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INS1ITUTO Tlcxor.Omco y DI ESTUDIOS SUPERIO:RIS DI MONTl:RIIY CAMPUS ESTADO DI M:t>aco
DIVISitD DI GUDOADOS E I:.IVESl'IGACIO• DIIECCIO• DE HAES?llAS E• IJ'GE:IIEllA
DISEÑO DE SISTEMA POSICIONADOR Y DE SUJECIÓN EN BANDA TRANSPORTADORA
Tesis para optar el grado de Maestro en Sistemas de Manufactura presenta
FELIPE JIMÉNEZ LUIS
Asesor: DR. PEDRO LUIS GRASA SOLER
Comité de tesis: Dr. JAROMÍR ZELENf M. en C. JUAN CARLOS PEDROZA
Jurado: Dr. JAROMÍR ZELENY, Presidente
1 ,,: 1: ¡
Dr. PEDRO LUIS GRASA SOLER, Secretario M. en C. JUAN CARLOS PEDROZA, Vocal
Atizapin de Zaragoza, México, abril de 1995
INTRODUCCIÓN
El reciente desarrollo que se ha venido dando en las herramientas,
portaherramientas e insertos para herramientas para las operaciones de fresado,
taladrado y torneado, ha abierto nuevas aren de aplicación para la mayorfa de las
tecnologfas de maquinado con maquinas de CNC. La geometrfa de nuevos tipos de
herramienta y portaherramienta para insertos de corte comúnmente involucra una
variedad ilimitada de superficies inclinadas y curvas, que pueden ser ampliamente vistas
en cualquier otra tecnologfa de grupos de piezas de trabajo. El maquinado efectivo con
NC de éstas superficies solo pueden llevarse a cabo en tomos altamente flexibles con
CNC, centros de torneado de CNC y en centros de maquinado multieje (5 ejes) para las
operaciones de fresado.
Los portaherramientas y las herramientas son en el presente desarrolladas en base
a sistemas de construcción de bloques con un arto grado de intercambiabillctad y con la
posibilidad de combinar y reagrupar los elementos del bloque para obtener las
configuraciones optimas de herramientas para aplicaciones particulares. Esto representa
una situación extremadamente favorable para la aplicación de TECNOLOGÍA DE
GRUPOS enfocada a la producción de portaherramientas y elemento de herramienta.
Este trabajo le da atención especial a la utiHzación de superficies estandar de sujeción de
los portaherramienta y de los elementos de las herramientas como bases tecnológicas
para su producción automattca y flexible.
1
El laboratorio de control numérico, que ha sac:10 estabiecido junto con ei departamento de sistemas de manufactura de la División de graduados e Investigación
del ITESM-CEM ésta equipado con maquinas altamente progresivas de CNC,
manipuladores y con una maquina de medición de coordenadas. El analisis de los
parámetros tecnológicos de las máquinas instaladas han mostrado resultados favorables
con respecto a las demandas acerca de tecnología de herramientas antes mencionadas.
El equipo instalado puede evidentemente fonnar una buena base para el desarrollo de
una CELDA ROBOTIZADA DE MANUFACTURA PARA PRODUCCIÓN
EXPERIMENTAL AUTOMATIZADA DE HERRAMIENTAS. Las máquinas instaladas que
nos dan la pauta a seguir con está idea son en primer lugar el centro de maquinado de 5
ejes con cambiador de pallet automático y en segundo lugar, el tomo de 2 ejes de CNC
con 12 herramientas los cuales pueden ejecutar todas las operaciones tecnológicas de
mayor importancia. Ya que prácticamente no tienen ninguna limitación en cuanto a la
complejidad de las superficies a maquinar de las partes de herramienta y pueden ser
convertidas en estaciones básicas de producción para una celda flexible con
almacenamiento y manipulación automática de piezas de trabajo rotativas y prismáticas
de la tecnología de grupos de herramientas y portaherramientas.
Este trabajo se enfoca principalmente a la adaptación de los sistemas
transportadores de bandas ya existentes en la celda de manufactura para el transporte de
piezas de trabajo que estarán en constante flujo dentro del sistema durante el proceso de
maquinado de las herramientas y portaherramientas, Aquí se propone una opción para el
manejo de estás piezas buscándose en todo momento un mejor aprovechamiento de los
reanos ya existentes y tomando en cuenta crtterios tales como la economía, diseno,
calidad, etc. Esta adaptación sera hecha en base a utilizar de mejor manera los equipos,
buscándose obtener adema una comunicación directa con el resto de los equipos
existentes dentro de la celda. Esto se genera a partir del concepto de sistema flexible que
dice:
"Se denomina manufactura flexible de producción a aquel formado por maquinas e
instalaciones técnicas, enlazadas entre sí por un sistema común de transporte y control,
de forma que exista la posibilidad, en un determinado margen, de realizar tareas diversas
correspondientes a piezas diferentes sin necesidad de interrumpir el proceso de
producción para el reequipamiento del conjunto"
En vista de esta definición la importancia del trabajo ya que lo que pretendemos es
obtener este enlace común entre los componentes del sistema por medio del sistema de
2
3
transporte, y ademas buscamos con esto tener un sistema de abastecimiento de materia
prima y de almacenaje de piezas ya maquinadas, a fin de mantener el proceso productivo
constante durante un periodo prolongado de tiempo sin necesidad de intervención de
ninguna especie.
Se debe de hacer referencia a que este trabajo es solo una parte de un proyecto
de mayor magnitud en el que intervienen no solo los sistemas transportadores de bandas,
sino todos los elementos constitutivos de la celda, teniendo todos estos trabajos un
objetivo común, el de lograr hacer trabajar la celda de manufactura de manera
completamente automática para la obtención de herramientas y portaherramientas
tomando como base la tecnología de grupos.
Introducción
1.Conceptos
1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.3.1
1.1.3.2
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.5.1
1.2.6
1.2.6.1
1.2.6.2
1.2.6.3
1.2.7
1.2.8
1.2.9
1.2.10
1.2.11
1.2.12
1.3
INDICE
Manufactura flexible, 7
Sistemas de fabricación, 11
Sistemas de producción Integrados por computadora, 12
Sistemas flexibles de producción, 13
Celdas flexibles, 16
Componentes tecnológicos de una celda flexible de
fabricación, 18
Manejo de materiales, 20
Tipos de necesidades de manejo de materiales, 21
Sistemas de vehículos guíados autométicamente, 24 Transportadores, 24
Seleccionando el sistema de manejo de materiales
adecuado,26
Estaciones de trabajo, 30
Estaciones de carga y descarga, 31
Equipos de transporte de piezas de trabajo, 31
Pallets, 32
Insertos, 32
Herramientas, 33
Transporte de herramientas, 33
Robots, 33
Almacenaje de espera en las estaciones de trabajo, 34
otras lnstalaclones de almacenaje, 34
Operadores humanos, 34
Control computarizado, 35
Tecnología de grupos, 35
4
1
7
2. Cono
2.1 2.2 2.3
3. Proyecto
3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.1.1 3.3.1.2 3.3.1.3 3.3.1.4 3.3.1.5 3.3.1.6 3.3.1.7 3.3.1.8 3.3.2 3.3.2.1 3.3.2.2 3.3.3
4. Planos
4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4
Proceso de fabricación, 39
Dimensiones, 43 Etapas de maquinado, 44
Disposición actual, 47 Disposición propuesta, 48 Elementos constitutivos, 52 Pallet, 52 Base de pallet, 53 Inserto de pallet, 5-4
Poste del Inserto, 5-4
Tuerca del poste, 55 Soporte para guias y poste, 55 Poste para U, 55 U, 55 Guras, 56 Elementos de conexión cuerda y poleas, 57 Base de poleas, 57 Mesa de rodamientos, 58 Equipo de control, 59
Pallet armado, 61 Base de pallet, 62 Inserto, 65 Poste, 69 Tuerca, 71
5
38
47
80
4.1.5
4.1.6
4.1.7
4.1.8
4.2
4.2.1
4.3
4.3.1
4.4
5. Costo
5.1
5.1.1
5.1.2
5.1.3
5.1.4
8. Concluslones
Bibliografía
Soporte para guias y poste, 73
Poste para U, 75
U, 77
Guías, 79
Mesa de rodamientos, 81
Simulación paso del pallet, 82
Torre,83
Flecha de torre, 84
Dedos de gripper, 85
Costo, 87
Pallet, 88
Mesa de rodamientos, 88
Torre,89
Conjunto, 89
6
87
91
93
7
1 CONCEPTOS
En vista de que este trabajo hace mención de tópicos tales como manufactura
flexible, tecnología de grupos, celda de manufactura, etc., Es necesario hacer mención de
estos conceptos así como también de algunos principios en los cuales se fundamentan
los resultados de este trabajo. Se incluyen no solo los conceptos antes mencionados sino
algunos otros conceptos como es el CIM el cwll esta estrechamente relacionadas con las
tecnologías actuales de producción.
1.1 MANUFACTURA FLEXIBLE
Las caracterfsticas de un sistema de fabricación destinado a la producción de una
cantidad (programada) de determinados tipos de piezas, astan condicionadas por las
características de todos los componentes que forman el sistema, aar como por las
características de la unión estructural existente entre los miamos. Como componentes del
sistema han de ser considerados, junto a maquinas e Instalaciones, procedimientos de
fabricación y programas de fabricación. La unión estructural ha de ser considerada tanto
en su aspecto flsico como funcional.
8
Desde otro punto de vista, un sistema de fabricación puede estar destinado a la producción de un tipo determinado de pieza, o un espectro de estas. Puede igualmente
ser automático o trabajar en forma convencional, valiéndose en gran medida, de la
aportación de trabajo realizada por el hombre.
La tendencia clásica de optimizar la utilización de los factores tradicionales de la producción, hombre-máquina-material, esti siendo radicalmente renovada, en la
actualidad, por la introducción de otros nuevos e importantes aspectos a considerar,
como son: el energético, la diversificación de producto, las variaciones de la demanda en
sus aspectos cuantitativo y cualitativo, la minimización de stocks, la uniformidad y garantra
en la calidad de producto fabricado, etc. Todo ello ha dado lugar a la aparición de un
nuevo concepto o tipo de producción que persigue, no sólo el dominio de cada máquina
aislada y de cada proceso parcial, sino el dominio de todo el sistema de fabricación, en lo
referente a sus componentes y a la conexión funcional de los mismos; su flujo de material
y su flujo de información.
La solución adoptada para conseguir tales objetivos incluye dos medidas. Por una
parte, la implantación en el sistema de una estrategia de control de tipo distribuido, basada en una red de minilmicrocomputadoras, en la utilización de maquinas y
dispositivos controlables por computadora y en el establecimiento de una unión
informática. en segundo lugar, la implantación de técnicas avanzadas de fabricación,
basadas en un alto grado de automatización, compatible con una considerable flexibilidad
y productividad del sistema.
Mediante el nuevo concepto de fabricación, conocido como manufactura flexible, se consigue una solución de compromiso entre las cuatro caracteñsticas fundamentales en todo sistema de producción: automatización, flexibifidad, productividad y optimización
de costos.
Idealmente, serra deseable un alto grado de automatización para abaratar el producto; una gran flexibilidad, para poder fabricar series medianas y pequenas de piezas
con un costo semejante al de las grandes series y para poder ofrecer familias de un
mismo producto sin incrementos apreciables de precio y, finalmente, un considerable
grado de coordinación entre todos los medios implicados en el proceso de producción
(maquinaria, instalaciones, elementos de gestión, etc.), para lograr optimizar la actuación
global.
9
Las sistemas flexibles de producción, FMS (Flexible Manufacturing Systems),
consiguen, en gran medida, trabajar en condiciones próximas a las consideradas como
ideales. El concepto de FMS fue introducido por Dolezalek en 1967 y los primeros
sistemas flexibles de fabricación se pusieron en funcionamiento al final de los anos
sesenta. Fueron una consecuencia lógica del enorme desarrollo experimentado por las
técnicas de control numérico y los mini/microcomputadoras. Aunque no existe acuerdo
unánime sobre la definición de sistemas flexibles de producción, una de las más
difundidas es la siguiente:
"Se denomina sistema flexible de producción a uno formado por máquinas e
instalaciones técnicas, enlazadas entre sJ por un sistema común de transporte y control,
de forma que exista la posibHidad, en un determinado margen. de realizar tareas diversas
correspondientes a piezas diferentes sin necesidad de interrumpir el proceso de
producción sino para el reequipamiento del conjunto".
El elemento determinante del sistema es la flexibilidad; en el sentido de permitir la
fabricación, sucesiva y sin interrupciones, de espectros de piezas, sin requerir un proceso
adicional de equipamiento y reestructuración de máquinas e instalaciones.
Junto a las ventajas presentadas, es necesario destacar que, un grado de
automatización tan elevado como el que se, requiere en un FMS necesita de un gran
esfuerzo en la preparación del necesario y adecuado software, especialmente si se desea
realizar un control riguroso del desarrollo del proceso.
