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Identificación del Cable en Línea

Identificación del Cable en Línea
01.07.2010
Por Pete Doyon, VP de Gerencia de Productos, Schleuniger, Inc. Presentado en varias publicaciones en 2010.

Introducción

Muchos fabricantes originales requieren que cada uno de sus cables utilizados en sus productos sea claramente identificado ya sea con una marca o etiqueta. Para algunos mercados, como lo son el militar o aeroespacial, la identificación del cable (o “ID del cable”) es imperativo y el proceso está determinado por estrictas especificaciones como lo son la SAE AS50881 (antes MIL5088L). Para otros, la decisión de usar el “ID del cable” es voluntario.

Los cables y alambres se pueden identificar como parte de un proceso “en línea” mientras se miden cortan y desforran a la longitud deseada por el equipo automático. Alternativamente, el “ID del cable” se puede aplicar utilizando un proceso manual o semiautomático. La información de este artículo está limitada al proceso de identificación del cable en línea. Este artículo le describirá que tipo de información es típicamente marcada en los cables, conceptos para mejorar la productividad, que tipos de sistemas están disponibles y los pros y contras de cada uno.

Porque se utiliza el “ID del cable”

El ID del cable se utiliza para identificar cables individuales a lo largo de la vida del producto, desde el ensamble inicial del producto, las pruebas, hasta el mantenimiento del producto años después. Los requerimientos claves de la identificación son legibilidad, permanencia y resistencia a la abrasión. Para cumplir con esos requerimientos, el método de identificación utilizado debe ser el más apropiado para el medio ambiente donde el producto se utilizará.

Usos Típicos del la Identificación del cable

Identificación de la Terminal

El uso más común del ID del cable es la identificación de la terminal. Esta marca claramente identifica que terminal se prensará a la punta del cable, conector, etc. La identificación de la terminal previene cualquier conexión errónea durante el ensamble de arneses, ensamble de productos y pruebas así como también cuando se de mantenimiento al producto.

Trazabilidad

Muchas industrias requieren trazabilidad de los componentes del producto y los sub ensambles. Los logotipos de las compañías, números de serie y códigos de fecha se pueden marcar o etiquetar directamente en cada cable para ayudar a la trazabilidad. Esto es especialmente común en ensambles costosos a los cuales se les ha realizado revisiones de desempeño eléctrico o alguna otra prueba. Si hubiera alguna falla en campo o algún reclamo de garantía, ésta clave única hace posible rastrear un ensamble en particular y compararlo con el reporte de prueba original.

Código de Barras

Varios de los métodos para el marcado del cable permiten imprimir códigos de barras directamente en el cable o en etiquetas que se aplican en el cable. Hay un límite práctico cuando se utilizan códigos de barras, no es recomendado utilizarlo en cables con diámetros menores a 2.5mm ya que el lector de código de barras puede no alcanzar a leer el código.

Logotipos

Algunas compañías gustan de diferenciar sus arneses marcándolos o etiquetándoles con su logotipo, marca o alguna otra impresión que los caracterice. La mayoría de los métodos de identificación (exceptuando el estampado por calor) ofrecen esta posibilidad.

Conceptos de identificación del Cable para Optimizar su Productividad

Lean Manufacturing en Arneses de Cables

La identificación del cable puede tener un alto costo/beneficio, especialmente cuando haya mucha variedad y volúmenes bajos como puede ser el procesamiento de arneses de uno en uno. Equipos de procesamiento de cable totalmente integrados a PCs pueden producir todos los diferentes cables que se necesiten para producir un arnés de cable. Comúnmente todos los cables se apilan en el depósito en un apilador de cable. Sin la ID del cable, sería difícil identificar cada uno de los cables individuales y saber a dónde van. Al marcar o etiquetar cada cable, un operador puede fácilmente identificar la punta “Desde” y “Para” cuando guie los cables en el tablero de arneses. Si no hay marcas o etiquetas, el operador primero debe identificar cual cable es cual (por longitud total, color, longitud de desforre, terminales, etc.) para después ver un diagrama o alguna otra referencia para determinar dónde va cada punta. Habiendo identificado la terminal en cada punta del cable sería como tener instrucciones de la posición al alcance de las manos del operador.

