máquina ordenadora de monedas
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Estudiantes:
Henry Arturo Pabón Q.
Diego Fernando Bahena R.
Carlos Eduardo Rodríguez E.
Directores:
Ing. Nelson Arzola
Ing. Edwin Cárdenas
Bogotá D.C., junio de 2009
Departamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaLínea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXIV MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOSSELECTOR Y CLASIFICADOR DE MONEDAS
(PESOS COLOMBIANOS)
Antecedentes
• Existen actualmente máquinas de selección y
conteo de montos de monedas en el mercado,
pero estas están diseñadas para transacciones en
moneda extranjera y sus costos están
sobredimensionados.
• Debido a lo anterior los pequeños comerciantes
aún realizan la penosa tarea de contar grandes
cantidades de moneda en forma gravosa.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Para la realización de este proyecto es necesario diseñar y construir un
instrumento pequeño, seguro y de fácil operación, que reciba de forma rápida y
efectiva una cantidad determinada de monedas de diferente valor nominal y las
organice según el monto representado para la circulación existente en el
mercado colombiano, liviano y de forma ergonómica para facilitar su movilidad y
portabilidad, durable, de funcionamiento semiautomático, con una tolva de gran
capacidad para el momento del ingreso de las monedas, con un compartimiento
especial para cada valor nominal al cual se pueda acceder de modo sencillo
para retirar las monedas ya organizadas; además de lo anterior debe ser de
apariencia modesta, duradero y resistente al trajín propio de los procesos de
transporte y manipulación y de costo asequible y cómodo para el sector del
mercado a quien esta dirigido.
DEFINICIÓN DE LA
NECESIDADPregunta/Enunciado Respuesta del cliente Necesidad Interpretada
Características deseadas o
sugerencias sobre el producto.
Que sea portable Tanto la forma, sus accesorio y
el volumen ocupado por el
dispositivo, será el adecuado
para poder trasladar con
facilidad.
Que sea rápido El dispositivo mantendrá una alta
relación de selección y
clasificación versus el tiempo.
Que lleve un conteo total del
dinero
*Opcional
Que no llame la atención El diseño exterior será discreto.
Que almacene las monedas El dispositivo tendrá
compartimentos para cada
denominación y/o monto.
Que sea pequeño El tamaño del dispositivo será el
menor posible
Que sea ergonómica El dispositivo no tendrá
terminaciones bruscas.
Que haga conteo por montos *Opcional
Visualización de la cantidad de
monedas
*Opcional
Que sea fácil de manejar La manipulación del dispositivo
será sencilla.
REQUERIMIENTOS DEL
CLIENTENúm Necesidad Importancia
1 Pequeño 4
2 Portable 5
3 Rápido 5
4 De Vueltas -
5 Lleve un conteo total del dinero 3
6 Ergonomía 4
7 Esférica -
8 Forma de moneda -
9 Manija para cargar 3
10 Identificador de monedas falsas 2
11 Accesible para tomar las monedas 5
12 Liviana 4
13 Que tenga seguridad 2
14 Haga conteo por montos 3
15 Fácil de manejar 5
16 Automática 4
17 Durable 4
18 Empaquete 1
19 Barata 5
20 No llame la atención 4
21 Almacene las monedas 3
22 Control histórico 1
23 Registro electrónico de entradas y salidas 1
24 Control de salida de monedas 1
25 Visualización de la cantidad de monedas 3
26 Gran capacidad para monedas 4
27 Genere el menor contacto con las monedas 3
ESTUDIO DE LA COMPETENCIA Y PRODUCTOS
SIMILARES (BENCHMARKING)
CONTADORAS DE ALTA VELOCIDAD
No clasifican.
No almacenan las monedas.
Precio excesivamente elevado.
Alta velocidad de conteo (2000 monedas/min).
Programación para contar ciertas cantidades o
montos.