Los sistemas flexibles de producción astan concebidoe, fundamentalmente, para
servir a la fabricación por lotes de tipo medio o pequeno; su posición dentro del contexto
de los actuales sistemas de fabricación esta reflejada en la fig 1
Magnitud del lote Simi~tud de pimes
Línea transter rígido
Alto
Fabricaci6n en aeriel peque~,
Meda
F~ alpu
Baia
s ill:ema llmable de tablar.i6n
Fabricacidn en :saienurillidm
Medio Ato
Flg. 1 Don*1lc> de utlr.actón de lo& dlstlrtos sistemas de fabr1cación
10
La productividad méxlma se consigue con le linea trensfer de unlOn rfglda, o con
méquJnas especiales. Esté clase de sistemas est1Jn pensados para la fabrlcaclOn de gran
número de piezas Iguales, o con muy llgeras var1antes. Las lineas transfer de enlace
flexible entre sus elementos cubren la gama de fabrlcaclOn de piezas de caraderrsttcas
geométricas y tecnol6glcas bastante parecidas en lotes de Upo medio o grande.
Ambos ststemn esfjn estrechamente llgados al espectro de piezas a fabricar de
modo que, variaciones en el mlmero de piezas a producir o en el tipo de las mismas
pueden realizarse llnlcamente a través de una reconflguraclOn o reequlpamlento del
sistema.
Frente a estos sistemas se encuentra el proceso de fabrlcaclOn especfftca en taller,
que ofrece una alta ftexlbllldad con el Inconveniente de un costo elevado por pieza.
11
Ninguno de los sistemas contemplados pueden atender a la fabricación por lotes
de piezas de tipo medio con costo aceptable y flexibilidad adecuada para producir un
espectro de piezas suficientemente amplio, que se adapte a las exigencias actualmente
impuestas por las rapidas variaciones del mercado.
Para cubrir tal laguna se desarrollaron los FMS, que unen junto a una fabricación
altamente automatizada una fabricación flexible en serie
1.1.1 SISTEMAS DE FABRICACIÓN
En un sistema de fabricación, contemplado desde los aspectos propios de la
tecnología que nos ocupa, cabe distinguir dos etapas fundamentales: la del maquinado o
conformación y la de montaje o ensamblado.
En la etapa o proceso de conformación, piezas de materiales diversos son
maquinadas según especificaciones geométricas concretas o adecuadas en sus
características ffsicas, de forma que puedan servir como componentes para ser
montadas en la segunda etapa y dar lugar a productos específicos.
Un sistema de fabricación puede definirse en función de su estructura formal, su
entorno y sus limitaciones respecto del tiempo. La estructura esti formada por una serie
de elementos del sistema y las relaciones existentes entre los mismos. como en todo
analisis, conviene poner en este caso un límite al sistema de fabricación separandole de
su entorno. Entre ambos existen una serie de ligazones, denominadas operandos de
entrada y de salida. Las limitaciones respecto del tiempo se refieren a la duración de sus
elementos y relaciones y, también, a la posible variación del tipo de fabricación a realizar.
La estructura de los modernos sistemas de fabricación suele ser en forma de
celda, de forma que, a través de mallas pueden configurarse subsístemas y macrosistemas. La unidad autónoma de fabricación de tamano mas reducido es la celda
que puede ser considerada como un sistema elemental de fabricación capaz de realizar
una determinada tarea.
Los operandos de un sistema de fabricación dan lugar a un flujo de información, un
flujo de material y un flujo de energía. Como operandos materiales de salida cabe
1 2
considerar tanto piezas y propiedades de materiales, como componentes complejos,
módulos constructivos o productos completos.
Las ·estructuras de producción son determinadas por las propias características de
ésta producción sobre almacén o bajo pedido, fabricación de piezas aisladas en serie o
en masa. En el caso de la fabricación en serie la solución óptima se consigue a través de
la flexibilización; en el caso de la fabricación en masa mediante la especialización.
La complejidad de los sistemas de fabricación aumenta lógicamente, en función de
las prestaciones solicitadas. Un caso concreto es el de los modernos sistemas de
fabricación controlados por computadora con sistema integrado de información, CIM
(Computar lntegrated Manufacturing).
1.1.2 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN INTEGRADOS POR COMPUTADORA
En este tipo de sistemas las posibffidades que ofrece el tratamiento de la
información mediante computadora son utilizadas, no solamente para controlar el proceso
de fabricación, sino también para controlar el conjunto del proceso de producción,
considerado como un sistema cerrado. Para lograr tal fin, los sistemas CIM se valen de
computadoras situadas en las diversas areas relacionadas con el proceso de producción;
desde la planificación de la producción, pasando por el diseno y fabricación del producto,
hasta las pruebas para asegurar la caHdad del mismo.
La flexibilidad se consigue mediante el acoplamiento y sincronización del flujo de
datos e información con los medios automatizados de fabricación, transporte y almacenamiento a travk de redes locales LAN (Local Area Network), que permiten
realizar la conexión, vra computadoras, entre los diversos subsistemas.
En síntesis, puede decirse que el proceso de producción de un determinado
producto en un sistema CIM, comprende una serie de acciones que pueden agruparse en
los cuatro siguientes bloques funcionales:
a) de ingenierra, para el desarrollo y proyecto del producto y la elaboración de la
documentación y planos necesarios para su fabricación.
13
b) de control del programa para llevar a cabo la fabricación del producto (logística).
c) para realizar el control y supervisión de las diversas tareas que constituyen el proceso
de fabricación propiamente dicho.
d) para la ejecución del programas a fin de asegurar la cantidad de producto fabricado.
Todos los bloques han sido plasmados en el esquema funcional bésico
representado en la fig. 2
CAD Plarñ:ación gamrel E~ionn Desanolo de la prDlbx:i6n
. Proyecto Datos de Acpre_,.Kión c.--1
~
l ,
Dalos
CAP f'AQ PPC PlanilicaciOn de s~,. Planiñc«i6n 'J control del Dalrlllbele
la f ablicaci6n gar..tia de la progrlm9 de prorucción PlonH de npcc- caided flogÍ.G) ci6n 'J medida
'• Dalos edado de ~--.N~ real dela Planee lrablio
Dato.para e~ ·~ .. l)IOCU:ión Piara illoec. ,.
Dalo&de CAM c.--1 Como11 ~ de llllabricaci6n --A~ .11 lr••1im'II, ... _~·., de datgs
Fig. 2 Escp9fflll fWICianal de l.l'I siltema con CIM
1.1.3 SISTEMAS FLEXIBLES DE PRODUCCIÓN (FM8)
En la actualidad puede decirse que los diversos FMS existentes han sido
concebidos y disenados para realizar tareas de fabricación bastante concretas localizadas
sobre objetivos que, en gran medida, dependen de la configuración geométrica, tamano y volumen de producción de las piezas a ser maquinadas, o del concepto seguido en el
14
proceso de producción. Tal circunstancia ha dado lugar a la aparición de una gran
variedad de sistemas, lo que representa un grave impedimento para establecer una
clasrficación clara y sistemática de los mismos. Sin embargo, desde un punto de vista
inmediato, como es el de su disposición de máquina~erramienta o estaciones de
maquinado y del sistema de transporte que enlaza las mismas, puede establecerse la
clasrficación siguiente: sistemas de configuración radial sistemas de configuración en
Hnea y sistemas de configuración en bucle.
Efi.
~-
Tipo 1'811
flg. 3 tipos dNersos de FMS
En el sistema de configuración radial las diversas máquinas estan instaladas en
tomo a un equipo de medida y un robot ( o elemento similar) que efectúa las tareas de
carga y descarga de piezas, atiende el cambio de herramientas, manipulación, etc. Cada
máquina dispone de su propia microcomputadora e igualmente el robot, lo que permite
controlar la secuencia de trabajo establecida, a través de la red informática que se crea al
conectar los microcomputadoras entre sr. Un sistema de está clase es adecuado para la
producción de piezas muy similares que requieren variaciones pequenas en la secuencia
de trabajo. Lógicamente una configuración de este tipo no esta pensada para un número
grande de maquinas pero se puede estrucb.Jrar un conjunto potente por asociación
adecuada de un determinado número de sistemas sencillos.
En el sistema de tipo linea las maquinas--herramienta estan dispuestas a lo largo
de una linea de transporte, por lo cual son enviadas las piezas a las estaciones de carga y
descarga o a los almacenes intermedios, encargados de cubrir las necesidades de cada
máquina-herramienta. Esta clase de sistemas ocupan menos espacio, permiten el
transporte de piezas pesadas mediante el uso de vehículos guiados (automáticamente o
no) de características adecuadas. El transporte utilizado es importante, en el sentido de
que podría resultar limitada la flexibiHdad y rendimiento del sistema como consecuencia
15
de la elección realizada. soluciones en lfnea son adecuadas para sistemas flexibles de
volumen medio con piezas pesadas.
En el sistema de configuración en bucle, con una disposición de transporte de uno
o varios bucles se atiende a las estaciones de carga y descarga, los almacenes, las
máquinas-herramienta, los almacenes intermedios, etc. Con este tipo de configuración se
puede construir sistemas flexibles de grandes dimensiones, en los que pueden realizarse
variadas secuencias de operaciones debido al fécil acceso a cada méquina-herramienta.
Se requiere sin embargo, una planificación de las operaciones muy elaborada para que el
sistema actúe eficazmente.
La estructura de los sistemas flexibles de producción puede ser analizada
contemplando sus flujos de material y de información en forma específica y analizando,
posteriormente, las interconexiones que ligan a ambos. La figura 4 muestra un sistema
flexible de producción con sus correspondientes subsistemas y flujos de material e
información.
t.FORMACIOl'Ei (Pedidos, medios de producel6rl dmrtlucal dl:l lrabajg, rnataa)
r--------------------------
SISTEMA DE N"ORMACION
1 1 1 1 I s;..,. IX ~ IX ll'IIR!'ial I ----+------1----------J
' ' l I SIS1BIA rE EM:RQA I I Sldl!lma. ~ ' l - - - - - - - - - - - - - ..L. - - - - - - - - - - - - -
' '
1•1
Flg. 4 FMS con sub6istema& y flujo& de materlal e lnfannactón
16
Desde un punto de vista técnico, en un FMS se dispone de un grupo de máquinas
e instalaciones, controlables por computadora, enlazadas entre sí funcionalmente por un
flujo de material, y controladas y supervisadas a través del flujo de información que
establece una unión informética entre las mismas.
El flujo de material abarca a todos los procesos de movimiento y almacenado
necesarios para realizar la carga y descarga de las diversas estaciones de trabajo, en
cuanto se refiere a materiales, piezas, elementos auxiliares para la fabricación y residuos.
El flujo de información sirve para establecer la unión informética que se materializa
a través del tratamiento de la información que proviene de los dispositivos y elementos
integrantes del sistema de control de FMS. El enlace técnico-informético se consigue,
generalmente, mediante sistemas de control numérico directo, DNC (Direct Numerical
Control) y de control de robots desde computadoras externas que, de una manera
centralizada, gestionan y distribuyen la información requerida para realizar el control de
varias estaciones de trabajo y del flujo del material, así como la captación y elaboración
de datos específicos tomados del propio proceso, para mantener la supervisión de éste.
La coordinación y distribución de tareas se establece teniendo en cuenta los datos
técnicos e información obtenidos de los flujos de material y de información y se ejecuta a
través de microcomputadoras y unidades de control programables.
1.1.3.1 CELDAS FLEXIBLES
La definición que puede ser utilizada para definir a una celda o sistema flexible de
manufactura, es la siguiente:
"Es una cuidadosa combinación de control computanzado, comunicaciones,
procesos de manufactura y equipos relacionados que cubren aspectos orientados de tal
manera que puedan responder rapida y económicamente, de una manera integrada, a los
cambios significativos en su ambiente de operación. Tales sistemas tfpicamente incluyen:
equipo de proceso (por ejemplo, méquinaH"terramienta, estaciones de ensamble, robots,
etc.) equipo de manejo de materiales (por ejemplo, robots, transportadores, vehículos
guiados autométicamente, etc.) un sistema de comunicación y un softsticado sistema
computarizado de control.
17
Una celda flexible esta normalmente integrada por una o varias maquinas y dispositivos, destinados a ejecutar la misión principal asf gnada a la misma, y por los
correspondientes elementos periféricos para la realización, automatizada y autarquica, de
uno o varios ciclos de trabajo incluidos los procesos de manipulación, transporte y
almacenamiento intermedio.
Entre las celdas más comúnmente utilizadas se encuentran las siguientes:
1) Celda flexible de maquinado. Se emplea para realizar operaciones de maquinado
o asociadas con ellas. el maquinado se realiza con m~quinas-herramienta dotadas de
control numérico o con robot& que portan la herramienta en su extremidad. Para la carga
y descarga de las máquinas es habitual utilizar robots manipuladores.
2) Celda flexible de ensamblado y montaje. Se utiliza para operaciones de
ensamblado de subconjuntos o de producto final. La característica más destacada de
este tipo de celdas es la utilización de robots de gran rapidez y precisión dotados de
sensores (ópticos, de esfuerzos, téctiles, de proximidad, etc.). El proceso de ensamblado
es muy dificil y delicado a causa que las pequenas tolerancias entre componentes. Este
tipo de celda incluye normalmente, varios robots que trabajan en paralelo.
