5/23/2018 C lula de Fabricaci n Flexible_Bravo Christina

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Clula de Fabricacin FlexibleBravo Bravo Christina, Email: cebb91@hotmail.com

Departamento de Elctrica y Electrnica, Univesidad de las Fuerzas Armadas ESPE

AbstractFlexible manufacturing cells try to design factoriesthey are able to function permanently automated way to a target.It is a group machine tool numerical control linked together ifusing a common transport system parts and a centralized control.These cells need knowledge in different areas.

Index TermsClula de fabricacin fexible, nematica, esta-ciones de servicio.

I. INTRODUCTION

LAS clulas de fabricacin flexibles intentan disear fbri-cas que sean capaces de funcionar permanentemente deforma automatizada, para un objetivo. Es decir es un grupo

de mquina-herramientas de control numrico enlazadas entresi mediante un sistema de transporte de piezas comn yun sistema de control centralizado. Estas clulas necesitande conocimientos en diferentes reas tales como: progra-macin, autmatas programables, comunicaciones industriales,neumtica, hidrulica, robtica, interfaces de comunicacincon PLCs (paneles de operador), software de control deprocesos (InTouch),etc.

II. PREVIOUSWORK

Debemos tomar en cuenta que para este tipo de clulasson didcticas, sirve para simular lo ms real posible larealidad de la industria. En la industria tenemos los sistemas deFabricacin flexibles los cuales tienen exactamente la mismadefinicin.

Las fases reales de un proyecto, pueden ensearse por mediode proyectos de formacin, tales como:

Planificacin Montaje Programacin Puesta a punto Funcionamiento Mantenimiento - Localizacin de averas

En estas clulas se puede ensear contenidos didcticos que

cubran los siguientes temas: Mecnica

Montaje y ajuste mecnico de una estacin

NeumticaConexionado de componentes neumticos

SensoresUso correcto de sensores pticosAjuste

Robtica:

reas de aplicacin de los robotsFundamentos de robtica

Terminologa utilizada en robticaProgramacin de robots

Puesta a puntoPuesta a punto de un sistema de produccin

Localizacin de averasLocalizacin sistemtica de averas en un sistema de produccin [1]

A. Ventajas y Desventajas

VENTAJAS: Optimizan la fabricacin por lotes.

Se optimiza el empleo de sistemas de amarre de piezasherramientas, tiempos de puesta a punto, etc. Se reduce el material en curso Mejora la gestin de la produccin.

DESVENTAJAS: Alto coste inicial en equipos, sistemas de transporte

software, etc. Restructuracin completa de la produccin por familia

de piezas.[2]

Figure 1. Cuadro comparativo entre produccin por pieza y masiva

B. Caractersticas

Las caractersticas de una fabricacin flexible son: Flexibilidad: En el producto en cuanto a: forma, dimen

siones, materiales, previsin, etc. En la produccin encuanto a cantidad, lotes, programas, etc.

Automatizacin: En el mecanizado, cambio de piezacambio de herramienta, transporte, identificacinlimpieza de piezas, verificacin de piezas, etc.

Productividad: Debido a la fabricacin desatendida, rapidez de cambio de herramienta, rapidez de cambio depieza, pocas averas, optimizacin del mecanizado, etc.

Calidad del producto Asegurada por: la inspeccin dpiezas, precisin de las mquinas, estabilidad trmicarigidez de las mquinas, autocorreccin, etc.

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Fiabilidad del proceso Gracias al: control de desgaste,control de desviaciones, control de condiciones de mecan-izado, mantenimiento preventivo, etc.

III. METHODOLOGY

Eleccin y disposicin de las mquinas

La ingeniera encargada de la elaboracin del sistemacompleto debera ocuparse de encargar las mquinas a losproveedores. De este modo quedar en una sola mano laresponsabilidad del funcionamiento futuro del sistema com-pleto. Lo mismo es vlido para las mquinas para operacionesposteriores sobre las piezas producidas, como las lavadoras depiezas, mquinas de medicin, estaciones de inversin, etc.

Durante el funcionamiento posterior se ver muy prontohasta qu punto se ha elegido acertadamente. Segn la experi-encia actual, es aconsejable utilizar en lo posible mquinas

estandarizadas y no ms de dos o tres tipos de mquinasdiferentes. Cuando una mquina no puede utilizarse por averau otros motivos, las mquinas restantes tienen que estar ensituacin de realizar, transitoriamente, las tareas de la mismapara evitar el paro total del sistema de fabricacin.

