Casos prácticos de ensamblaje de mazos de cables

Nov 20, 2023

Las empresas miden el éxito de varias maneras. Una de las medidas más importantes es su número de clientes habituales. Para los talleres de arneses de cables, la mejor manera de ganar clientes habituales es proporcionarles un suministro continuo de arneses que sean de alta calidad, económicos y diseñados específicamente para cumplir con cada desafío de aplicación.

Los gerentes de las tiendas también entienden la necesidad de utilizar los últimos equipos de procesamiento de cables para ensamblar y probar con precisión sus productos. Los siguientes estudios de casos muestran las diferentes formas en que los fabricantes de arneses, con la ayuda de sus proveedores, satisfacen con éxito las necesidades de arneses de sus clientes OEM en industrias tan diversas como la electrónica, la aeroespacial y el almacenamiento de datos.

Las máquinas automáticas de corte y pelado (CAS) de hoy en día procesan alambre de manera más uniforme y rentable que nunca. Sus características clave incluyen cuchillas y láseres que cortan y pelan cables de diferentes tamaños con rapidez, interfaces de operador que se integran fácilmente con los sistemas de marcado y comunicación inalámbrica que actualiza periódicamente el software y los programas de procesamiento.

Un fabricante que aprovecha estas máquinas avanzadas es Northcomm Technologies Group, ubicado en Plano, TX. Fundada en 2014 en un pequeño apartamento de la ciudad de Nueva York, el negocio principal de Northcomm es la fabricación de equipos de radio móviles terrestres que permiten la comunicación inalámbrica. La empresa ha crecido rápidamente hasta convertirse en un proveedor nacional de productos de comunicación por radio de primer nivel, como estaciones repetidoras para los departamentos de policía y bomberos. Su base de clientes actualmente incluye sucursales del gobierno federal, Motorola y muchas entidades estatales y locales.

Hace un par de años, la división de procesamiento de cables de la compañía reemplazó sus herramientas manuales de corte y pelado de cables con las máquinas UniStrip 2300, UniCrimp 200, CoaxStrip 5500 y EcoStrip 9380 de Schleuniger Inc. para procesar cables para arneses multiconductores de bajo voltaje. Mark Danon, director sénior de desarrollo de productos de Northcomm, dice que el cambio se realizó para aumentar la eficiencia operativa y reducir los errores. La división también fabrica las interconexiones de bajo voltaje para los arneses.

"Comenzamos nuestro negocio con un diseño de arnés de un solo cable que fue cortado, pelado y terminado a mano, utilizando herramientas manuales especializadas", explica Danon. "Este proceso fue lento, tedioso y condujo al desperdicio de producto. Las personas que usan herramientas manuales cometen errores, [pero el] equipo de Schleuniger no".

A Danon le gusta especialmente la EcoStrip 9380 porque permite a los trabajadores procesar cables con precisión y repetibilidad. Además, la interfaz de usuario S.On de la máquina guarda los tipos de alambre y todos los parámetros de procesamiento para cada trabajo.

Northcomm procesa cinco tipos de cable en el 9380. Uno es un cable de cobre estañado y trenzado de 24 a 22 AWG que se usa dentro de los micrófonos de despacho para Motorola y la policía de Nueva York, y un preamplificador de micrófono para la policía de Nueva York. Otro es el cable de tres conductores (blindaje trenzado) para los brazos articulados de micrófono de calidad profesional de Northcomm.

La empresa utiliza el 9380 para procesar cable de cobre trenzado de 10 conductores para sus productos de interconexión de radiocomunicaciones. También se basa en el EcoStrip para medir y cortar cable coaxial, como RG142U y RG178, antes de introducirlo en el CoaxStrip 5500. Además, el 9380 se usa con las máquinas 200 y 5500 para producir cables para el ensamblaje IP-224 de Northcomm. , una puerta de enlace basada en el protocolo de Internet para dispositivos de radio de seguridad pública.

