Diseño de una estación de procesamiento de piezas implementando una máquina de trasferencia de rotativa, sincronizado con dos mecanismos lineales de transferencia, como parte de una línea de producción automatizada.

Abstract

La estación de procesamiento se origina de la necesidad de recrear una línea de producción industrial automatizada, donde cada una de las estaciones que la componen, llevan a cabo algún proceso en específico. Dicha estación, es un trabajo de diseño y de evaluación técnica para una futura implementación, que tuvo como objetivo principal el desarrollo de una estación automatizada que representa un proceso de detección, medición, transporte y expulsión de piezas cuya finalidad es el aprendizaje y capacitación de futuros alumnos en Ingenierías como lo son Electrónica, Mecatrónica y Mecánica. En primer lugar se llevó cabo una etapa de investigación en la que se pudo encontrar procesos y sistemas de producción modulares que existen actualmente en la industria, sin embargo nada comparado con lo que se propuso diseñar. Al mismo tiempo, la investigación también ayudó a obtener información detallada del funcionamiento de sensores, cilindros, motores y demás instrumentación que se fuera a implementar durante el diseño. En segundo lugar, se inició una etapa de ideación para cada uno de los tres subsistemas en los que se divide la estación, los cuales son: Alimentación, Mesa Rotatoria y Salida, donde las ideas propuestas fueron cambiando conforme se iban encontrando debilidades y fortalezas, tanto en temas como estructura, funcionalidad y viabilidad, de cada una de ellas. Esto con el fin de concluir en una idea más concreta y que la misma se pudiera diseñar utilizando el software de Inventor. Una vez establecido un diseño acorde al espacio y función que tendría, se lograron establecer las medidas justas para su futura implementación, medidas que se pueden observar en los anexos de este trabajo de graduación. En tercer lugar, según lo anterior, se llegó a una etapa de análisis donde se hicieron los cálculos necesarios con la finalidad de poder seleccionar los instrumentos más adecuados acorde a las necesidades y requerimientos del procesamiento de piezas. Para la selección del motor DC que controla las bandas transportadoras, que componen tanto el subsistema de alimentación como el de salida, se determinó el torque necesario para hacer girar, al menos, 4 de las piezas mas grandes, calcular la potencia necesaria y comparar esta con las diferentes opciones que ofrece el mercado, para al menos conseguir una autonomía de poder trabajar hasta 30 cajas por minuto. Para la selección del sensor que detecta las piezas, este se logró determinar según los rangos de medición que maneja, teniendo en cuenta que las piezas que se iban a estar trabajando cuentan con alturas de 7 y 10 cm y la altura a la que iba a estar posicionado el mismo. Por otro lado, en cuanto al cojinete que haría funcionar el mecanismo de la mesa rotatoria, se seleccionó tomando en cuenta el peso de la mesa rotatoria, asumiendo una plancha de aluminio de 63cm de diámetro y 1.5cm de espesor en conjunto, con al máximo 6 piezas de MDF, por encima de este. Por último, para la selección del cilindro se tomó en consideración, la distancia de émbolo que recorre y si esta era la necesaria para hacer empujar las piezas, y el rango de presiones con el que trabaja, contemplando un máximo de 10bar. Una vez definida la instrumentación a implementar, se procedió a llevar a cabo una simulación de la estructura que se diseñó, utilizando perfiles de aluminio modulares, con la que se pudo determinar si aplicando fuerzas puntales, esta era lo suficientemente rígida como para no obtener deformaciones críticas. Por último, se llevó a cabo un análisis de costos, con el fin de poder registrar los costos reales del proyecto. Por último, como parte de la finalidad que tiene este trabajo, también se espera que esta estación sirva como una herramienta didáctica en la que los estudiantes puedan poner sus conocimientos en práctica en cursos como lo son Instrumentación Electrónica, ya que muchas de las prácticas y proyectos que se planifican para este curso, muchas veces están limitadas a únicamente ser simulados por la falta de equipo e instrumentación. Tal es el caso del uso de shift register para simular un proceso de procesamiento donde se rechazan y se aceptan piezas según a un criterio especifico.