Un Solo Color de Cable vs Muchos Colores de Cables

En aplicaciones de bajo volumen alta variedad, la clave del éxito es reducir el tiempo que toma hacer cambios o ajustes al mínimo absoluto. En las aplicaciones del procesamiento de cable, cada cambio de color de cable puede tomar desde uno a varios minutos. Reduciendo el número de colores de 10 a 1, la frecuencia de los cambios y por lo tanto la mano de obra se puede reducir un 90%, Si se permite utilizar cable blanco etiquetado en lugar de muchos diferentes colores esto puede significar ahorros cuantificables. Algunas aplicaciones están reguladas por especificaciones y códigos los cuales definen colores particulares que deben utilizarse. Un ejemplo es el cable de conexión a tierra en los equipos eléctricos que debe ser verde o verde con una línea amarilla. Sin embargo muchas otras aplicaciones y circuitos permiten utilizar cualquier color de cable. Si lo permite el fabricante del producto y las especificaciones aplicables, hay muchos beneficios que se pueden obtener de reemplazar muchos colores de cable a utilizar sólo uno.

Algunos de los beneficios incluyen:

  • La reducción de la frecuencia de cambios; ahorra mano de obra
  • Compra del cable en volumen (carretes mas grandes o barriles) a un costo por unidad menor
  • Reducción del costo de inventario del cable
  • Todos los cables se pueden marcar con la misma tinta o color de pasante
  • Barriles o carretes grandes ofrecen menor “memoria” en el cable,  brindando un procesamiento más consistente

Si el arnés del cable para un producto en particular se diseño originalmente con diferentes colores, una alternativa puede ser utilizar únicamente cable blanco e imprimir el color al cual reemplaza en el cable. Por ejemplo la palabra “Rojo” impresa cada 10cm a lo largo del cable en lugar de utilizar el cable rojo. Además, se puede imprimir también el número del circuito en el cable para distinguirlo de otros cables blancos que tengan la leyenda “Rojo”. Utilizar un solo color de cable(o sólo algunos) en una línea de procesamiento integrada le ahorra dinero y tiempo, especialmente en aplicaciones de bajo volumen alta variedad.

Marcado de la Punta vs Marcado Continuo

El marcado de la punta se utiliza típicamente para la identificación de la terminal, como se mencionó anteriormente en este articulo. El marcado continuo se puede utilizar además del marcado de la punta para brindar más información en intervalos predeterminados a lo largo del cable o del ensamble. La nomenclatura típica incluye el número de parte del cable o del circuito y se repite cada 3 ó 6 pulgadas ó inclusive más a lo largo del cable. Esto hace posible identificar cables particulares en cualquier lugar a lo largo de su longitud cuando se de mantenimiento. Si una marca en particular es difícil de leer, otra marca estará localizada a sólo unas cuantas pulgadas de distancia.

Marcado en movimiento

Como el marcado láser, la inyección de tinta se hace en movimiento, eje. Cuando se esté procesando el cable. El beneficio es que el cable no tiene que parar durante el proceso de marcado, por lo tanto la velocidad de producción de la máquina de procesamiento no se reduce en absoluto. El marcado continuo es más apropiado para equipos de inyección de tinta u otros métodos que puedan hacerse en movimiento. Para el etiquetado, estampado de calor y marcado por transferencia térmica directa, el cable se debe detener, por lo tanto, es mejor limitar estos métodos únicamente al marcado de la punta del cable.

Software para el Manejo de Listado de Cables

Para alcanzar el beneficio máximo de la identificación de cable en línea, algún tipo de Software para el manejo de listado de cables (WLMS por sus siglas en Ingles) es necesario para controlar el sistema de procesamiento de cable y el sistema de marcado del cable. El sistema WLMS se utiliza para dar seguimiento a los parámetros de procesamiento para cada cable que será producido. Los parámetros típicos incluyen el tipo de cable, tamaño, longitud total, longitudes del desforre, texto a marcar y posición del mismo. El WLMS sincroniza las funciones del equipo de procesamiento del cable y la marcadora, incluyendo cambios automáticos del texto (dependiendo del método de marcaje utilizado). Todos los cables de un arnés en particular se pueden producir en secuencia sin ninguna intervención por parte de un operador. Ya que todas las funciones están sincronizadas, no hay desperdicio de cable cuando el sistema cambie de un cable a otro dentro de la lista de procesamiento. El listado de cables se puede ordenar por tamaño/tipo/color del cable. De esta manera, el único momento que el sistema tiene que detenerse es cuando el operador tenga que cambiar el tamaño, tipo o color  del cable.

Métodos para la identificación del Cable

Estampado de Calor

El marcado de cable por estampado de calor es el método de identificación más antiguo. Del lado positivo, es uno de los métodos más económicos y las marcas son bastante legibles y permanentes. Además del marcado por láser, es uno de los pocos métodos de marcado que puede producir una marca permanente en el aislante de Teflón. Es también sencillo cambiar el color del pasante de impresión, haciendo muy sencillo marcar cualquier color de aislante. Del lado negativo, el cable debe permanecer quieto mientras el proceso de estampado toma lugar (aproximadamente 1 seg. Por ciclo) por lo tanto reduciendo la capacidad de producción. Cambiar el texto requiere de una operación manual en la mayoría de los sistemas, lo que significa que el marcado por estampado de calor no es un candidato ideal para producciones de bajo volumen alta flexibilidad. Algunas especificaciones requieren que se haga una prueba de chispa después de la impresión por estampado de calor para verificar la integridad del aislante.