Danon dice que la capacidad de medir coaxial con precisión y rapidez proporciona ahorros de costos significativos a través de la reducción de desechos.

En general, las máquinas automatizadas han reducido el tiempo de producción de alambre de la empresa en un 77 por ciento y el desperdicio de alambre en aproximadamente un 10 por ciento. Antes de la automatización, Northcomm descartaba uno de cada 15 arneses en la etapa de control de calidad. Ahora, solo 0,7 de cada 100 ensamblajes tienen un defecto, y se pueden atribuir a un error o mal manejo del ensamblador.

La unidad de sobremesa UniCrimp 200 está diseñada para crimpar terminales de barril abiertos o cerrados con hasta 33 kilonewtons de fuerza de crimpado. Maneja cables de hasta 10 AWG y acepta la mayoría de los aplicadores estándar de estilo mini (mecánicos o neumáticos) para engarzar terminales de alimentación lateral y posterior.

A los trabajadores de Northcomm les gusta la máquina semiautomática CoaxStrip 5500 porque se puede programar para realizar tiras de una o varias etapas. Procesa una amplia gama de alambres y cables, incluidos coaxiales y multiconductores, con un diámetro exterior máximo de 15 milímetros, con una longitud máxima de pelado de 85 milímetros. Las cuchillas de la unidad están diseñadas para cortar limpiamente aislamiento delgado, resistente o ligeramente descentrado.

La máquina programable UniStrip 2300 pela cables que varían en tamaño de 32 a 8 AWG, pero no requiere ajustes mecánicos para procesar diferentes tamaños de cable. También maneja cables encamisados ​​de hasta 0,22 pulgadas de diámetro. Un sensor de disparo automático o un pedal opcional inician el ciclo de pelado, que puede durar tan solo 0,35 segundos.

Los aviones de combate son visual y tecnológicamente impresionantes. Su exterior muestra un diseño elegante y aerodinámico, mientras que su interior cuenta con un lujoso asiento de piloto y filas de botones de control. Sin embargo, oculto a la vista en ambas partes del avión, se encuentra el corazón de la aeronave: innumerables arneses de cables que permiten que el avión realice todas sus funciones eléctricas clave, como la navegación, el rodaje en la pista, las operaciones de radio y la iluminación operativa. y trenes de aterrizaje.

La mayoría de los fabricantes de aviones de combate ensamblan sus arneses internamente. Una de esas empresas actualizó su instalación de arneses en 2011 para mejorar la ergonomía y la productividad de los trabajadores.

Los trabajadores estaban usando piezas de madera contrachapada en marcos en A de madera para ensamblar arneses de cables complejos de 32 pies de largo con 150 puntos de terminación. Esto no solo impidió que la empresa cumpliera con la tolerancia de longitud del cable (±0,125 pulgadas en 32 pies), sino que también provocó estrés, tensión y fatiga en los técnicos. Sin la capacidad de subir, bajar o inclinar la superficie de trabajo, los trabajadores tenían que estirarse hasta seis pies para acceder a una sección del arnés durante el montaje.

El fabricante decidió discutir la situación con Proline, un proveedor que se especializa en bancos de trabajo ergonómicos modulares. Proline proporcionó a la empresa 32 bancos de trabajo de arnés de cables eléctricos modelo WHJ9648-80-EX personalizados que son ergonómicamente sólidos, óptimamente funcionales y cumplen con todas las especificaciones del fabricante del avión.

Cada banco mide 4 pies de profundidad por 8 pies de ancho, con 16 pulgadas de ajuste de altura y un rango de inclinación de 80 grados. Cuatro de los bancos están vinculados entre sí, de extremo a extremo, para manejar el arnés de 32 pies de largo, lo que da como resultado ocho bancos de trabajo vinculados que el fabricante utiliza en las estaciones de trabajo de toda la instalación.