Ninguna de las mquinas debera estar orientada a la fab-ricacin de una pieza concreta: cada mquina debe poderseutilizar universalmente (de modo flexible) una vez cambiadaslas herramientas o incorporado el nuevo programa. Slo as esposible adaptar rpidamente la produccin del sistema a lascambiantes exigencias del mercado.

Tambin es ms fcil y barata una ampliacin posterior si

no hay mquinas especiales que den origen a cuellos de botelladifcilmente evitables. Una vez elegidos y establecidos elnmero y el tipo de las mquinas, se determina su disposiciny su enlace mediante el sistema de transporte. Para ello sedispone de tres posibilidades:

Disposicin en serie: Un conjunto de mquinas dispuestasuna tras otra, cada pieza pasa sucesivamente por todas lasmquinas de modo similar a la fabricacin en un sistematrnfer. Fabricacin mquinas convencionales

Figure 2. Serie

Fabricacin en centros de mecanizado sin transporte au-tomtico de piezas

Disposicin en paralelo

Figure 3. Paralelo

Fabricacin en sistemas y clulas de fabricacin flexible condisposicin en paralelo de mquinas redundantes.

Disposicin mixta

Figure 4. Mixta

Fabricacin en una lnea trnsfer flexible con disposicinen serie de mquinas complementarias.

A ello corresponde tambin la eleccin de las mquinautilizadas. Dado que en cada "estacin" se realiza una operacin "complementaria" a la anterior, para la disposicin enserie se utilizan preferentemente mquinas complementariasde concepcin parcialmente diferente.

Esta disposicin tiene desventajas, como:1) El ritmo viene determinado por la mquina ms lenta o

por la operacin ms larga, es decir, que las mquinams rpidas tienen tiempos muertos.

2) Si falla una estacin se detiene todo el sistema o, par

evitarlo, se han de tener.3) Programas de sustitucin preparados para poder traslada

los trabajos de la unidad problemtica a otras unidadesEllo provoca un considerable gasto de programacin y requiercapacidades de memoria enormes para poder contener lo"programas de repuesto". Por ello, los conceptos modernode fabricacin flexible colocan las mquinas preferentementeen disposicin paralela.

Figure 5. Disposicin en paralelo de las mquinas.

ABCD representan mecanizados sobre una pieza, o bienla mecanizacin completa de distintas piezas. Las piezas se

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conducen, segn sea conveniente, hacia una o varias de estasmquinas hasta completar el mecanizado. Cuando se utilizancentros de mecanizado, todos los mecanizados posibles de-beran realizarse en la mquina una vez elegida, en lugar derepartir el mecanizado sobre varias mquinas sucesivas. Enfuncin del programa o de la pieza, con la disposicin enparalelo de las mquinas-herramientas es posible mecanizarcompletamente las piezas sobre una mquina o efectuar op-eraciones complementarias.

Ello resulta ventajoso cuando se utilizan, por ejemplo,determinadas mquinas slo para trabajos de precisin y estprevisto trasladar las tareas de desbaste a otras mquinas. Latransformacin del mercado hacia un mercado de compradoresconduce a un aumento de la demanda de productos industrialescon una creciente variedad de soluciones. La pre-fabricacinde grandes series para un perodo de entrega ms largo y sualmacenamiento hasta la venta es cada vez ms antieconmico.

La demanda de soluciones de automatizacin para seriesms pequeas estar por ello en el centro del futuro intersde los compradores. Los sistemas de fabricacin flexible

cumplen en gran parte las exigencias planteadas. Dado que, sinembargo, el sistema de fabricacin flexible puro no existe, larentabilidad ptima slo se puede conseguir mediante sistemasadatados especficamente a cada necesidad. Los grupos con-structivos ya existentes, las llamadas clulas de fabricacin, sepueden combinar segn muchas variantes.

La mayora de los conceptos de sistemas permiten la in-troduccin y ampliacin paso a paso. Bajo esta premisa, laelevada inversin requerida puede repartirse en varios aos y,mediante la experiencia obtenida a lo largo de los mismos,ser ms fcil demostrar la rentabilidad. La utilizacin desistemas de fabricacin flexible requiere un profundo anlisisde la tarea de produccin, que tenga en cuenta los crecimientos

y cambios futuros. Cuando la seleccin y el agrupamiento delas mquinas-herramientas necesarias son todava controlable,al finalizar la planificacin destaca el problema de softwarepara el sistema de control. Las soluciones que sobresalen enexceso del marco estndar y necesitan demasiada asistenciadel ordenador suelen fracasar por la carencia de software opor el coste del desarrollo para su elaboracin. Parece por elloabsolutamente aconsejable examinar tambin la posibilidad deaplicacin o adaptacin de diseos ya realizados y proceder auna comparacin con respecto a los costes de las solucionesespecficas nuevas antes de tomar la decisin final. [3]