3) Celda flexible de soldadura. En ella se realizan varias operaciones de soldadura
con la ayuda de robots. el robot puede portar el dispositivo de soldadura y soldar diversas
piezas o bien puede alimentar a varias máquinas de soldar, efectuando las tareas de
seguimiento del dispositivo de soldadura, carga y descarga, transporte, etc.
4) Celda flexible de pintura. Se basa en la utilización de uno o varios robots, cuya
programación, habitualmente, se realiza por aprendizaje del movimiento del brazo de un
operario especializado, mientras este efectúa la labor de pintura. Las operaciones
realizadas por el operario quedan memorizadas y pueden ser repetidas indefinidamente
en forma automática.
5) Celda flexible de visión. Este tipo de celdas pueden desempenar dos cometidos
diferentes, reconocer o identificar piezas o realizar un control de calidad de las mismas.
Utilizan, normalmente, cámaras de televisión (de matriz o de línea), microcomputadoras
para el tratamiento de la información visual y algoritmos específicos para identificación o
reconocimiento de formas. como sensores de visión pueden formar parte, también de
otros tipos de celdas flexibles.
18
Dada la gran diversidad de celdas existentes, resulta practicamente imposible
estructurar una composiciOn metodolOgica que abarque los campos de acciOn de todas y
cada una de ellas.
1.1.3.2 COMPONENTES TECNOLÓGICOS DE UNA CELDA FLEXIBLE DE
FABRICACIÓN
El trabajo que normalmente se asrgna a una celda flexible de fabricaciOn es
mecanizar o conformar pequenos lotes de un determinado espectro de piezas, en forma
totalmente automatica. Para ello, deben ser complementados algunos de los aspectos
tecnolOgicos de las maquinas de control numérico convencionales incluidas en la celda,
mediante componentes y dispositivos que permitan realizar las siguientes funciones:
preparaciOn automatica de los medios de producciOn (material e informaciones);
manipulaciOn automética de piezas, mordazas y elementos de medida; control
automético de seguridad en la calidad y, finalmente, supervisión y diagnóstico, también
automatizados, de la realización del proceso.
La preparación automética de los medios de producción significa tener en estado
operativo a herramientas, mordazas, elementos de medida, etc .. La manipulación de
piezas exigiré el estudio de problemas del transporte y amarre de las mismas,
organizaciOn de almacenes, etc. La preparaciOn de informaciones comprende la
captación y gestión de todos los datos necesarios para el control de la celda, en lo que se
refiere a la realización del proceso de maquinado, asr como los datos necesarios para
realizar las correspondientes manipulaciones, tanto de piezas como de herramientas y
elementos de medida.
Las condiciones expuestas pueden ser plasmadas en una serie de prestaciones
que la celda ha de dar en sus diversos dominios funcionales, lo que condiciona y
determina el tipo y caracterfsticas de los diversos elementos integrantes de la misma.
Pueden considerarse como punto de partida los elementos encuadrados en las siguientes
areas: maquinaria, transporte y almacenamiento, manipulación automética de piezas,
cambio automatico de herramienta, y supervisión e inspección del proceso.
El tipo de maquinaria que se utilizan en una celda flexible de maquinado es
exclusivamente de control numérico, con posibilidad de realizar control numérico por
19
computadora, CNC {Computer Numerical control) y DNC. De ella se exige gran robustez
y gran rapidez, maquinados precisos y alto grado de repetitividad, modularidad, etc.
Sobre cada configuración básica suelen existir importantes opciones, tanto mecanicas
como en el sistema de control, lo que permite realizar la supervisión del proceso de
maquinado, el cambio automático de herramienta, el control del estado de herramientas,
etc. con dispositivos aportados por la propia máquina.
Por lo que se refiere a elementos de transporte, su objetivo es la transmisión de
piezas entre celdas o entre celdas y almacenes. Existen diversos dispositivos que se
pueden catalogar en dos grandes grupos; convoyes o vehículos guíados
automáticamente. Entre los primeros se encuentran las soluciones clásicas como las
cintas transportadoras, rodillos, dispositivos neumáticos, etc. Se trata, en general, de
sistemas bastante rígidos, aunque controlables, si se desea por el computadora de
transporte. Los segundos por el contrario, aportan un elevado grado de flexibilidad al
sistema. cuentan con caminos prefijados por carriles, cable enterrado o marcas ópticas,
que les permiten llevar a cabo la tarea encomendada, bajo el control del
microcomputadora que lleva el propio vehículo. Son vehículos autopropulsados mediante
un sistema de baterías situadas a bordo y motores de tracción y dirección controlados
también por su computadora.
Los FMS manejan espectros de piezas cuya variación en cuanto a peso y forma
suele ser relativamente amplia. en lo referente al peso cabe distinguir piezas de peso bajo
(hasta unos 5 kg.), de tipo medio (entre 5 y 100 kg.) y de peso alto (superiores a 100 kg.).
En el transporte de las piezas de tipo medio y alto suelen amarrarse la pieza a un
portapiezas con dispositivos especiales de fijación, específicos de cada famma de piezas.
Las piezas pequenas pueden transportarse libremente o también sobre portapiezas. En
todo caso, el tema de la normalización del transporte de piezas, mediante elementos
portadores de éstas, si como la definición de los elementos de fijación y amarre o el de
reconocimiento de éstas, si las piezas se transportan libremente.
En cuanto al almacenamiento, la celdas flexibles de fabricación suelen disponer de
dos almacenes intermedios de regulación, uno para las piezas que van Negando y otro
para las piezas que salen maquinadas. dichos almacenes son, o bien controlables por
computadora o tienen las piezas, o portapiezas en su caso, situadas en posiciones
conocidas alcanzables por elementos de manipulación automatizados, como por ejemplo
robots. Para el almacenamiento de herramientas, las mismas máquinas, o bien la propia
celda, disponen de almacenes automáticos especiales controlables por computadora, que
20
permiten la selección y posicionamiento de la herramienta requerida ante el elemento
manipulador correspondiente o la recogida de las herramientas desechadas.
Dentro de una celda flexible de fabricación, la manipulación que suele realizarse
con las piezas es su alimentación o retirada de una máquina-herramienta del dispositivo
de inspección y control de calidad de la instalación de lavado, de los almacenes
secundarios, etc.
El elemento técnicamente más adecuado para realizar tales operaciones en forma
automática es un robot industrial. Como elementos menos flexibles, pero de gran eficacia
para realizar tareas de tipo alimentación-retirada, en celdas de alto grado de
automatización y no mucha flexibilidad, cabe considerar los sistemas de palletización con
manipuladores o con robots.
El cambio de herramienta puede ser automaticamente realizado por el dispositivo
CNC, de cada máquina, en función de la información recibida del sistema de medida de
la máquina o en el de la propia celda.
Finalmente el sistema de supervisión o inspección reaUza su labor durante el
proceso de fabricación, para tener seguridad en lo que se refiere a producto acabado,
evitando asr el control final. Las funciones que, normalmente, se realizan suelen ser de
medida automática de las piezas, durante el proceso de maquinado mediante palpadores
electrónicos específicos, la alineación automatica de las piezas, por comparación entre
las medidas realizadas con palpador entre dos puntos cualesquiera de la pieza, el reglaje
automatico de herramientas mediante palpador que controla la herramienta en el instante
anterior a su utilización y después de esta y, finalmente, el control de la vida de la
herramienta esta actuando y sustituyéndola cuanto ésta alcanza el tiempo de vida útil, o
midiendo magnitudes auxiliares cuyo valor anormal haga presumir un desgaste importante
en la herramienta.
1.2 MANEJO DE MATERIALES
Uno de los motiVos primordiales para el desarrollo de un FMS es el de asegurar
que las transformaciones de un material en bruto a partes acabadas sea rápido, eficiente
y controlado. Para esto, ciertamente depende mucho de la eficiencia y adaptabilidad de
alBLIOTECA
~
21
los diversos procesos de manufactura. Es verdad que la eficiencia de los sistemas de
manejo de materiales los cuales dictaminan la eficiencia restante de un FMS. Adem~s, se
ha sugerido que aproximadamente un tercio de los costos totales de manufactura es
absorbido por el costo de equipos sucesivos de manejo de materiales (esto incluye los
costos finales de distribución).
1.2.1 TIPOS DE NECESIDADES DE MANEJO DE MATERIALES
Usualmente, junto con un FMS existen una variedad de equipos para el manejo de
materiales ha ser desarrolladas. Algunas de estas son virtualmente preparadas, a partir
de que estas llegaron a ser una parte integral de una pieza particular del equipo de
proceso. La selección de las otras es casí completamente a decisión del disenador.
Dentro de todo, existen cuatro tipos principales de equipos de transporte a ser
nombrados:
1 . Transporte entre diferentes sistemas
2. Transporte entre diferentes subsistemas junto con el mismo sistema
3. Transferencia entre las estaciones de trabajo juntando los diversos subsistemas
4. Transferencia junto con las mismas estaciones de trabajo
A pesar de que puede parecer deseable el nombrar todas estas categorías
simultaneamente junto con la misma solución, esto no es posible, junto con la mayoría de
los sistemas, debido a la ampUa variedad natural de los equipos concernientes. Por esto,
es deseable una mezcla de sistemas de manejo de materiales junto con algún FMS
Los sistemas de manejo de materiales deben de poder llevar diferentes tipos de
carga, aparte de los que solo llevan partes. Además, algunos de estos equipos pueden
tener mayores requerimientos, debido a las necesidades en cuanto a la velocidad de
entrega comparada con la transferencia de piezas de trabajo. O que, los componentes
pueden manejar los materiales, debido a que estos pueden ser o muy grandes o muy
pequenos, o posiblemente por que son peligrosos, en cuyo caso los requerimientos de
seguridad debe de ser rigurosos por lo que el equipo se welve considerablemente més
complicado.
22
Como en el caso con la mayoría de los aspecto del diseno de un FMS, un número de algunas veces factores contradictorios deben de ser tomados en cuenta de manera colectiva antes de que una decisión sea tomada para tomar un tipo particular de sistema
de manejo de materiales. A continuación se mencionan los tipos principales de cargas de
los cuales la mayoría si no es que todos los sistemas deben de cargar.
Piezas de trabajo
* Herramientas
• Elementos de sujección
• Refrigerantes y lubricantes
• Equipo misceláneo
* Personal(?)
Los siguientes puntos son para identificar los factores que son de particular
importancia y que deben de ser optimizados cuando se selecciona un sistema de manejo de materiales. Este análisis tendrá un atto grado de la dependencia de aplicación; los factores principales los cuales típicamente tendran relevancia serán los siguientes:
* Velocidad en la cual las transferencias ocurrirán
Frecuencia a la cual las transferencias ocurrirén
* Requerimientos de volumen y peso de la carga
• Precisión requerida de la localización de los componentes
* Precisión requerida del sistema de soporte del transportador
* Número de elementos que integran la carga
* Los requerimientos de manejo de la carga
23
* Posibilidad de flexibilidad y extensibilidad
* Permanencia del sistema
* Requerimientos de seguridad, necesidades de supervisión, mantenimiento.
Los tipos de sistemas de manejo de materiales que mas comúnmente se
encuentran junto con un FMS usualmente caen dentro de las seis categorías mostradas
en la fig. 5. Ce cualquier manera, se debe hacer notar de que a pesar de que los
sistemas de manejo de materiales tienden a ser diflciles de clasfficar, debido a que todos
ellos son capaces de ser significativamente alterados para cubrir un determinado uso, la
conversión resulta en un mayor versatilidad.
TIPO TIPO DE CARGA
DISCRETA
GUIADOS DISO'lETA EN RIEL.ES
TRANSPORT. CONTINLIA
ROBOT DISCRETA
MANLIAL DISO'lETA
MONTACARGAS DISO'lETA
CAPAOOAO DE CARGA
ALTA
ALTA
11,tJA. MEDIA
IIAJA. MEDIA
~
1».JA. MEDIA
VELOOOAO DE RUTA
MEDIA
ALTA
1».JA. ALTA
MEDIA
MEDIA
R..E><IBIUOAO
ALTA
MEDIA
MU'r' ALTA
ALTA
fig. 5 Categor1as de los siltemas de mane;o de materiales
COSTO VERSATILIDAD
MU'r' ALTO ALTO
MU'r' ALTA ALTO
1».JA. MU'r' ALTA ALTA
MEDIO· IIAIA ALTO
BAJO MU'r' ALTA
BAJO ALTA
La selección de uno de los medios de transferencia casf depende completamente
de los requerimientos debidos a la carga a ser acarreada. Pero una vez que la selección
ha sido hecha, se deben hacer otras selecciones para cumplir con los requerimientos de
estos sistemas que seran integrados con el primero. Las secciones siguientes muestran
24
algunas conclusiones generales acerca de los atributos y la aplicabilidad de los principales
tipos de sistemas de transporte de material.
1.2.2 SISTEMAS DE VEHÍCULOS GUIADOS AUTOMÁTICAMENTE (AGVs)
El AGV's es probablemente la forma más común escrita acerca de transporte de
material para ser implantado dentro del conjunto de equipo de atta tecnología en un
diseno potencial de FMS. A pesar de que los vehículos guiados aparecen en una amplia
variedad de diferentes presentaciones, el principio básico en el cual estos operan es muy
similar. Esencialmente un vehículo guiado es un vehículo operado por baterías, que tiene
como objetiVo el cargar una cantidad de bienes de una locación a otra, automáticamente.