Al sincronizar cada motor individual, los cuatro bancos vinculados se inclinan o se mueven hacia arriba o hacia abajo al unísono. Dentro de cada banco de trabajo vinculado, un banco sirve como maestro y los otros funcionan como esclavos, explica Bob Simmons, vicepresidente senior de Proline. El banco principal alberga un interruptor de relé operado por una llave de bloqueo. Si, por error humano, se designan dos bancos como maestros, todo el sistema se apaga.

El suave movimiento vertical y la inclinación facilitan que un trabajador alcance cualquier sección del arnés a la altura de los ojos o por debajo de ella. Además, cada banco de trabajo está equipado con accesorios específicamente diseñados para ayudar a los ensambladores.

Un carro de herramientas, colocado estratégicamente sobre la superficie de trabajo, cuenta con equilibradores de herramientas accionados por resorte que quitan la mayor parte del peso de las herramientas manuales de los ensambladores para reducir significativamente la fatiga. Las desconexiones rápidas para herramientas neumáticas, que también están ubicadas sobre la superficie de trabajo, nunca se extienden más allá de los marcos superiores ni obstruyen el desempeño del operador.

Otros accesorios incluyen iluminación superior y fuentes de alimentación. La iluminación elimina la fatiga visual, mientras que las fuentes de alimentación para herramientas eléctricas evitan que los cables eléctricos interfieran con el trabajo.

Desde que instaló los bancos de trabajo hace varios años, el fabricante ha agregado varios accesorios nuevos, dice Simmons. La empresa se encuentra actualmente en el proceso de expandir su operación con más bancos de trabajo Proline.

Simmons señala que los trabajadores de diferentes fabricantes de aviones también usan bancos de trabajo personalizados WHJ9648-80-EX para ensamblar arneses complejos. Otros clientes incluyen fabricantes de autobuses y camiones con cangilones, aunque cualquier tienda de arneses puede beneficiarse de las muchas características del banco.

Las ventas del M-346 han sido dinámicas en los últimos años. Para 2014, la empresa necesitaba entregar cuatro aviones por mes. Los gerentes de Leonardo se dieron cuenta de que usar su sistema de prueba de analizador de cableado existente, un Modelo 2503 de DIT-MCO International Corp., conduciría a un cuello de botella en la producción.

Ese sistema se había utilizado para probar con éxito los prototipos del M-346. Pero, con la gran cantidad de puntos de prueba del nuevo avión, el proceso de conexión y prueba del 2503 estaba resultando extremadamente laborioso.

"Los operadores no podían concentrarse adecuadamente en la aeronave", dice Giorgio Cagnin, ingeniero de sistemas de Leonardo. "Las fallas de cableado reales podrían quedar ocultas por las fallas del sistema de prueba. Era una situación peligrosa".

Cagnin y su equipo querían un sistema de prueba portátil que requiriera cables adaptadores mucho más cortos y un tiempo de conexión drásticamente reducido. Creían que un sistema de este tipo eliminaría esencialmente la probabilidad de que se rompieran los cables y se doblaran las clavijas en los cables adaptadores. Esto, a su vez, aumentaría la confiabilidad de la prueba y reduciría el tiempo de resolución de problemas.

"A menudo, en proyectos como estos, los cables adaptadores son el mayor gasto individual, mayor que el propio probador", dice Craig Edgar, gerente europeo de DIT-MCO. "Dado que las pruebas se realizan a altos voltajes, utilizan cables recubiertos de teflón, que son muy costosos".

El sistema también tenía que ser portátil para poder moverlo fácilmente cerca de la aeronave. Igualmente importante, tuvo que reducir la configuración, el tiempo de prueba y la mano de obra necesaria para conectar y operar el sistema.

Después de algunas investigaciones, Leonardo eligió el analizador DIT-MCO Modelo 2650 como la unidad base de su nuevo sistema. Los módulos de conmutación del analizador reciben señales de alimentación y control a través de un solo cable, en forma de cadena tipo margarita, para que puedan colocarse donde sea necesario.