ESTUDIO DE LA COMPETENCIA Y PRODUCTOS
SIMILARES (BENCHMARKING)
CLASIFICADORES Y CONTADORAS
Velocidad de conteo no muy alta
(150-500 monedas/min).
Precio elevado.
Selecciona por grupos y estos quedan clasificados por sus respectivas denominaciones.
Capacidad de almacenamiento.
Programación para contar cantidades totales y por montos.
DESPLIEGUE DE LA FUNCION DE CALIDAD (QFD)
Necesidades del
cliente
que sea pequeño
que sea portable
que sea rápido
que identifique las monedas
falsas
que permita llevar un historial
que sea liviano
que sea seguro
que sea facil de usar
que sea durable
que sea automático
que empaquete
que no llame la atención
que registre la entrada y salida
que permita visualizar la cantidad de
monedas
que tenga gran capacidad de
almacenamiento
que genere el menor contacto con las
monedas
que lleve un conteo total
que lleve un conteo por montos
que sea económico
DESPLIEGUE DE LA FUNCION DE CALIDAD (QFD)
Para una revisión mas precisa del qfd
revisar el archivo adjunto de Excel.
DESPLIEGUE DE LA FUNCION DE CALIDAD (QFD)
Tamaño
Detección monedas falsas
Capacidad en la tolva
Capacidad en deposito
individual
Forma
Peso
Costo
Fuente de alimentación
(Baterías)
Fuente de alimentación (AC)
Programación (Conteo Total)
Programación (Conteo por
montos)
Programación (Registro
Entrada/Salida)
Programación (Historial de
registros)
Velocidad de selección y
clasificación
Resistencia al impacto
Resistencia a compresión
Partes reemplazables
(repuestos)
Visualización (LCD)
Manija para cargar
Dispositivo de seguridad
Empaquetadora
Características de diseño del
producto
Diagrama de Caja Negra
Selector de monedas
Energía
Monedas
Monedas ordenadas
Objetos Extraños
Señal de activación Señal de salida
DIAGRAMAS DE
DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
Diagrama de Caja Gris
Energía
Monedas
Monedas
ordenadas
Objetos
Extraños
Señal de
activación
Señal de
salida
Recepción Encarrilar
Identificación
Apartar
Apilar
Control
Adecuación
de señal
Conversión
Descomposición Funcional
Organizar y clasificar monedas
Recepción
Encarrilar
Direccionar las monedas una a una
a la siguiente sección
Alineación
Identificar
Valor nominal
Objetos extraños
Apartar
Salida de objetos extraños
Clasificar por valor nominal
Asignar salidas a cada monto
Apilaren grupos de 10
monedas
Ubicar monedas una sobre otra
Almacenar los grupos
Control
Sistema indicador de estado
Sistema de conteo
Energía
Forma Transporte
recepción encarrilar identificar apartar apilar
tolva tornillo sin fin reluctancia pistones cilindros
embudo cadena (separadora) sensor óptico palancas cajones
malla banda (transportadora) sensor de peso tornillo sin fin proveedor
bolsa Riel ranuras diametrales agitador
rampa embudo ranuras de espesor gravedad
banda (transportadora) brazo robótico rayo laser propulsión por agua
tornillo sin fin malla con ranuras redes neuronales propulsión por aire
tómbola agitador sistema de imanes eyector
caja imán rayos x banda transportadora
Rodillo brazo robótico brazo robótico
cangilón visión artificial cadena
Correa dentada centrifuga malla
rampa
ruedas desviadoras
centrifuga
Control Energías transporte forma
Mecánico mango manija paralepípedo
amplificadores
operacionales
Palanca orejas esférico
micro controladores Bomba correa cónico
compuertas lógicas Pedales ruedas piramidal
PLC Baterías combinación
geométrica
AC
panel y acumuladores
solares
Combinación de
Conceptos
Recepción
Tolva
Rampa
Tombola
Encarrilar
Cangilon
Rodillo
Riel
Rampa
Correa Dentada
Identificar
Sensor Optico
Sensor Peso
Ranuras Diametrale
s
Ranuras de Espesor
Apartar
Gravedad
Pistones
Palancas
Ruedas Desviadora
s
Apilar
Cilindros
Cajones
Control
Microcontroladores
Energia
AC
Baterias
Transmicion por Arbol
Transporte
Manijas
Orejas
Ruedas
Correas
Forma
Combinacion
Geometrica
GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
•Teniendo en cuenta las propiedades mecánicas de losmateriales poliméricos se llega a concluir que estos sonmateriales óptimos para el desarrollo del modelopresentado, debido a su facilidad de compra en el mercado,su fácil manipulación, los bajos costos que implican, su bajopeso respecto a la resistencia del material a cargas deimpacto, además de esto resistente a la corrosión y a laabrasión con lo que se obtiene una vida útil de mayorduración respecto a materiales metálicos en los que dichosproblemas son intrínsecos.
GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
SELECCIÓN DE COMPONENTES STANDARIZADOS:
•Motor paso a paso
•Identificador de monedas T40
•Tornillos
• En este sistema tan complejo la forma de transportar yacomodar las monedas nos genero un gran problema dediseño pero asesorados con los ingenieros llegamos a unasolución sencilla y esta era usar la gravedad como sistemade energía para el transporte de las mismas, comoveremos mas adelante generamos un sistema de rampas yuna caída en cascada para el almacenamiento de lasmonedas usando la gravedad como nuestra mejor aliada.
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
•La sección externa de la maquina intenta no tenerbordes filosos para no tener accidentes con la mismaes pequeña ya que las medidas exteriores son20cmx20cmx40cm lo que la hace portable.
•Primero la maquina recibe las monedas en una tapatolva
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
•A continuación entra en un sistema de bandejavibratoria acoplada a la carcasa exterior.
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
•De esta bandeja pasa a una bandeja que rota lamoneda para que quede en un riel entra alidentificador y pasa al clasificador en cascado pormedio de un riel conectado a un motor de paso con uncircuito de control para por ultimo quedar organizadasen este sistema en cascada.
APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO
•Esta maquina realmente se puede construira un menor precio de las que están en elmercado teniendo igual una buena ganancia,pero para lograr esto se debe prescindir dealgunos sistemas adicionales que seencuentran en otras maquinas del mercado.
•Reduciendo el precio de este sistema sehará que la gente pueda acceder a el conmayor facilidad.
ANÁLISIS ECONÓMICO
COSTOS ASOCIADOS CON EL
PROCESO DE DISEÑO
100.000
COSTOS DE MATERIALES 400.000
COSTOS DE FABRICACIÓN 150.000
COSTOS DE ENSAMBLE 100.000
total 750.000
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•En el planteamiento de costos de este productoes muy importante definir el sistema deidentificación de monedas ya que estos sistemasson complejos y los que se pueden comprar yaconstruidos son costosos y solo se fabrican en elexterior.
•Para poder realizar la construcción de unsistema pequeños es importante tener en cuentala forma y los sistemas de transporte de lasmonedas al interior del sistema para poderrealizar un correcto espaciamiento de la maquina
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•Los costos deben ser calculados con grancuidado ya que la idea principal del producto estener un producto al que puedan accederpersonas para las cuales este no es un productode primera necesidad.
•El maquinado de las piezas debe tener grancuidado ya que para un correcto funcionamientotodo debe estar temporalmente sincronizado.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y
HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA
EMPLEADAS
ULRICH KARL y EPPINGER STEVEN. “Diseño y desarrollo de productos,
Enfoque Multidisciplinario”. McGraw Hill Interamericana,2004.
http://www.dirhel.com/inicio.html
•Solid edge
MUCHAS GRACIAS
Henry Arturo Pabón Q. [email protected]
Diego Fernando Bahena R. [email protected]
Carlos Eduardo Rodríguez E. [email protected]