Estos usualmente operan a lo largo de una ruta predefinida, o un conjunto de rutas, lo
cual puede permitir una cantidad de flexibilidad en la rutas que esta hace. Tipicamente los
vehículos son extremadamente largos, pero para algunos trabajos se han desarrollado
versiones más pequenas. Las baterías que llevan a bordo los vehículos duraran varias
horas (usualmente entre 6 y 9) de operación continua entre recargas. Frecuentemente, la
recarga es completamente automática cuando el vehículo simplemente se traslada a una
locación especial de recarga, donde el contacto con conexiones especiales en el piso
permiten que la recarga ocurra.
1.2.3 TRANSPORTADORES
Todo mundo esta familiarizado con los transportadores en una forma o en otra.
Después de todo, estos se encuentran en uso en casr cualquier parte, en fabricas,
aeropuertos, centros comerciales. De cualquier manera, probablemente poca gente ha
tomado tiempo en pensar cuantos diferentes tipos de transportadores hay en existencia.
La razón principal del porque los transportadores son tan numerosos es que estos son
relativamente poco costosos y es un medio que posibilita el transporte de cargas. Cuando
los sistemas complejos deben de ser controlados por una computadora especializada o
especializada en parte, la mayoría son controlados por controladores lógicos
programables (usando control lógico preferiblemente que lenguajes computacionales de
alto nivel). Cualquiera de estos pueden ser utilizados mediante el uso de interfaces ha
otros controladores lógicos programables y/o computadoras de alto nivel por sobretoda
coordinación. De cualquier manera la función de los transportadores por si misma es
25
relativamente de un mismo tipo, del hecho de que puede existir una amplia variedad de
diferentes caminos, el control total de los transportadores puede ser bastante dfficil.
Asf como en un sistema AGVS donde la mayoría de la inteligencia se construye
junto con el vehf culo en sf mismo vía el microprocesador de control o la computadora de
control AGVS, la inteligencia del controlador para un sistema de transportador necesita
ser provisto de otra manera. Esto es usualmente mediante una provisión de un gran
número de sensores alrededor del transportador, todos conectados a el sistema de
control de transportador. Estos pueden ser uülizados posiblemente para sensar un
número de un pallet, o tal vez su localización precisa para que está pueda rotar hacia la
parte correcta del sistema. Este es un sensor y accionador y/o tecnología de ruta la cual
frecuentemente hace mas complicada la implementación de un sistema sofisticado de
transportadores. ciertamente estos factores tienen un considerable impacto en los costos
totales del sistema, posiblemente siendo significativamente mayores que el costo del
hardware del transportador en sf mismo.
Ciertamente, los transportadores existen en una ampüa variedad de formas, por
ejemplo, de tipo monoriel, empujados y libres, motorizados y libres, cadenas impulsoras
subtemineas, bandas de piso, alimentados por gravedad, transportadores de banda,
cadenas plésticas, por mencionar solo unas pocas de las mas comunes sistemas
industriales. Todos estos sistemas tienen la capacidad de trabajar con una gran variedad
de tamanos, capacidades de carga, (en términos tanto de volumen como de peso) y
diferentes velocidades. De cualquier manera, a pesar de la considerable variedad en las
características flsicas de todos estos tipos de sistemas transportadores, las
características de control de alto nivel continúan siendo remarcablemente similares. esto
es solo cuando la lógica actual de control y la información de los sensores es considerada
para la naturaleza de la aplicación específica y la complejidad del sistema que llega a
aparecer.
Un sistema transportador no puede ser tan flexible como un AGVS, de cualquier
modo, cuando las necesidades de transportación se presentan frecuentemente, los
transportadores significan un medio de solución para el problema de transferencia en el
trabajo. Como resultado de su simplicidad mecénica, los transportadores tienden a ser
muy rentables y de disenos cuidadosos, estos pueden ser fabricados para transportar
cargas de manera extremadamente eficiente y flexible. Como es usual, una de las llaves
del éxito en cualquier sistema sofisticado es la experiencia del proveedor junto con la
calidad y la aplicabilidad de el diseno en si mismo, y donde los transportadores estan
26
dirigidos, la experiencia es particularmente relevante. Una vez que el transportador ha
sido disenado e instalado es extremadamente diffcil y prohibitivamente costoso el alterar
la características fundamentales de operación.
Debido a la gran variedad de opciones de sistemas de transportadores disponibles,
es virb.Jalmente imposible hacer mención de las magnitud de los caminos de selección
existentes para un disenador potencial de un FMS. Todos los tipos de transportadores
tienen ventajas particulares en ciertas aplicaciones pero muchos de estos pueden ser más
adecuados para situaciones partrculares, o bien, cualquier tipo de sistema puede ser
igualmente apropiado. El mejor camino en estas circunstancias es contactar a tantos
fabricantes como sea posible y ver que nivel de correlación existe entre sus propuestas. Si
un sistema base está siendo usado para coordinar el suplemento de equipo y de mano de
obra, se debe tener cuidado para asegurar que los objetivos relevantes del sistema sean
claramente entendidos. Desde que los transportadores han sido usados de manera tan
amplia no existe un tope de las bases de experiencia en el diseno, debido a las demandas
impuestas por el FMS y debido a que los requerimientos son significativamente diferentes
la aproximación es usualmente adoptada.
1.2.4 SELECCIONANDO EL SISTEMA DE MANEJO DE MATERIALES ADECUADO
El número de sistemas de manejo de materiales y los modos viables en los cuales
estos pueden ser combinados son numerosos. La única manera de asegurarse que las
opciones consideradas son todas las existentes es por medio de la consulta de las
publicaciones técnicas y por medio de la consulta a todos los posibles proveedores y
manufacturadores de los productos apropiados.
Antes de relacionarse uno mismo con un sistema particular o combinación de
sistemas, se deben de tomar varias consideraciones de las reglas de los FMS. Esto no
solo significa establecer la distribución ffsica del equipo de proceso, sino además la
localización de aquellos requerimientos como son la distribución de líneas de alimentación
de poder, líneas de suministro neumático y posiblemente incluso los sistemas temporales
removibles cuando se puede pensar en un sistema AGVS a futuro. La localización de
máquinas-herramienta y coordinar las referencias de los equipos de medición que se
encuentran en constante movimiento lo cual puede ser un factor relevante. Si el sistema
FMS va ha ser instalado en un "green-field site" con un edificio construido para este
propósito, entonces las restricciones junto con los sistemas a ser situados pueden ser no
27
significativos. De cualquier manera, si el sistema va a ser localizado junto con una
instalación ya existente, aquellos factores como son los pilares estructurales pueden ser
severamente restrictivos con las opciones de distribución.
Además, el impacto de los requerimientos de mantenibilidad, seguridad del
operador, acceso del operario, y la interrupción de una instalación de producción existente
y completamente operacional no debe de ser restringible. Si la mezcla de partes debe
estar de tal forma que pueda ser substancialmente alterada durante la vida del FMS, este
puede ser considerada para facilitar que el equipo sea relocalizado para la instalación de
nuevos requerimientos de los componentes.
Después de que todas las posibilidades relevantes han sido investigadas, se debe
hacer una pequena lista de los sistemas viables de manejo de materiales, sus
combinaciones y los proveedores que pueden suministrarlos. en estas circunstancias, si
por ejemplo, las consideraciones del costo no determinan la respuesta definitiva a el
problema, aquellos factores como son el grado de especialización del sistema, la
proximidad y experiencia del vendedor, riesgos técnicos, etc. deberán ser tomados en
cuenta para ayudar a tomar la decisión. Posiblemente la factibilidad de distribución y
opciones de manejo de materiales pueden ser basadas en filosoflas completamente
distintas. Por ejemplo, un sistema basado en AGV puede ser buscado para minimizar la
transferencia de material entre estaciones de trabajo, cuando en un sistema de
transportadores se puede desear el maximizar estas transferencias. Si todos estos
factores aparecen efectivamente de igual manera, se deben de tener consideraciones en
la influencia de algunos otros factores como son:
* Si una parte del sistema falla, ¿Qué tan fécil es mantener la operación de la parte
restante del sistema?
* ¿Existe intervención manual para seguir adelante durante el mantenimiento ya sea
planeado o sin planeación?
* ¿Qué tan confiable se espera que sea el sistema? Por ejemplo, ¿Existe algunos
sensores con tecnologías innovativas incorporadas al sistema en las áreas más
funcionales?
* ¿Qué tan complejo es el sistema de control que es requerido?
28
* ¿ Cuáles son las implicaciones de seguridad y protección?
* Si es considerado un sistema AGV, ¿Cual es el efecto de recargar los tiempos, y
las estaciones de recarga pueden ser colocadas cerca de areas de trafico ocupadas?
* ¿Cual es el efecto de la sobrecarga de trafico junto con el sistema, esto es, Como
se comporta el sistema de transporte en las peores situaciones?
* ¿Cual va a ser el impacto de la selección del herramentaje, uniones y requerimientos de apriete del sistema de manejo de materiales. (Después de todo este
va a ser un punto determinante del costo y selección de un sistema particular de manejo
de material el cual puede reducir de manera significativa la cantidad de herramentaje
requerido especializado, etc.)?
* ¿ Qué tanto espacio de piso ocupara el sistema?
Factores como estos, y la lista no es del todo completa, pueden ser
suficientemente relevantes para clarificar una decisión de un sistema de manejo de
materiales que de otra manera seria muy compleja.
Teniendo cuidado con el orden en el cual las estaciones de trabajo deben de ser
colocadas junto con su distribución solo existen algunas reglas básicas las cuales tienen
un impacto significativo en el diseno y tipo de los sistemas de manejo de materiales.
Obviamente la magnibJd de areas de tráfico pesado debe de ser reducido a un
mínimo, por lo que cualquier estación de trabajo entre la cual hay un número
particularmente grande de transferencias debe de ser colocado cerca de los demés.
Ademas es comúnmente benéfico agrupar estaciones de trabajo similares juntas, y es
deseable el tener trabajo fluyendo en una dirección consistente a lo largo del sistema. Por
ejemplo, si existe una línea de maquina.herramienta, uno de los extremos, cuando sea
posible, sera la entrada del sistema, en donde se realiza la primera operación, el otro
extremo seré el punto de terminación. Así cuando el trabajo se realiza a lo largo de la
línea, siempre se estaré mas cerca del término. Esto puede dar1e un valor particular en
los sistemas de ensamble de partes en donde entran mas partes de las que salen,
últimamente se ha reducido el número de transferencias en el sistema, y si un
transportador es utilizado, tiene como resultado substancialmente la reducción de la
inversión requerida para los sistemas de manejo de materiales.
29
Cuando se selecciona un sistema de manejo de materiales, un punto importante el
cual se debe de tomar en cuenta es aquel del error en el manejo. Cualquiera quisiera
creer que el sistema que ha sido disenado es incapaz de fallar, pero desafortunadamente
existe una alta posibilidad de que algo pueda fallar gravemente.
Por ejemplo, un robot puede tirar algo o un pallet puede finalizar su tarea en un
destino erróneo. cuando se requiere un alto grado de habilidad del sistema de manejo de
materiales para recuperarse de estas fallas se va a depender de la calidad del software
de control del FMS, un elemento de la dificultad de recuperación depende del diseno
inherente del sistema de manejo de materiales. Por ejemplo, si se esta utilizando un
sistema transportador acumulativo junto con pallets, y se descubre que en el pallet central
en la línea es incorrecto, seré de extrema dificultad el extraer1o, tanto fTsicamente como
en términos de control. Donde nos encontremos con la misma situación pero con un
sistema AGV, la Unea puede ser un buffer estético, y entonces el remover un pallet
puede ser bastante sencillo.
Finalmente, cuando se toma una decisión de sistemas de manejo de materiales
junto con un comportamiento de FMS, es esencial, junto con otros aspectos del sistema,
que todas las ventajas relevantes junto con sus desventajas sean tomadas en cuenta.
Una decisión hecha a la ligera sobre datos incompletos puede eventualmente representar
un error extremadamente costoso.
Algunas de estas consideraciones pueden parecer algo triviales, de cualquier
manera existen eslabones en la cadena, y todos los eslabones deben estar presentes si la
cadena va a tener alguna utilidad. Por ejemplo, si van a ser usados robots el diseno de los
grippers puede ser tanto costoso como diffcil, aún con algunas de las ayudas que nos da
el CAD ahora disponible. La estandarización, por ejemplo, de los manipuladores de
herramienta puede ser una ayuda para minimizar el efecto de este problema. La
magnitud de los puntos de la programación del robot no debe de ser ignorada en términos
de la cantidad y la calidad de los recursos requeridos.
Los problemas de la orientación de las herramientas no deben de ser ignorados.