Cagnin y su equipo decidieron agregar dos opciones al 2650 y encargaron a DIT-MCO que creara algunas características nuevas para ellos. La opción Localizador de fallas es una herramienta de diagnóstico que aísla las fallas detectadas en una parte específica de un circuito, lo que reduce el tiempo de resolución de problemas.

La conexión aleatoria permite que los cables adaptadores se conecten a cualquier conector del módulo analizador. Un chip integrado en cada conector del lado del probador identifica el adaptador para el controlador de prueba, que llama y configura automáticamente el programa de prueba.

La opción Conexión ahorra tiempo a los probadores al eliminar la necesidad de consultar cualquier procedimiento impreso al conectar los adaptadores al probador. Luego, el técnico simplemente usa una tableta para escanear el código de barras en la etiqueta del adaptador, y la utilidad de software del sistema de administración de cables (CMS) del analizador muestra exactamente dónde conectar el adaptador a la aeronave.

La tableta interactúa con el controlador a través de una red inalámbrica, por lo que los técnicos pueden llevarla consigo mientras conectan cables o solucionan fallas. CMS, que DIT-MCO creó específicamente para Leonardo, importa todo el mapeo de adaptadores y conectores de la base de datos de prueba y permite asociar hasta cinco imágenes con cada conector de prueba. La primera imagen muestra la ubicación general de la aeronave del puerto de prueba. Las imágenes siguientes permiten al operador acercar el conector y verlo en relación con el equipo cercano.

Para optimizar la eficiencia, Cagnin y sus colegas diseñaron cuidadosamente los componentes y el procedimiento utilizados para probar los arneses instalados en el jet M-346. En total, llevó poco más de un año desarrollar e implementar el nuevo sistema.

Los cables adaptadores son de color amarillo brillante para que los operadores puedan distinguirlos de los arneses de cableado de la aeronave. Esto ha reducido significativamente la confusión durante la resolución de fallas.

Para acortar los adaptadores, el equipo de Leonardo colocó 17 módulos de conmutación en puntos estratégicos cerca del fuselaje. También diseñaron soportes y pasarelas para soportar los módulos y permitir a los operadores un fácil acceso a todos los puntos de conexión de prueba.

Las pruebas con el modelo 2650 comenzaron en marzo de 2014 y Cagnin reconoce que hubo algunos problemas con las cargas iniciales del software. Sin embargo, DIT-MCO rápidamente los atendió y resolvió a satisfacción de Leonardo. También observa cómo las tabletas facilitan la comunicación entre los técnicos durante la resolución de problemas.

"Con el sistema anterior, los operadores que trabajaban en el probador y los que estaban en la aeronave tenían que gritar de un lado a otro", dice Cagnin. "Fue difícil para ellos entenderse. Ahora pueden llevar la tableta hasta el avión. Es mucho, mucho más fácil".

Antes de que el sistema Modelo 2650 entrara en funcionamiento, se necesitaban seis o siete operadores de tres a cuatro semanas, trabajando en dos turnos, para probar el primer avión de producción M-346. Ahora, Leonardo necesita solo tres operadores, y pueden conectar, probar y desconectar un avión en tres o cuatro días. El tiempo de prueba se ha reducido en un factor de cinco, con una reducción de más del 90 por ciento en horas-hombre de prueba por avión.

Coghlin Companies mostró humildad a principios de 2013 cuando sus divisiones de prototipos (DCI Engineering) y servicios de fabricación de productos electrónicos (Columbia Tech) se acercaron a Fourstar Connections Inc. para ayudar a completar la infraestructura de computación en la nube de 39 centros de datos móviles para un proveedor global líder. Las especialidades de Fourstar incluyen la introducción de nuevos productos, el diseño para la fabricación, el ensamblaje de cables personalizados y la construcción de cajas complejas.