IV. RESULTS

Dependiendo de la funcin se coloca los elementos a usaren cada estacin, Estos elementos se pueden repetir o no, acontinuacin se describir algunas estaciones:

Cinta trasportadora

Consta de una cinta continua, dividida en cuatro bandas, porella circulan las paletas con las distintas piezas a montar.Existe una posicin de parada en cada puesto que permite almismo coger la pieza, manipularla y depositarla de nuevo enla cinta. El control de la misma se realiza mediante un PLC,el cual decide cuando avanzan las paletas al siguiente puesto.Este autmata, controla toda la informacin que circula por la

red. Dispone de mdulos de E/S descentralizados e integradoen la red Profibs. Como interface de control se utiliza unpantalla tctil, la cual permite el manejo de las operacioneen manual y la visualizacin de parmetros de control de lodistintos puestos de la cinta. Tambin realiza el control demanual mediante pulsadores y contador de impulsos para egrafcet.

Figure 6. Cinta trasportadora

Alimentacin de bases

Mediante una pequea cinta, deja las bases en posicin paraque las recoja el robot para proceder a su verificacin. Labases correctas, son depositadas en un pequeo almacn, paramediante unos cilindros con ventosas, depositarlas en la paletapara su traslado al siguiente puesto. Para su funcionamientoen monopuesto, se utiliza un segundo almacn, desde el cuase realizan las mismas operaciones que trabajando en modoclula. El control del sistema se realiza mediante un PLC.

Figure 7. Alimentacin de bases

Montaje de Rodamientos o Culatas

Dispone de alimentadores de ejes, rodamientos, y circlipMediante unos cilindros neumticos, coge los ejes, y en funcin del rodamiento (ancho estrecho) que hay que colocarposiciona el eje por el extremo adecuado. Mediante una prensahidrulica, coloca el rodamiento, controlando mediante unclula de carga la fuerza ejercida, determinando si el montaje

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es vlido, a continuacin, coloca el circlip y el conjuntomontado lo deposita en la paleta.

Figure 8. Montaje de Rodamientos o culatas

RobotSe Programa y modifica segn sea la necesidad, por ejemplo:

Verificacin

Este puesto verifica las bases y los ejes que se utilizan en losdos puestos anteriores. Para verificar la base, el robot, coge lamisma y la deposita en la posicin de medicin y se retira,un cilindro provisto de un palpador, mide la profundidad delorificio y transmite la informacin al PLC, si la medida escorrecta, el robot coge la base y la deposita en el almacn delpuesto 1. Si la medida no es correcta, el robot coge la base yla deposita en la rampa de piezas defectuosas.

ColocacinColoca las Piezas sobre la Base que se encarga de recogercada una de las piezas entregadas por el almacn intermediopara depositarlas en la posicin correcta dentro de la base delpalet situado en la posicin de dicho robot.

Expedicin

Expide los Palets que se encarga de recoger la mercanca delpalet de su zona de influencia para depositar en un punto enel cual se considerar por expedida la mercanca.

Montaje mediante ejes controlados

El PLC maestro le indica al PLC del puesto las caractersticasdel montaje a realizar sobre la base que llega en la paleta,

si hay que colocar dos bulones cuatro, y si hay quecolocar rodamiento ancho estrecho. Con esta informacin, elmanipulador coge la base de la paleta y la deposita en la mesade trabajo, coloca los bulones especificados en el pedido y acontinuacin, coloca el eje con el rodamiento. Si el rodamientoa colocar coincide con el que viene en la paleta, lo cogedirectamente. Si no coincide, lo coge de su propio almacn, locoloca y a continuacin, el de la paleta lo deposita en el lugarapropiado de su almacn. En caso de que ste y este lleno, lodeja en la posicin de origen. Una vez colocado el eje, cogela tapa adecuada de su almacn, la coloca sobre la base y todoel conjunto ya montado es depositado en la paleta.

Figure 9. Robot

Figure 10. Montaje mediante ejes controlados

Atornillado y visin artificial

Los dos puestos comparten el PLC, armario de contros yestn montados en la misma base. El puesto de atornilladodispone de una alimentacin de tornillo por cuba vibratoriade forma que una vez posicionados los tornillos en la partesuperior de la cuba, son soplados a la boca del atornilladorLa paleta es elevada y fijada en su posicin mediante do

cilindros neumticos y el atornillador mediante un control dpar, coloca dos tornillos que sujetan la tapa a la base. Si lafijacin ha sido correcta, se libera la paleta para su traslado apuesto de visin artificial.