Los robots aunque son ciertamente extremadamente flexibles a este respecto, son
comúnmente subutillzados, debido a que estos estan sirviendo a otras estaciones de
trabajo. Si un robot esta siendo utilizado en una estación de trabajo de carga de
componentes, este puede ser utilizado aún para otras acciones como son la carga de
30
herramientas o la rotación de componentes. Tales aplicaciones pueden no ser optimas,
pero si el equipo se encuentra en el lugar, el incremento en el costo de usar1o para las
tareas adicionales es pequeno. Tales usos pueden afectar la selección de equipos de
proceso.
De cualquier manera, los robots usualmente no son tan veloces como la gente
cree. Se debe de tener cuidado de que no se le imponga demasiado tiempo al equipo
con costos fuertes, tales como en maquinas-herramienta, puramente porque un robot
debe de tener flexibilidad al haber una inadecuada alimentación de material. El
levantamiento de lotes es un buen ejemplo de este fenómeno. Muchas investigaciones
recientes se han dirigido a la automatización de estas operaciones en particular. De
cualquier manera, idealmente, a las piezas de trabajo no se les debe de permitir que
pierdan su orientación una vez que esta ha sido establecida. Se debe de admitir que hay
algunos casos en los cuales esto es imposible, por ejemplo cuando son expulsados
pequenos componentes estampados de la prensa a altas velocidades en donde es dificil
orientar1as. Pero si se hace por el proceso de levantamiento de lotes, o simplemente
obteniendo la siguiente parte del procesado que es requerida, es deseable el asegurar
que muchas de estas operaciones son llevadas en paralelo con la operaciones de
procesado.
Si todos estos factores son tomados en cuenta, entonces la probabilidad de un
FMS exitoso se incrementa substancialmente.
En resumen podemos decir que los sistemas de manufactura flexibles son
constib.Jidos por muchas partes, a continuación se da una breve definición de estas, en
este apartado cabe hacer mención que un sistema de manufactura cualquiera no solo
requiere de equipos e instalaciones, es necesario para su funcionamiento la elaboración
de programas, el abastecimiento de materiales, de la limpieza de los equipos, etc. es
decir, el sistema requiere de la intervención el factor humano y se ahf la importancia de
este.
1.2.S ESTACIONES DE TRABAJO.
Las estaciones de trabajo varfan de acuerdo a el tipo de parte que va a ser
producido. En sistemas con corte de metal son usualmente usados centros de maquinado
con husillo horizontal de control numérico (CNC), si se trata de piezas prismaticas, o
31
centros de torneado para piezas rotacionales. algunos sistemas consisten en ambos tipos
de maquinas en donde las piezas de trabajo requieren de ambos tipos de operaciones.
Otros sistemas incluyen máquinas para usos específicos, contrariamente a los centros de
maquinado los cuales son disenados para ejecutar una gama de procesos. Aunado a las
máquinas de trabajo de metales pueden haber máquinas para limpieza y medición u otro
tipo de máquinas para inspección.
Existen sistemas para operaciones en hojas de metal, para la manufactura de
circuitos impresos y operaciones de ensamble. Las operaciones de ensamble y
fabricación pueden ser ejecutadas dentro de un solo sistema.
1.2.G.1 ESTACIONES DE CARGA Y DESCARGA.
Las partes deben de ser introducidas dentro del sistema en algún punto y estos
son usualmente las estaciones de carga y descarga, en donde las partes son colocadas
en pallets, usualmente mediante operadores humanos. En algunos casos las partes
deben de ser suministradas por medio de un accesorio de orientación y cargadas por
medio de un robot. La descarga es usualmente realizada en las mismas estaciones, pero
pueden existir estaciones separadas de descarga. En algunos sistemas, las estaciones de
carga y descarga estan dedicadas a uno (o más) tipos de piezas de trabajo, mientras,
que en otras, estás pueden ser usadas para cualquier tipo de piezas de trabajo.
1.2.8 EQUIPOS DE TRANSPORTE DE PIEZAS DE TRABAJO.
Las piezas de trabajo deben de ser transportadas desde la posición de carga a el
equipo productivo, y regresar para su descarga. Existen tres tipos de equipos
comúnmente, llamados transportadores, vehfculos y robots. En los sistemas
transportadores existen usualmente lf neas continuas o escalonadas sirviendo a cada
estación de trabajo, y es necesaria alguna forma de sistema direccionador para dirigir las
piezas de trabajo a la estación correcta. Los sistemas de transportadores se aprecian
menos populares que el resto de equipos de transporte, probablemente debido a los
avances en los otros métodos. Existe un gran número de vehfculos. Los carros sobre
rieles, que corren sobre rieles conectando las estaciones de trabajo, usualmente
siguiendo pistas lineales y que se pueden encontrar incluso en los tipos más pequenos de
FMS. Los Vehículos Guiados Automáticamente (AGV's) siguen las senales inductivas de
32
cables eléctricos localizados por debajo del piso, y pueden tener una disposición de pistas
algo compleja. Algunos vehículos solo pueden llevar una carga a la vez, mientrás que
otros cuentan con dos posiciones de carga. Algunos, más especializados, pueden
manejar muchas cargas simultáneamente. Existen muchos tipos de robots movibles
montados al piso, que pueden ser usados para el transporte de piezas de trabajo. Aún
así, los robots montados sobre plataformas son populares tanto para el manejo de piezas
de trabajo y de herramientas.
1.2.8.1 PALLETS.
Las piezas de trabajo son normalmente sostenidas en algún tipo de pallets para su
transporte y colocación en las mesas de máquina. Dos tipos son comunes. Un tipo de
pallet sirve como una carretilla para un lote de piezas pequenas, con el fin de facilitar y
reducir la frecuencia de los movimientos. Estos sirven como charolas dentro de las cuales
pueden ser colocadas en la estación de carga, y de la cuáles estas pueden ser tomadas y colocadas dentro de las máquinas, tal vez mediante el uso de un robot. Este tipo es
común en sistemas que usan transportadores y robots móviles, pero también con usados
en sistemas AGV. El otro tipo de palletes uno en el cual una o más piezas son colocadas
de manera precisa y el cual puede ser movido sobre la mesa de la máquina y adoptar
diferentes posiciones mientras se realizan las operaciones de maquinado de la parte.
1.2.8.2 INSERTOS.
Son usados para colocar las partes de manera precisa sobre los pallets. Estos son
usualmente de uso específico para un tipo de parte, por lo que cada parte requiere de un
inserto diferente. En algunos casos, de cualquier manera, muchos tipos de parte pueden
ser lo suficientemente similares para hacer uso del mismo tipo de insertos. Los insertos
pueden estar colocados de manera permanente a los pallets, o estos pueden ser
retirados del pallet cuando una parte requiera de un tipo de inserto diferente el cual será
introducido al sistema y colocado sobre el pallet. Si las partes son pequenas, se pueden
sostener muchas piezas en el mismo pallet tanto piezas de un mismo tipo como de tipos
distintos.
33
1.2.8.3 HERRAMIENTAS.
Muchas operaciones requieren de alguna forma especlfica de herramentaje para
que alguna forma particular sea realizada, tipicamente herramientas en centros de
maquinado. Los centros de maquinado cuentan con magazines de herramientas en las
cuales un conjunto de herramientas puede ser soportado para que en cada operación
dentro de un rango de piezas de trabajo puedan ser ejecutadas. Las herramientas deben
de ser cambiadas, debido tanto a que su vida útil ha finalizado, o debido a que la parte a
trabajar requiere de herramientas que no se encuentran en ese momento disponibles en
el magazine.
1.2.7 TRANSPORTE DE HERRAMIENTAS.
Obviamente las herramientas deben de ser suministradas a la máquina. Esto
puede ser realizado de manera manual, pero los sistemas más recientes incluyen un
sistema de transporte de herramientas asr como un sistema de transporte de piezas. Los
robots son comúnmente usados como parte de las operaciones de suministro de
herramientas.
1.2.8 ROBOTS
Como se observo anteriormente, los robots son frecuentemente usados tanto para
el manejo de las piezas de trabajo como de las herramientas. Los robots pueden ser
estacionarios o móviles. Existen muchos tipos de robots móviles, principalmente
montados tanto sobre rieles como en el piso o sobre plataformas. En algunos sistemas
los robots son montados sobre AGV's los cuales acarrean los pallets de herramientas a
las máquinas. El robot lleva las herramientas dentro y fuera del magazine de
herramientas. Los robo1B también pueden ser usados para realizar operaciones por si
mismos, como son el ensamble, soldadura, u operaciones de maquinado ligeras. Los
gripper del robot deberán de ser cambiados para el manejo de distintas partes.
Obviamente, esto reduce la flexibilidad del robot y de todo el sistema imponiendo
operaciones por lotes.
34
1.2.8 ALMACENAJE DE ESPERA EN LAS ESTACIONES DE TRABAJO.
La mayoría de los sistemas incluye algunas formas de almacenaje de espera en
las estaciones de trabajo. Esto permite a las piezas de trabajo llegar a la méquina
mientras que esta está operando en la parte previa, y a la máquina el estar trabajando en
la parte siguiente mientras que la parte previa está esperando a ser transportada. Existen
muchos tipos de almacenaje de espera. Generalmente estos toman la forma de dos
depósitos para pallets al frente de la méquina. Uno provee de una posición de trabajo en
espera para entrar a la máquina y el otro provee de una estación de trabajo en espera
para ser retirado de la méquina. En otro tipo la máquina cuenta con un disco rotativo de
pallets, con una posición de espera y otra posición de trabajo. Algunos sistemas proveen
de un cambiador automético de trabajo o cadena de pallets, dando seis u ocho posiciones
para espera.
1.2.10 OTRAS INSTALACIONES DE ALMACENAJE.
Ademés del almacenaje de espera en las estaciones de trabajo, muchos sistemas
cuentan con instalaciones para almacenaje para trabajo en proceso, pallets, insertos o
material sin maquinar. Existen diferentes arreglos. Los puntos para el almacenaje de
espera de trabajo en proceso deben de ser distribuidos a lo largo del sistema para
mantener activo el flujo de trabajo. En la mayoría de lo sistemas existen posiciones de
almacenaje para los pallets. Debe de existir una posición de "home" para cada pallet, o
solo debe de suficientemente para el suministro de esos pallets que no se encuentran en
la estación de trabajo o en las estaciones de carga y descarga. En algunos sistemas las
estaciones de carga y descarga también sirven como localidades de home. Algunos
sistemas cuentan con una instalación central de almacenaje, la cual puede ser usada para
guardar un lote de trabajo. Otros incluyen un sistema automático de almacenaje y toma
de material sin maquinar (AS/RS), el cual puede servir a toda la fabrica y no solo a el
FMS.
1.2.11 OPERADORES HUMANOS.
A pesar de los avances que se han dado en las fabricas automatizadas, la
mayoría, si no es que todas, los FMS's requieren de operadores humanos para una gran
variedad de tareas, a pesar de que muchos sistemas trabajan de manera automética
35
para una carga o parte de una carga, por día. Se requiere de operadores para la carga y descarga de partes, preparación de herramientas, operaciones de limpieza, así como
para herramientas rotas o localizaciones erróneas de las partes, además del monitoreo
del sistema y otras situaciones excepcionales, y el manejo general del sistema.
1.2.12 CONTROL COMPUTARIZADO.
Las tareas de la computadora "ejecutiva" son muchas y variadas. Las funciones
básicas son las de dar instrucciones a las máquinas y a los equipos de transporte para
que las partes sean movidas y procesadas como es requerido. El monitoreo de las
condiciones del sistema puede llegar a ser la función vital del sistema. La mayoría de las
computadoras ejecutivas también pueden dar instrucciones a los operadores en las éreas
de preparación de herramientas y en las estaciones de carga y descarga, y tomar
decisiones acerca del itinerario. En función de calendarizar el trabajo, la computadora
debe de ser provista con los requerimientos de producción y los datos del material
disponible. Esté información debe de ser archivada a través de eslabones hacia el
sistema computarizado principal de control de la producción con que cuenta la fabrica. La computadora también proveerá reportes del trabajo realizado, de la productividad del
sistema, de diagnóstico y de otros tópicos. Los controladores lógicos programables
pueden ser usados para controlar pequenos sistemas o secciones de sistemas. Existirá
normalmente un controlador separado para los AGV's en sistemas con varios vehículos.
1.3 TECNOLOGÍA DE GRUPOS
De hecho, muchos de los principios en los cuales esté basada la FMS encuentran
su origen en investigaciones que datan de principios de los anos 50's. De particular
importancia fue el desarrollo de la filosoffa de manufactura comúnmente llamada
Tecnología de Grupos. Esté efectivamente utiliza las propiedades comunes de partes
similares para resolver problemas comunes de diseno y manufactura. Usualmente es
usada una parte de sistema de codificación para ayudar a clasíficar las partes en grupos
de acuerdo, a su forma, dimensiones generales, requerimientos de precisión, superficies
de acabado, requerimientos de manufactura, composición del material, etc. Este análisis
es en principio aplicado a la mayoría de los componentes manufacturados por una
companía. Esté información obtenida y después ordenada en categorías mayores, tales
como productos o procesos, para la identificación de agrupaciones de producción útiles y,
36
por ejemplo, grupos de maquinas herramienta necesarias para la manufactura de las
partes.