Etiquetado

Los nuevos equipos de etiquetado ofrecen tecnología de impresión y aplicación, logrando la posibilidad de utilizarlos en sistemas de procesamiento de cable en línea. Ofrecen alta resolución de impresión (300+dpi) y capacidad de impresión en múltiples líneas. Como con el estampado de calor, el cable debe permanecer quieto durante el proceso de etiquetado (4 a 5 seg. Por ciclo), lo que también reduce la capacidad de producción. En general, el costo de las etiquetas es más alto que los otros métodos de identificación del cable. Sin embargo, la capacidad de imprimir logotipos, múltiples líneas de texto, código de barras, etc. En un paquete laminado puede justificar el mayor costo de aplicación. El aplicar etiquetas como parte de un sistema de procesamiento en línea es menos laborioso que imprimir etiquetas para después aplicarlas en una operación secundaria.

Transferencia Térmica Directa

La transferencia térmica directa es casi un recién llegado al marcado de cable. En lugar de utilizar la tecnología de transferencia térmica en etiquetas (vea etiquetado arriba), el sistema de transferencia térmica marca directamente en el cable. Como en el estampado por calor o el etiquetado, el cable debe permanecer quieto durante el proceso de marcado. El tiempo por ciclo es ligeramente mayor que el estampado de calor, aproximadamente 1 a 2 segundos. Una ventaja del marcado por transferencia térmica sobre el etiquetado es que el costo por marca es mucho menor ya que no hay necesidad de adquirir etiquetas. Una función única se utiliza para girar el cable y permitir una mayor circunferencia de impresión. Como el estampado de color, los pasantes de impresión se pueden cambiar fácilmente lo que hace posible imprimir en todos los colores de aislante.

Inyección de Tinta

Los sistemas de marcado por inyección de tinta utilizados para la identificación de cables son del tipo de inyección continua (CIJ). Los nuevos modelos de impresoras de inyección de tinta son más simples, rápidas y más confiables  que sus predecesores. Cuentan con ciclos que se encienden/apagan automáticamente con un mucho mejor control del proceso. Utilizan significativamente menos composición de solventes por unidad de tiempo, brindando menor olor y una mayor calidad del aire.

El marcado por inyección de tinta se puede utilizar en la mayoría de los tipos de aislantes excepto en Teflón PTFE. La resistencia a la abrasión y permanencia es excelente en la mayoría de los tipos de aislantes de PVC. Siempre es más recomendable para el cliente imprimir muestras de su cable para que puedan determinar si los resultados cumplirán con los requerimientos de su aplicación. Dependiendo del sistema de hardware y software, otras funciones pueden estar disponibles al usuario. El usuario puede seleccionar el tamaño de la letra para igualarlo al tamaño de su cable. El formato de texto estándar es horizontal pero es posible cambiarlo a vertical, también conocido como la orientación “torre”. Se pueden programar también códigos especiales para imprimir de manera automática la hora, fecha o un número de serie distinto en cada cable. Esto es muy útil para la trazabilidad de la producción. Los atributos del texto como la Negrita, subrayar o el texto inclinado son también una posibilidad. El espejo es también una característica útil la cual gira el texto 180 grados en una punta. Esto es algunas veces necesario para asegurar que todos los textos marcados tengan la misma orientación en el desforre, como en el caso de un cable jumper de un panel de control.

Se han desarrollado nuevas formulas de tintas específicamente diseñadas para las aplicaciones de arneses. Estas tintas permiten mayores  velocidades de impresión, mejor desempeño así como también perfeccionamientos en el solvente y en la resistencia a la abrasión. Los colores básicos son blancos y negros, aunque también hay otros colores disponibles. Las tintas negras tienen un colorante base mientras que las tintas blancas son pigmentadas. Las impresoras de colorante base tienden a ser más simples y más confiables, por lo tanto es más recomendable intentar estandarizar con tinta negra o con cables de colores claros.

El rango de tipos de aislantes que se pueden marcar de manera exitosa utilizando una impresora de inyección de tinta se puede expandir con procesos adicionales como lo es el pre tratamiento de plasma y curado de UV en tintas que se pueden curar por UV. No obstante este paso de procesamiento adicional agrega costo y complejidad al sistema.