El puesto de visin artificial, para este existn diferenteequipos como Omron F150 que permite determinar 16 escenadistintas cada una con 16 regiones. Las regiones a verificarse fijan mediante la programadora y se comparan con lade las piezas a controlar, dando informacin de si la piezamontada es vlida (se han colocado los tornillos, la tapa y erodamiento). Todas las piezas son verificadas, con lo que selogra una fiabilidad del 100%.

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Figure 11. Atornillado y visin artificial

Almacenamiento finalEn sta ser el lugar en el cual se vayan almacenando los paletssobre los cuales se colocar o est colocada la mercanca.Dicho almacn contendr los palets vacos usados posteri-ormente para el trasbordo de los pedidos dentro de la zonade transporte. Igualmente, en el mismo tambin podremosalmacenar los palets con un pedido ya formado hasta elmomento en el cual deban de ser servidos o expendidos fuerade la clula de fabricacin flexible. Este almacn posee laforma caracterstica de un almacn de estanteras elevadas.[4][5]

Figure 12. Almacenamiento final

V. CONCLUSIONS

El uso de clulas de fabricacin flexibles permite estu-diar el mundo de la industria y los procesos necesariopara obtener un producto, saber los pasos y que estossistemas tienen mtodos de verificacin como el de visinartificial permite tener ms confiabilidad en la industriaautomatizada.

El uso de elementos neumticos en este tipo de sistemases importante por sus caractersticas propias, y estn in-versas en diferentes estaciones como en el robot, Montajede rodamientos, etc.

Aunque este tipo de clulas no son industriales estapuedes ayudar a la formacin acadmica por la necesidadde tener conocimientos en diferentes reas tales comoprogramacin, neumtica, mecnica, etc. Haciendo estuna manera de evaluar los conocimientos y de ser necesario reforzarlos.

Para la fabricacin de los elementos deseados se utilizandiferentes estaciones acondicionadas a las necesidadede cada estacin pero estas estaciones deben tener lapropiedad de ser fcilmente modificables y reprogramables, en caso de fallo o modificacin de la clula.

VI. FIRST APPENDIX

Citation: [1] Rodrguez A., Clula MPS-C, Estacin RobotManual de Funcionamiento,(2004), pg 9-10

[2] Escuela Tcnica Superior de Ingeniera Bilabao, Sistemas de Fabricacin Flexible,(2009), pg 6

[3]Universidad Nacional de Colombia, Taller de Ingenierde mtodos,(2010)

[4] Electricidad ETI,Clula de fabricacin flexible,(2008),

[5] Piedrafita R.,CLULA DE FABRICACIN FLEXIBLE,(2010), pg 110

VII. SECOND APPENDIX

[1] Rodrguez A., Clula MPS-C, Estacin Robot. Manuade Funcionamiento,(2004), Recuperado el 12 de junio del 2014de http://www.lhusurbil.com/irjlmartinez/MANUALES/E6ROBOT/E6-Funcionamiento.pdf

[2] Escuela Tcnica Superior de Ingeniera,Sistemas de Fabricacin Flexible,(2009), Recuperado el 13 de junio del 2014de http://www.ehu.es/manufacturing/docencia/1151_ca.pdf

[3]Universidad Nacional de Colombia, Taller de Ingenier

de mtodos,(2010), Recuperado el 12 de junio del 2014 dhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/fabricacionflexibel.htm#[4] Electricidad ETI,Clula de fabricacin

flexible,(2008), Recuperado el 12 de junio del 2014 dhttp://www.etitudela.com/electricidad/index.html

[5] Piedrafita R.,CLULA DE FABRICACIN FLEXIBLE,(2010),Recuperado el 12 de junio del 2014 dhttp://automata.cps.unizar.es/infindust/practicascelulal.pdf

ACKNOWLEGMENT

BIOGRAFA

Bravo Bravo Christina EstefaniaNaci en LojaEcuador, el 16 de Mayo de 1991. Estudio los aos de educacin primaria en la Escuela bilingAntonio Pena Celi y 6 aos en el Instituto SuperioTecnolgica Daniel lvarez Burneo obteniendo ettulo de bachiller en Fisicomatemtico en la actualidad cruza el 8vo semestre en la Escuela de laFuerzas Armadas (ESPE).