Estos grupos, debido a que son pequenos, tienen distintas unidades de
manufactura, son usualmente útiles para producir las partes de manera más eficiente a
comparación de la manera en que estos eran producidos como parte de un total de
requerimientos de manufactura que pasan a través de todo el taller. La importancia de la
Tecnología de Grupos para hacer flexible la manufactura es comúnmente visible. Si se
desea obtener los méximos beneficios al invertir en FMS, los problemas de manufactura
deberén primero estar definidos dentro de grupos bien definidos; esto puede incluir los
procesos involucrados, el equipo requerido y las partes a ser producidas. Si no se realiza
este anélisis, es como si todos los recursos no se usaran de manera óptima así como la
FMS. Ce cualquier manera, últimamente los requerimientos de producción de el grupo de
partes evenb.Jalmente seleccionado deberé ser realizado en su totalidad por el equipo
junto con el FMS o un grupo de sistemas secuenciales. Nada ademas de este flujo de
ordenes lleva a una situación aunque este asociada con la distribución de equipo
funcional, lo que hereda ineficiencias. Aún así, en muchas plantas, la aplicación de la
tecnología de grupos por si misma a generado un gran número de beneficios.
La manufactura celular puede ser definida como la aplicación de la tecnología de
grupos e involucra agrupamiento de maquinas y procesos en la base de familias de partes
o parte de lo que procesan. Este es un proceso relativamente reciente y ha sido aplicado
en muchos ambientes de manufactura de manera exitosa. Existen beneficios significantes
que pueden ser adjudicadas como resultado de la implementación de celdas de
manufactura flexible. Algunas companías han tenido los siguientes beneficios:
• Reducción del tiempo de selección
• Reducción del inventarios de trabajo en proceso
• Reducción del costo de manejo de materiales
• Reducción del costo de labor directa e indirecta del equipo
• Mejora en la calidad
• Mejora en el flujo de materiales
• Mejora en la utilización de la maquinaria
• Mejora en la utilización del espacio
• Mejora en la moral de los empleados
37
La diferencia principal entre el ambiente de un taller tradicional y la manufactura
celular es en el agrupamiento y distribución de la maquinaria. En el ambiente de un taller,
las maquinas son trpicamente agrupadas basadas en sus similaridades funcionales. Por el
otro lado, en el ambiente de la manufactura celular, las maquinas son agrupadas en
celdas por lo que cada celda esta dedicada a la manufactura de una familia de partes
específica. Típicamente, las máquinas en cada celda son diferentes en sus funciones. Por
lo cual el arreglo de los conjuntos de máquinas son dedicados a familias de partes
específicas permitiendo un control más fácil de una celda de manufactura flexible.
El objetivo principal en el diseno de una celda de manufactura flexible es el de
crear celdas de maquinaria, identificar las partes de la familia y localizar las partee de lae
familias en celdas de maquinaria de tal manera que el movimiento intercelulas de partes
de la familia de partes sea mínimo. Por supuesto, cuando esto es realizado, se deben de
considerar otro tipo de restricciones. Por ejemplo, la ubicación de las partes de la familia
en las celdas de maquinaria debe de ser tal que la capacidad de las máquinas en cada
celda no sea excedida, deben de ser tomados en cuenta los requerimientos de seguridad
y tecnológicos pertinentes a la localización del equipo y del proceso, el tamano de la
celda, el número de celdas no debe de exceder de un número especificado por el usuario,
etc.
38
2 CONO
Este proyecto plantea la adaptación de la celda de manufactura del ITESM CEM
para la fabricación de herramientas y potaherramientas en base a los criterios que
establece la Tecnología de Grupos.
Partiendo del concepto de tecnología de grupos en donde se propone utilizar
características similares de un producto (procesos de fabricación, materiales, tolerancias,
formas, etc.), para hacer mas sencilla la fabricación de una gama de productos. En
nuestro caso la base para el uso de esté técnica parte del cono portaherramienta segün
normas DIN 69 871, que a la vez resulta ser el mismo tipo de cono que el utilizado por el
centro de maquinado MAHO que se encuentra en la celda de manufactura, lo que nos
dara la oportunidad de evaluar el comportamiento de las herramientas que fabriquemos.
Para la fabricación de las herramientas de corte, y en vista de la utilización de la
Tecnología de Grupos, toda la gama de herramientas necesitara de procesos de
maquinado similares en las primeras etapas de este proceso, es decir, en las etapas de
fabricación del cono. Ademas este cono nos sera útil en procesos de maquinado
posteriores como superficie de fijación de la pieza en las mesa de trabajo del centro de
39
maquinado, en donde se llevartm a cabo otras operaciones para dar1e forma a las
distintas herramientas que se plantea fabricar.
2.1 PROCESO DE FABRICACIÓN
Durante el proceso de fabricación de las herramientas estás deben de pasar por
las siguientes etapas:
MANUAL O ROBOT IBM
• Colocar la materia prima sobre los pallets de la banda transportadora .
BANDA TRANSPORTADORA
* Espera
* Traslado a la estación de carga y descarga de el robot Cincinati
ROBOT CINCINATI
Traslado de la pieza a el tomo CNC
* Colocación de la pieza en el tomo CNC
TORNOCNC
* Operaciones de torneado de la pieza de trabajo
ROBOT CINCINATI
* Tomar la pieza y trasladar1a a la banda transportadora
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
BANDA TRANSPORTADORA
Espera
Traslado a la estación de carga y descarga del robot Cincinati
ROBOT CINCINATI
Tomar la pieza y trasladar al centro de maquinado
Colocar la pieza en la mesa del centro de maquinado
CENTRO DE MAQUINADO
Operaciones de maquinado
ROBOT CINCINATI
Tomar la pieza y devolver1a a la banda transportadora
BANDA TRANSPORTADORA
Esperar para un proceso siguiente ( colocación de insertos o descarga)
Traslado a la estación del robot IBM
MANUAL O ROBOT IBM
Colocación de insertos de corte sobre la pieza de trabajo
Descarga de la pieza terminada
40
41
Con esto podemos damos cuenta que todos los equipos tienen funciones bien
delimitadas durante el proceso, pero que a la vez dependen del adecuado funcionamiento
de los elementos que se encuentran en su entorno, dentro de lo que concierne a la banda
transportadora nos daremos cuenta de que del correcto funcionamiento de esta
dependen\ en gran medida el funcionamiento del resto de la celda. Al trasladar las piezas
de trabajo a la estación de carga y descarga del robot Cincinati, se debe asegurar que la
pieza quede colocada adecuadamente de modo que el robot pueda tomar la pieza. En
vista que el robot solo se mueve dentro de rutas programadas y no posee equipos
sensores para encontrar a la pieza de trabajo en posiciones aleatorias, se recomienda el
uso de pallets los cuales nos pueden asegurar que las piezas de trabajo se encuentren
orientadas de manera adecuada para ser manejadas por el robot, una colocación
incorrecta de la pieza de trabajo puede tener como consecuencia, en el mejor de los
casos que el robot trabaje en el vacio, pero también existe la posibilidad de que se
presenten colisiones lo cual pueden no solamente danarian al robot sino también a otros
equipos o personas cercanos, es por esto que se le debe de brindar especial cuidado al
sistema de control que se utilizara para manejar a la banda transportadora que carga los
pallets en los cuales estaran colocadas las piezas de trabajo,
Los criteros usados para la selección del número de pallets que iran colocados
sobre la banda transportadora, se basan en la capacidad de estas, en base a calcules
determinamos que cada banda transportadora puede mover 180 Kg., en función de esto
y considerando el peso de un pallet armado cercano a los 12 Kg. y de que las piezas de
trabajo en promedio pesaran 6 Kg, tendremos un peso promedio de 30 Kg por pallet, por
lo que la banda podra transportar 5 paUets sin peligro de sobrepasar la carga
recomendada de trabajo, el segundo criterio utilizado para la selección del número de
pallets se refiere al mantener el equipo trabajando el mayor tiempo posible sin necesidad
de intervención de ninguna especie, esto se logra con el méximo número de piezas de
trabajo dentro del sistema. Sin embargo a pesar de las consideraciones anteriores existen
piezas a elaborar que superan el peso promedio considerado, en este caso se debe de
tener cuidado en el momento de abastecer a la banda transportadora a fin de no
sobrepasar los limites recomendados para el buen funcionamiento del sistema, y considerando que no se utilizaran todas las cavidades del pallet a efecto de programar el
recorrido del robot omitiendo tomar piezas en las cavidades que se encuentren vacías.
42
VoMendo al cono portaherramientas, en los dibujos siguientes se muestra al cono
con sus dimensiones, seguido de los procesos de maquinado a que debe de ser sometida
la pieza. Cabe recordar que después de el maquinado del cono, la pieza de trabajo
seguiré con otras operaciones de manufactura, para obtenerse herramientas de corte
diversas, cada una de las cuales con procesos de maquinado distintos en esta última
etapa.
ool y 1 t !'llleded tt. d1-.s 1 CII
to be Ht vitl'I d180 27.06'920
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Seet1CII A-8
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Dl'1El'iSIONES DEL CO:>óO
ISO 7JHII
43
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10 I TORNEADO
Subfiue A I TCN
-Apoyo cilln«ico 1.2 y 3 - Apriete • oieoblcioo y cadndo efectuado por l, ly].
a) Refi'eatm' 1
b) Hacer orificio de cemro1.
e) Cili_...] &UDadiL
dl(mk so 111111) y L1 (de A a aup 1 debe emtir 1ma loagitud mlnima de 3S 111111)
d) cm .. 4 a un Dia. de 63.SS -0.1 DDD a ... 1oogitud de lS.9 111111
e) Hacer mmra de fonu, ccm • di..-o de S6.2S -0.15 a una cl-cia di 7.9S de la ... 2
DllpelddYN •e cute y celdrOI
• Buril pan rdi edil.
• Broca de ceulro8 • Buril pan ciliadnr. • Buril de forma. • Mjquinade
coorderwdM
Croq.:. fe la plaa s - ilv_... eupu de inaqlllnade.
J. 2'"' l 5. q
fl 6'S. 55-o.,
fl 72. 3QIQI
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10 I SubweB
-Apoyo cillodrico 1,2 y 3 -Apriete. oieotacioo y cemndo efectuado por 1, 2y3
a) Efectlm conicidad a am loogitud de 71.6S +-.2 con respecto a la 111perficie 6 coa una pendiente de 7:24 (2Sº)
b) Efectlm taladro con uo dümetro de 14 mm a
- profilodidad de 42.S mm como min.
c) Realizw roaca con uo con un machuelo de dia. de 16 mm y UD
puo lmm.. auna loogitud min. de 32DD.
d) Realiar agujero con am dia. de 17 87 a una profillldidad de 8.l+o.s con respecto a 7, can uoa blWt'll de ioteriorea..
• Bmil para cilinchr. • Brocadia. 14 mm. • Machuelo dia. 16 am • Bsra de i.ateriorea. • Mjquinade
coordenild•
(D
@
eroq• •e la pisa s - IÜvft'IHIII etapu de maqldnade.
3. 2:t0.1
42_5 ;tlO- 02IA
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r111e I ~•erue. Mtiq. DllpellldYN •e certe y Croqo lle la pisa m ... lltv..-.. etapu de maqDIBde. •rum ..,.. celdrGI
20 Subfiue A 1 e • Cor19dor Vertical de
E ll.7 mm - Apoyo cónico N • M6quinade Cerdndo, apriete, y T coordenadas. oriemacióo efecto.do por R dillpOlitivo de mjec:cióo. o /
a Efectam r....-a de 16.1 D Hll a una diBbncia de E lS -0.4 111111 del cemro.
M b Efecllm rama de 16.1 A
Hll a una diBbncia de Q ll.8 -0.4 DDD del u cealro. 1
N e Efectam realizar guia A
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46
47
3 PROYECTO
Para la realización de cualquier proyecto lo primero que necesitamos conocer es el
medio en el cual vamos a trabajar, es por esto que debemos evaluar el estado actual de
la celda de manufactura y en especial a las bandas transportadoras para posteriormente
proporcionar una alternativa de solución o de mejora.
3.1 DISPOSICIÓN ACTUAL
A continuación se muestra el estado actual de la celda de manufactura, en este
plano podemos apreciar que las bandas transportadoras se encuentran trabajando de
manera independiente una de la otra, sin existir un mecanismo de conexión entre ambas
bandas, ademas de no ser posible que las piezas estén al alcance de todos los robots con
el simple movimiento de la banda y que el sistema carece de un mecanismo de paro
apropiado para asegurar que la pieza de trabajo se coloque en una posición deseada.
Debido a estos factores no es posible asegurar la realización de tareas por medio de los
robots, ya que como se menciono anteriormente, no podemos asegurar la posición de la
pieza de trabajo y, la pieza no siempre estara colocada sobre la banda transportadora en
la que se requiera trabajar, de ser este el caso la pieza deberé de trasladarse de una
banda transportadora a otra por medios manuales o mecánicos. Es por esto que se
propone adaptar el sistema de bandas de tal manera que se encuentren en una
distribución de tipo carrusel para que de está forma cualquiera de las piezas a ser
48
trabajadas se encuentre dentro del perímetro de trabajo de los robots mediante la simple
circulación de las piezas de trabajo sobre las bandas transportadoras. Además el sistema
pretende colocar las piezas de trabajo en posiciones predeterminadas a fin de que los
robots sean capaces de tomar las piezas en la posición que previamente seré
programada, sin existir peligro de colisiones o de trabajar en el vacío debido a la
incorrecta posición de las piezas de trabajo sobre la banda transportadora.