Veinticuatro de los centros de datos están designados como Sistema 1, mientras que los 15 centros restantes se consideran Sistema 2. Cada centro de datos requería un conjunto de 300 o 400 arneses de diferentes configuraciones que se instalaron en un contenedor de 15 por 40 por 12 pies. Este contenedor, anexo a cada centro, actúa como sala de ordenadores y está dotado de capacidad de refrigeración, capacidad de memoria y distribución de energía.

En general, el proyecto requirió 13 200 arneses de cables: 7200 (24 x 300) para el Sistema 1 y 6000 (15 x 400) para el Sistema 2. Los arneses realizan el procesamiento de datos y E/S, así como también distribuyen energía. Vienen en diferentes longitudes y cuentan con varios tipos de conectores, conexiones y controles electromecánicos que requieren ensamblaje y cableado del panel.

"El proyecto, en su conjunto, nos movilizó hacia [nuevas] áreas", dice Scott Johnson, vicepresidente de gestión de inventario y cadena de suministro de Columbia Tech. "[Nosotros] habíamos sido un fabricante de nivel medio, y esto fue a una escala tan grande que tuvimos que movilizar la base de suministro para tener éxito. Pudimos aprovechar mucha actividad para Fourstar que normalmente hubiéramos hecho nosotros mismos, y funcionó. Aportó una cantidad significativa de capacidad a nuestras operaciones de la cadena de suministro, y nos ha permitido establecer diferentes modelos en el futuro".

Fourstar ensambló todos los arneses del 1 de marzo al 15 de octubre. El modelo comercial de la empresa y la experiencia anterior le permitieron cumplir con el cronograma crítico de lanzamiento al mercado, señala Johnson.

De hecho, Fourstar entregó el prototipo del Sistema 1 dentro de las cinco semanas posteriores al primer contacto entre las dos empresas. A esto le siguieron 23 conjuntos adicionales del Sistema 1 que se completaron en cuatro meses.

Se tuvo que incorporar una serie de cambios de ingeniería en los juegos de arneses del Sistema 2, según Johnson. Estos arneses eran más complejos que los del Sistema 1 e incluían unas 200 configuraciones nuevas. Fourstar empezó a fabricarlos a mediados de agosto y terminó a mediados de octubre.

Para ayudar a Fourstar a resolver los desafíos de ingeniería al principio del proyecto, Coghlin asignó a un ingeniero de DCI para trabajar en las instalaciones de Fourstar en Hudson, MA. La persona estaba allí para abordar las preguntas técnicas en tiempo real.

Fourstar, a su vez, desplegó a parte de su gente para trabajar en las instalaciones de CT y ayudarlos en todo lo posible. Ambas empresas mantuvieron contacto diario, e incluso sus empleados trabajaron los siete días de la semana durante el proyecto.

Igualmente importante, Fourstar contactó a Tornik LLC, otro fabricante de cables personalizados, y buscó tanto su experiencia como el uso de sus instalaciones de fabricación para cumplir con el cronograma. La asociación proporcionó a Fourstar la ingeniería y el diseño esenciales para las recomendaciones de capacidad de fabricación, junto con las instalaciones de fabricación en Hartford, CT y Tijuana, México, que aseguraron que los arneses se ensamblaran al costo proyectado o por debajo de este y se entregaran a tiempo.

Johnson señala que no ha habido un solo problema de calidad en ninguno de los centros de datos desde la implementación del arnés y que el cliente ha ofrecido comentarios muy positivos. Como resultado, Columbia Tech se convirtió en uno de los 10 principales nominados para el Premio a la Calidad del Presidente del cliente hace unos años entre varios cientos.

"[Nosotros] teníamos algunas competencias básicas para manejar partes de esta construcción, y buscamos a Fourstar por sus competencias y recursos básicos", concluye Jim Coghlin, director de operaciones de Columbia Tech. "[Esto] ayudó a complementar sus fortalezas, haciendo que el todo sea mayor que la suma de sus partes. Juntos, [nosotros] cumplimos con todos los plazos y objetivos de costos, y superamos las expectativas del cliente".

Jim es editor sénior 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.