka-yoke es un término japonés que significa «a prueba de errores»: un dispositivo diseñado para que un defecto no pueda pasar inadvertido, ni depender de la atención del operador. En manufactura automotriz se usan en operaciones críticas, donde dejar pasar una pieza mala cuesta retrabajos, paros de línea o reclamos del cliente final. Un buen poka-yoke hace la verificación rápida, objetiva y obligatoria: la pieza simplemente no puede continuar si no pasa la prueba.
Seguridad del operador desde el diseño
Un dispositivo con catorce actuadores neumáticos exige proteger las manos que colocan la pieza. Por eso el ciclo de clampeo solo puede iniciar mediante un mando bimanual óptico: dos sensores al frente del equipo detectan las manos del operador, y el sistema únicamente actúa cuando ambas están fuera de la zona de sujeción. Cada dispositivo cuenta además con paro de emergencia, torreta de señalización y botonera con selector de llave, y va montado sobre una mesa con ruedas para reubicarlo en la línea sin maniobras especiales.
Tecnología a bordo
Sensores optorreflectivos SICK para la verificación, neumática SMC para el giro y clampeo, y PLC con pantalla táctil Allen-Bradley para la operación con ciclo automático. Ingeniería desarrollada en SolidWorks, con el nido maquinado a partir del modelo 3D de la pieza del cliente.
Resultados
Los tres dispositivos quedaron integrados a la línea del cliente como «Operación Clave de Proceso»: ninguna pieza avanza sin pasar por su verificación. Entregados en 2013, años después seguían operando turno tras turno con los mismos nidos y los mismos sensores, con mantenimiento mínimo. Verificación del 100 % de la producción, en segundos por pieza y sin depender del criterio del operador.
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