3.2 DISTRIBUCIÓN PROPUESTA
En el segundo plano se muestra lo anteriormente dicho, nótese que en el sistema
propuesto las banda transportadoras funcionarán a manera de estación de suministro y
recolección de las piezas de trabajo, es decir, servirá para abastecer al sistema de
material sin procesar y finalmente de almacén de piezas de trabajo como material en
proceso o de piezas ya elaboradas. Para que el sistema trabaje será necesario el
suministrar1e la materia prima al inicio del tumo de trabajo y finalmente retirar las piezas
de trabajo al final de la jornada, para luego volver a alimentar al sistema, estás
operaciones deberán de ser realizadas de manera manual, pero permitirán al sistema
trabajar de manera automática durante un periodo aproximado de 9 horas, ( considerando
el tiempo de maquinado de cada cono de alrededor de 15 minutos).
En está distribución podemos observar que tas bandas transportadoras se
encuentran colocadas de manera paralela una de ta otra, y orientadas a partir de ejes de
referencia comunes con los otros accesorios que serán construidos para su interconexión
(mesas de rodamientos, poleas, rieles), también podemos ver que existe una inclinación
con respecto a tos otros equipos que componen a la celda, esto se hace en función de
aprovechar de la mejor manera el espacio disponible y de permitir el libre acceso a los
equipos para realizar tareas diversas (supervisión, programación, limpieza, etc.). Dentro
de esta nueva dis1ribuci0n también se debe de hacer mención de la reubicación que
sufrirán los robots IBM, ambos estarán colocados de manera que se pueda asegurar que
las piezas de trabajo se encuentrén dentro del área de trabajo de dichos robots. Estos
robots pueden dado el caso realizar tareas de la misma índole o bien ser destinados a
tareas distintas. Se propone en un principio que uno de los robots sirva para realizar
funciones de carga de materia prima y el segundo robot para realizar operaciones de
descarga de producto terminado o bien ser destinados a la colocación de insertos de
corte de algunas de las herramientas que deseamos fabricar.
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~ 1 'NCINAfl 275.0 <[ \ ROB~
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R20.0 \
-- 350.D ---
CO t·..1 P UTEF:S
1.047 D
140.0
'::179.0
------------
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-----
---------------- 737.0 ----------·-- ... ¡- 284.0 .. ¡ .... --- 288.0 ----
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ITESM CEM Pl!m im1i cr cnlli Ct wtu:on E':iCAIA ------------·-··----------·----------·-----·--·-----------~--------------·--------·---------------L------------------------· ·-----------------··--·---·---·------ -----------------
---
1047.0
-------------- 710.0 -------------_____ T __ _ t-,·1 A I r·,J TE r-,J A r·-J CE:: PO O M
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QUAL.ITY cor---JTROL
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52
3.3 ELEMENTOS CONSTITUTIVOS
Para poner en funcionamiento la celda de manufactura de acuerdo a el arreglo
propuesto es necesario además de el reacomodo de los equipos existentes, la
construcción de nuevos elementos que darán forma al sistema, estos elementos son:
* PALLETS
* MESA DE RODAMIENTOS
* ELEMENTOS DE CONEXIÓN CUERDA Y POLEAS
A continuación se da una explicación de cada uno de estos conjuntos asf como de
su objetivo y de las partes que los constituyen:
3.3.1 PALLET
Para la fabricación del pallet se plantea construir este a base de varios elementos
los cuales serán construidos de manera independiente y ensamblados en su etapa final,
dichos elementos son:
* BASE
* INSERTO
* POSTE DEL INSERTO
* TUERCA DEL POSTE
* SOPORTE PARA GUÍAS Y POSTE
* POSTE PARA U
* u
53
* GUÍAS
3.3.1.1 BASE DEL PALLET
Para la construcción de la base del pallet, se propone que éste sea fabricado con
lámina de acero de 2 mm. de espesor, la cual será cortada y doblada según los planos
correspondientes, se ha elegido la lámina de acero ya que este presenta caracterlsticas
que la hacen el material idóneo para la construcción de la base del pallet, estas
características son: resistencia mecánica, rigidez, maleabilidad, etc. con lo que
tendremos un material fácil de procesar con un buen comportamiento durante su vida útil
y que además es fácil de localizar en el mercado y de un bajo costo.
En cuanto a la geometría de la base para pallet, esta para su construcción parte de
una lámina de acero cortada y doblada, ésta esta constituida de dos piezas, una de estas
partes tiene como objeto soportar al inserto de pallet sobre la que sera apoyada la pieza
de trabajo, ademas esti parte proporcionara el piso de la base, el cual servirá como
superficie de fricción de la pieza durante su recorrido sobre la banda transportadora y
como superficie de deslizamiento en su recorrido sobre la mesa de rodamientos, en su
extremo superior la pieza sera doblada para tener una superficie de referencia entre la
banda transportadora y el pallet, esti pieza presenta una cara de ancho menor al del
resto del pallet buscando con esto una geometría que haga posible que el pallet gire al
pasar a de la banda transportadora a la mesa de rodamientos y viceversa, lo que no seria
posible con una geometría rectangular ya que las paredes de la banda transportadora no
lo permitirían, en el extremo inferior se encuentra la segunda pieza la cual tiene como
objeto soportar las guras que entrarán en los rieles que orientaran a la pieza durante su
trayectoria a lo largo de la mesa de rodamientos y soportará también el poste que
conectara al pallet con la cuerda del elemento de cuerda-polea propuesta para
proporcionarte movimiento al pallet durante su trayectoria a lo largo de la mesa de
rodamientos. Haciendo referencia a los dobleces de esti parte podemos ver que estos
buscan formar una parte rígida y evitar elementos muy largos, asf como se busca
minimizar el peso de la parte. Como esta construido de dos pieza se propone unir ambas
por medio de tomillos y tuercas de fijación de 3/8" de diametro usando para esto los
orificios con que contaran ambas piezas y que serán hechos con este objeto.
54
3.3.1.2 INSERTO DEL PALLET
Se propone construir esta pieza en dos partes con el objeto de economizar
material y tiempo de maquinado, estás partes serán fácilmente ensamblables, una vez
armado deberá de ser colocado en los orificios con que cuenta la base del pallet, y serán
fijados a la base por medio de tomillos de 1 O mm. de diámetro por los orificios localizados
en el plato del inserto y los de la base del pallet.
El diseno del inserto surge a partir de la parte cónica de la pieza de trabajo la cual
es el elemento base utilizado en la tecnología de grupos de las piezas que se plantea
fabricar dentro de nuestra celda flexible de manufactura. El inserto presenta además
cuatro ranuras en donde estartm alojados los postes que se utilizaran cuando se este
trabajando con la materia prima en las primeras etapas de maquinado; el plato cuenta
con ranuras en las cuales los postes pueden ser deslizados para ajustarse a dive~os
diámetros ya que la materia prima para la fabricación de las piezas puede variar en su
diámetro el cual puede oscilar entre los 65 y 100 mm. Se propone para la fabricación de
este inserto el uso de un plástico que sea maquinable. Se ha elegido el plástico debido a
que este es un material ligero, resistente y que no va a ser sometido a grandes cargas. El
solicitar que se requiera de un pla&tico maquinable se basa en el hecho de que el número
de piezas a fabricar es pequeno (aproximadamente 36 piezas), por lo que no se justifica
la elaboración y preparación de un molde de inyección de plástico, además de que el
inserto posee una geometría bastante sencilla que no necesita un proceso de maquinado
complejo. De acuerdo con esto podemos pensar en la posibilidad del material llamado
Nytamid M, que es hecho a base de Nylon y cuenta con las propiedades antes descritas
además de encontrarse en distintas presentaciones en el mercado. Se requiere de tres
insertos por cada pallet.
3.3.1.3 POSTE DEL INSERTO
Esta pieza tiene como objetivo sostener el material a ser procesado en la étapa
previa a el primer maquinado o preparación de la pieza de trabajo, en su parte inferior la
pieza esta roscada y puede ser tacilmente retirada de la base del pallet durante etapas
posteriores de maquinado, la parte superior cuenta en una sección prismática para
permitir el uso de una llave para la colocación o separación de esta pieza. Debido a que
está parte no estara sujeta a otro tipo de cargas se propone su fabricación en aluminio,
que es un material maquinable y de bajo peso específico (aprox. 2.60 Kg/dm3). Es
55
necesario el uso de cuatro de estás piezas por cada inserto o sea doce postes para cada
pallet.
3.3.1.4 TUERCA DEL POSTE.
Es la parte complementaria del poste del inserto y sirve para sujetar1o se plantea
construir está pieza del mismo material que el poste. Está pieza cuenta con un diseno
especial el cual le permite desplazarse a lo largo del canal con que cuenta el inserto para
pallet y es ademas tacil de localizar cuando no se encuentra instalado el poste sobre el
inserto para pallet. AJ igual que en el caso anterior se necesitan doce tuercas para cada
pallet.
3.3.1.5 SOPORTE PARA GUÍAS Y POSTE.
Su objetivo es el de reforzar el area en donde estaran soportados los accesorios
restantes del pallet, siendo estos las guras y el poste que sostendra a la cuerda, para su
construcción se plantea utilizar lamina o placa de acero de 5 mm. de espesor. Cada pallet
necesita de una pieza de ete tipo.
3.3.1.8 POSTE PARA U
Deberé de ser fijado al pallet apoyado sobre el soporte y sujetado por medio de
una tuerca de 112" de dlémetro y 20 hilos por pulgada. Esta pieza tiene como objeto el
servir para apoyar a la U que servira como brida para asegurar la cuerda que transmitiré
el movimiento en el recorrido del pallet sobre la mesa de rodamientos. Se propone su
fabricación de acero comercial. Es necesaria una pieza por pallet.
3.3.1.7 U
Está pieza serviré como enlace entre la cuerda y el pallet, se propone adquirir
estás piezas, ya que son tacil de conseguir en el mercado y cuentan ademas con las
tuercas para su fijación y apriete. Se necesitara de una pieza por cada pallet.
56
3.3.1.8 GUÍAS.
Las guras servirén para orientar y darle dirección al pallet durante su recorrido
sobre la mesa de rodamientos, la cual contara con dos rieles que al chocar con estas
partes obligaran al pallet a cubrir un recorrido previamente determinado. Se planea
construir estas piezas de cold rollad que es un material de fécil adquisición. Estés piezas
deberén de ir colocadas por debajo de la base del pallet y sujetadas sobre el soporte por
medio de tuercas de 7/8" de diémetro y 9 hilos por pulgada. Cada pallet necesita de dos
piezas de este tipo.
A continuación se muestra un dibujo en el cual podemos ver el pallet una vez
ensamblado, seguido de los planos individuales de cada una de las partes mencionadas
previamente.
3.3.2 ELEMENTOS DE CONEXIÓN CUERDA Y POLEAS
3.3.2.1 BASE DE POLEAS
En la figura se muestran estas bases las cuales servirén para proporcionarle a las
poleas del sistema un eje de giro, para su construcción se requiere de una base de metal
cuadrada de 450 mm. por lado que estaré apoyada y sujeta al piso de la celda de
manufactura, para hacer está sujección se utilizaran tomillos empotrados al suelo y se
apretara por medio de tuercas, se propone para esto tomillos y tuercas de una pulgada de
diémetro, sobre esta base de manera perpendicular ira soldado un perfil de acero que nos
serviré como una pared de apoyo para colocar por medio de tomillos dos chumaceras, se
propone el uso de un perfil I normal americano del número 16 o mayor, el cual tenga una
sección de pared plana de por lo menos 130 mm. de ancho, que es la distancia mínima
necesaria para apoyar las chumaceras, este perfil tendré un largo de 790 mm. Sobre éste
irén apoyadas las dos chumaceras las cuales tendrén un diémetro interior de 1 pulgada, la
clasfficaciOn que la empresa SKF le da a estás chumaceras es SY 25 FM y que tendran
como eje común de giro el eje de la flecha que estaran soportando, mismo eje que
serviré para el centro de la mesa de rodamientos y el eje de la polea. En el interior de los
rodamientos se colocaré la flecha la cual será fijada por medio de tomillos prisioneros,
57
está flecha tiene una longitud de 363 mm y tendrá un diámetro de 1 pulgada, será hecha
de acero cold rolled, en la parte superior de está será apoyada la polea la cual tiene un
diámetro exterior de 28 3/-4", y que será fijada por medio de un cunero y tomillo prisionero,
la altura desde el nivel del piso al centro de la polea deberá de ser de 860 mm. Se
requiere de dos bases de polea con las mismas especificaciones, cada una de ellas
colocadas sobre el piso de la celda y utilizando el mismo eje de referencia de las mesas
de rodamientos que a cada una de estás corresponde.