Láser

Hay un número de diferentes recursos láser que se utilizan en el marcado de cables. Por mucho, los más comunes son los que producen longitudes de onda dentro del espectro de los rayos UV. El marcado por láser UV principalmente es utilizado para aplicaciones militares o aeroespaciales. Estos métodos de marcado producen marcas superiores y permanentes, inclusive en cables con aislante de teflón. Para que el marcado por láser UV funcione de manera satisfactoria, el aislante del cable tiene que tener suficiente cantidad de Dióxido de Titanio (TiO2) en su composición para que el cambio de color tenga lugar.

Afortunadamente, la mayoría de los aislantes del cable utilizados para aplicaciones militares o aeroespaciales tienen una cantidad adecuada de TiO2 en ellos. Como el marcado por inyección de tinta, el proceso del marcado por láser toma lugar mientras el cable esta en movimiento lo cual permite mejores capacidades de producción que el estampado por calor o el etiquetado. El marcado por láser en aplicaciones comerciales no es tan común ya que no funciona tan bien en la mayoría de los aislantes comerciales como lo es el PVC. Los sistemas de marcado por láser tienen un rango de precio desde $100 mil hasta $ 500 mil dólares o más.  Los sistemas más costosos pueden correr a mayor capacidad de producción mientras que los sistemas básicos son comúnmente usados para producciones de bajo volumen y trabajos de reparación.

Conclusión

Conforme los arneses de cables y los ensambles de cables se hagan más y más complejos, la identificación apropiada para cada cable individual es crucial durante el ensamble del arnés, el ensamble del producto, pruebas así como durante los servicios. Hay muchos métodos para identificar el cable y cada uno tiene sus propios pros y contras. Seleccionar el mejor sistema para una compañía y aplicación  en particular requiere de una revisión exhaustiva incluyendo:

  • Especificaciones aplicables
  • Los tipos de aislantes a marcar
  • La información que se necesite marcar (número de caracteres, logos, etc.)
  • Tamaños típicos de los lotes
  • Velocidad de procesamiento
  • Costo por marca

De acuerdo con los principios de la manufactura Lean, el tamaño del lote ideal es de cantidad uno. Un sistema de procesamiento / marcado completamente integrado puede producir un cable en particular por demanda en cada ocasión o bien todos los cables que sean necesarios fabricar para construir un arnés completo. Esto brinda menores tiempos de ajuste y todos los beneficios que trae consigo el flujo de procesamiento por pieza.

Comparación de los Sistemas de Procesamiento de Marcado en Línea

Proceso de MarcadoTiempo por  Ciclo (seg)ProsContras
Estampado por Calor1Sistema más económico para la identificación del cableEl cable tiene que parar para su procesamiento
  Marca cables con aislantes de Teflón y TefzelEl tamaño de los caracteres en el disco debe ser del mismo tamaño que el cable – no es tan fácil de cambiar los discos de impresión
  El pasante de marcado está disponible en muchos colores – fácil de cambiarPuede dañar el aislante si los parámetros no son correctos
  Capacidad completamente alfanuméricaEl radio de los caracteres del disco debe ser igual al radio del cable en tamaños pequeños
Etiquetado4 - 5Resolución de impresión 300 dpiEl cable tiene que parar para su procesamiento
  Es posible marcar en más de una líneaMayor tiempo por ciclo comparado con los otros métodos
  Impresión y aplicación en un cicloCosto más alto por marca
  Múltiples tipos de etiquetas y tamaños disponibles 
  Etiquetas laminadas que protegen el marcado 
  Es posible imprimir Logos y códigos de barras 
Transferencia Térmica Directa1 - 2Resolución de impresión 300 dpiEl cable tiene que parar para su procesamiento
  Es posible marcar en más de una líneaRequiere de bastantes ajustes cuando se cambie las corridas
  Marca directamente en el cable 
  Es posible imprimir Logos y códigos de barras 
Inyección de Tinta0Marca el cable en movimientoNo se puede cambiar fácilmente de color
  Marca cables con aislantes de Teflón y TefzelLa tinta y el solvente tienen base MEK
  Se puede sincronizar completamente con el sistema de procesamiento de cable 
  Tinta disponible en diferentes colores 
  Puede marcar un amplio rango de tamaños de cables 
  Es posible imprimir Logos y códigos de barras 
Láser0Marca el cable en movimiento* (únicamente lo sistemas más completos)Sistema más costoso para la identificación del cable
  Marca cables con aislantes de Teflón y TefzelMarca un rango limitado de tipos de aislante
   La velocidad de producción es lenta a excepción de los sistemas más costosos