Se muestran los dibujos de el conjunto ya armado, de la base con su perfil soldado
y de la flecha, ambas piezas deberán de ser de fabricadas de forma especial. Las piezas
restantes serán compradas. Por lo que requeriremos sólo de los datos que el fabricante
nos proporcione para la elección y en su caso, los criterios para el diseno de los
elementos que deberán de ser fabricados por nosotros (diámetros, tolerancias, tipo de
cunero, etc.).
Las poleas ya mencionadas tienen como función conducir una cuerda de 1 /-4" de
diámetro la cual estará unida a los pallets asegurando que estos se mantengan separados
a distancias iguales para de está manera lograr que al detenerse uno de los pallets en una
posición deseada los demás hagan lo mismo, además de transmitir1es movimiento de los
pallets que se encuentran sobre las bandas transportadoras a los que se encuentran
sobre la mesa de rodamientos.
3.3.2.2 MESA DE RODAMIENTOS
Está mesa es el mecanismo de conexión entre ambas bandas transportadoras,
está mesa estaré colocada sobre una base de metal la cual estara apoyada sobre patas
con mecanismo de ajuste a fin de colocar la altura de la mesa a la misma altura que la
banda transportadora, sobre está base se colocara una lámina a la cual se le dara la
forma propuesta en el plano de la mesa de rodamientos, en sus extremos superior e
inferior deberá contar con una pared de -40 mm de altura que servirá para mantener al
pallet dentro de la trayectoria requerida y servira ademas como un mecanismo de
protección. Sobre la misma base serán fijados por medio de tomillos rodamientos lineales
de bolas; se ha escogido este tipo de rodamientos ya que facilitan el movimiento del pallet
sobre la mesa en cualquier dirección, cabe recordar que durante el recorrido del pallet
sobre la mesa de rodamientos, este asume distintas posiciones (ver simulación del
recorrido del pallet) y sólo este tipo de rodamiento le permite moverse libremente. Por
58
último el riel, deberá ser colocado sobre la mesa de rodamientos apoyado sobre bases
sólidas rectangulares, en los espacios libres que queden entre los rodamientos y que
tendrán una altura cercana a los mismos. Dichas bases serán fijadas a la base principal
de la mesa y sobre este serán colocados los rieles. Estos rieles serán fabricados de dos
perfiles en forma de L de 20 mm. por lado, dicho perfil será cortado sobre una de sus
caras cada 20 mm. y doblada de acuerdo a la forma de los rieles especificadas en los
planos.
3.3.3 EQUIPO DE CONTROL
Finalmente el sistema deberá de ser controlado para asegurar que los pallets junto
con las piezas de trabajo puedan detenerse en posiciones predeterminadas a fin de que
los robots puedan realizar tareas tales como la carga, descarga, aplicación de insertos,
etc. Para esto existen dos mecanismos a utilizar, el primero se refiere al avance y paro de
la banda transportadora, para esto se propone el uso de un controlador lógico
programable (PLC) el cual estará conectado a dos sensores (uno para cada sentido de la
banda) los cuales enviaran una senal en el caso de que el pallet se encuentra en la
posición de trabajo requerida, el segundo mecanismo es el que nos dará la cuerda a la
cual están sujetos todos los pallets, y por medio del cual podemos asegurar que cada uno
de estos se encuentra separado de los demás una distancia constante, en vista de esto,
podemos asegurar que si detenemos uno de los pallets en una posición deseada,
podemos a la vez asegurar la posición del resto de los pallets dentro del recorrido sobre la
mesa de trabajo. Se propone utilizar un sistema de sensor óptico colocado sobre las
paredes de la banda transportadora y hacer uso de una marca que servirá como senal,
está marca se encontrará en el poste que sostiene a la cuerda y que a la vez indica cual
es el centro geométrico del pallet. Se propone además que uno de los postes contenga
una doble senal a fin de determinar cual es el origen del ciclo y con esto haciendo uso del
contador integrado al PLC poder conocer el pallet con que se está trajando y en su caso,
localizar el pallet deseado.
Al haberse elegido el uso de un PLC este nos da no sólo la opción de controlar a la
banda transportadora, sino también a otros elementos que constituyen la celda de
manufactura, en este caso se propone utilizar este equipo para el control del mecanismo
de sujección del centro de maquinado y del gripper con que contará el robot Cincinati.
59
En el caso de optar por el sistema de control mencionado anteriormente
proponemos el uso de el controlador lógico programable de 12 entradas, 8 salidas
Telemecanique, el cual tiene la capacidad de llevar el control de los equipos
mencionados, además sera necesario el uso de dos sensores de proximidad para la
detección de los pallets durante su paso sobre la banda transportadora.
60
4 PLANOS
Los planos que se proporcionan a continuación proporcionan la información
necesaria para la producción de cada uno de los elementos constitutivos del sistema y
que fueron descritos en el capftulo anterior, también se proporciona información acerca
de como irán ensambladas estas partes para el armado de los pallets, mesas de
rodamientos y torres de poleas.
Ademas se proporciona una alternativa de lo que pueden ser las mandibulas de un
gripper destinado a tomar la pieza de trabajo estando ésta apoyada sobre el pallet,
pudiéndose observar su comportamiento en base a la simulación de este mecanismo y considerando el uso de
materiales de diémetros distintos como esta previsto en el diseno del inserto del pallet.
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87
5 COSTO
Para poder adecuar el sistema de bandas transportadoras de la manera en que se
ha propuesto es necesario ademas de cambiar la ubicación de los equipos con que ya se
cuenta, fabricar los elementos restantes. En vista de que el ITES-CEM cuenta con
maquinas herramienta capaces de maquinar las partes, con excepción de los dobleces
que se le deben de dar a la lámina con la que se fabricara la base del pallet, este estudio
sólo incluye el costo de los materiales que deben de ser adquiridos, ademas del costo de
las piezas que se pueden comprar. El precio por pieza se hizo en función de los tamanos
comerciales de los materiales y calculandose el número de piezas que de cada medida
se pueden obtener y se ha considerado la cantidad de piezas necesarias para cada
unidad (pallet, torre, mesa) a construir. Es necesario mencionar que estos precios no
incluyen el LV.A. y son vigentes al dia 4 de abril de 1995.
El costo de los materiales es:
88
5.1 PALLET
Concepto Material #piezas precio unitario Total
(N$) (N$)
Bases de pallet l.4mina de acero calibre #14 1 55.80 55.80
Inserto Nylamid M 3 69.19 207.58
Poste y tuerca Barra aluminio de I" diémetro 12 1.71 20.57
Base plposte l.4mina acero caübre 112 1 1.00 1.00
Poste plU Barra acero cuadrada 7/8" 1 1.22 1.22
Guia Cold rolled 11/4" diámetro 2 1.20 2.40
u Pieza comprada 1 2.90 2.90
TOTAL N$ 291.47
5.2 MESA DE RODAMIENTOS
Concepto Material tpiezas precio unitario Total
(N$) (N$)
Cubierta Umina de acero caitn 114 1 111.60 111.60
Rodamiento Pieza comprada 30 50.00 1500.00
Rieles Perfil L aluminio 20 nvn. 2 4.50 9.00
Patas Acero tubular 1 1 rr 3 36.00 108.00
Niveladores Tomillos niveladores 6 1.00 3.00
TOTAL NS 1731.80
89
Cl.3 TORRE
Concepto Material tpiezas precio unitario Total
(N$) (N$)
Base Placa acero 1 O mm 100.00 100.00
Perfd Perfil acero 116 1 110.00 110.00
Chumacera SY20FM 2 86.60 173.20
Polea Deld•28 '3/4" 410.85 410.85
Cufiero 0.50 0.50
Flecha Colc:.I rolled 1 /4" 1 7.50 7.50
TOTAL NS 802.05
5.4 CONJUNTO
En resumen tenemos que el costo total de los materiales sera de:
Concepto lpiezn precio unitario Tcbll
(N$) (N$)
Palet 12 291.47 3497.64
Mesa de rodarninos 2 173U50 3463.20
Torre 2 802.05 1604.10
cable acero 1/~ 1 150.00 150.00
Otros 20.00
TOTAL NS 873'.M
90
A este costo se le debe de sumar el costo por concepto de doblado el cual sera externo a los talleres del ITES-CEM.
Para el sistema de control propuesto se debe de pensar ademas en la adquisición
de un contolador lógico programable (PLC), y que se propone uilizarlo no solo en la banda transportadora sino también con otros dispositivos que se están desarrollando a la par con
este proyecto.
El costo de este controlador tipo TSX1712028E de Telemecanique y de 12
entradas 8 salidas es de N$ 2100.00 y los sensores de proximidad que necesitamos para
controlar el paso del pallet sobre la banda transportadora costaran N$ 150.00 c/u.
..
91
6 CONCLUSIONES
En base a lo realizado hasta el momento, y de acuerdo a las espectativas del
proyecto propuesto podemos concluir lo siguiente:
* Los principios del diseno se hicieron en base a la Tecnología de Grupos.
* El proyecto se puede llevar a cabo en un corto plazo ya que no necesita de
elementos que sean drficiles de conseguir.
* Los elementos constitutivos del sistema no tienen geometrías complicadas
facilitandose con esto su fabricación.
* Los talleres del ITESM-CEM cuentan con equipos capaces de llevar a cabo los
maquinados necesarios para la fabricación de estos elementos. (con excepciOn de la
base del pallet) .
* La distribución propuesta facilita la utilización de la celda de manufactura para otro
tipo de producciones.
92
* Se cumplen los principios de la manufactura flexible, que dice que las instalaciones
debén estar enlazadas entre sf por un sistema común de transporte.
* Con la adaptación del sistema obtenemos una estación de suministro y almacenaje
de materia prima, permitiendo al sistema trabajar de materia automática por periodos
largos sin intervención humana.
* El hecho de que los pallets estén unidos por un cable y a distancia constante nos
permite suponer que al asegurar la posición de un pallet, la posición del resto de los
pallets quedará asegurada también.
* El uso de un pallet proporciona la correcta colocación de las piezas de trabajo para
ser alcanzadas por los robots.
* Los pallets son adecuados para el transporte de materia prima de distintos
diámetros, lo que le agrega flexibilidad al proceso.
* El pallet propuesto se podré adaptar para la fabricación de otro tipo de familias de
piezas mediante el uso de insertos adecuados a cada producto.
* El sistema de control puede ser compartido con otros elementos de la celda.
Además de lo anteriormente dicho este proyecto nos ha permitido hacer uso de herramientas computacionales que nos han facilitado el trabajo y que nos han permitido
experimentar con diferentes diseftos ademas de hacer uso de la simulación para acercamos a entender el comportamiento que tendrá el sistema aqui propuesto y en su caso indicamos los errores que se llegaron a cometer y que no hubieran sido localizados
sino hasta la construcción de un prototipo o modelo a escala o en el peor de los casos
durante la construcción del sistema, lo que traería como consecuencia perdida de tiempo,
incremento en costos, retrabajo, etc.
BIBUOGRAFJA
[ 1] Greenwood, N. R. lmplementing flexible manufacturing systems. Ed. MacMillan
Education
[ 2) Mompfn, J. Sistemas CAD/CAM/CAE Diseno y fabricación por computadora.
Públicaciones Marcombo, S.A., México, D.F., 1988
[ 3) Viswanadham, N.; Narahari, Y. Performance of automated manufacturing
Systems. Prentice Hall. Englewood Cliffs, New Jersey
[ -4) Powers, J.H. Computer automated manufacbJring. Mac Graw Hill lntemational
Editions, Computer Science Series.
[ 5) Boon, G.K.; Mercado A. Automatización flexible en la industria. The technology
Scientific. Foundation Limusa-Noriega
[ 6) Wright. P.; Boume D. Manufacturing lntelligence. Addison-Wesley Publishing
company lnc., U.S.A. , 1988.
93
[ 7) Waldner J.P. CIM Principies of computer-fntegrated Manufacturing. John Wiley &
Sons,WestSussex,England, 1988
[ 8] Kochhar A. K. Sistemas de producción basados en computadoras. C.E.C.S.A.
México D.F:, 1979
[ 9] Orlicky J. Material Requirements Planning. Me Graw Hill Book Company, 1975
[1 O] Maleki R.A. Flexible ManufacbJring Systems. The technology and management
Prentice Hall lnc. Englewood Cliffs, New Jersey, 1991
[11] Weatherall A. Computer lntegrated Manufacturing from fundamentats to
implementation. Butterworth & Co. publishers Ltd, U.K., 1988.
94
[12] Pao Y.e. Elements of Computer-Aided Design and Manufacturing. Wiley & Sons
lnc. U.S.A., 198-4.
[13) Lenz, J. E. Flexible manufacturing benefits for the low-inventory factory. Marcel
Dekker lnc. New York, New York, 1989.
[14) Faires V.M. Diseno de elementos de méquinas. UTEHA, México, D.F., 1987.
[15) Zeleny, J. Grasa, P. Group technology considerations for manufacturing systems
with balanced flexibilitv. ITESM - CEM
[16) Zeleny, J Robotized flexible manufacturing cell for 5 dimensionally complex parts
in tooling technologies. ITESM - CEM
[17) Carrie, A Simulation of manufacturing systems John Wiley & Sons lnc.
[18] Jonhson, N AUTOCAD the complete reference 2nd. Ed. Osbome, Me. Graw Hill,
1991