Universidad Tecnològica de Querètaro

Universidad Tecnològica
de Querètaro
Firmado digitalmente por Universidad Tecnològica de
Querètaro
Nombre de reconocimiento (DN): cn=Universidad
Tecnològica de Querètaro, o=UTEQ, ou=UTEQ,
email=vcruz@uteq.edu.mx, c=MX
Fecha: 2014.01.09 13:13:45 -06'00'
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO
Nombre del proyecto:
“EXTENSIÓN DE BRAZO DE ROBOT RENAULT B52”
Empresa:
ANTAL AUTOMATION S. DE R.L. DE C.V
Memoria que como parte de los requisitos para obtener el título de:
TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MECATRÓNICA ÁREA
AUTOMATIZACIÓN
Presenta:
Luna Aguilar Miguel Ángel.
Asesor de la UTEQ
Asesor de la Organización
M. en C. Rodrigo Mata Hernández
Ing. Rafael Juárez Santiago.
Santiago de Querétaro, Qro. Enero del 2014
Resumen
En las siguientes páginas se explica la realización del proyecto “Fines de brazo
para la extracción de pieza Renault B52 de molde de inyección de plástico”
como parte del proceso de estadía de la carrera de Mecatrónica en la empresa
ANTAL Automation. Un fin de brazo es un mecanismo colocado al final de un
brazo robótico el cual tiene como función el extraer piezas de manera precisa y
segura, en este caso se utilizó para extraer piezas con elevadas temperaturas.
Para éste proyecto se requirió de un estudiante de la carrera de Mecatrónica, el
estudiante realizo el diseño, ajuste de piezas mecánicas, colocación de
sensores, colocación de piezas neumáticas y puesta a punto en planta de 4
fines de brazo, se utilizaron conocimientos de sensores, neumática, mecánica y
circuitos eléctricos. Se menciona además como el estudiante afronto los retos y
contratiempos en el proceso de realización del proyecto para concluirlo de
manera satisfactoria
2
Description
Anta is a company located in the industrial park “La Noria”. They are responsible
for performing automation projects. The company is in an industrial white
warehouse. There work around thirty people including the engineer Jose Luis
Cervantes who is responsible for the assembly of machines. He is a tall and a
robust person. At this time, the company undertakes projects for HELLA in
Guadalajara, Jalisco but they want in more states of México.
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Índice
Página
Resumen------------------------------------------------------------------------------------
2
Description----------------------------------------------------------------------------------
3
Índice ---------------------------------------------------------------------------------------
4
I. INTRODUCCIÓN------------------------------------------------------------------------
6
II. ANTECEDENTES----------------------------------------------------------------------
9
III. JUSTIFICACIÓN ----------------------------------------------------------------------- 10
IV. OBJETIVOS----------------------------------------------------------------------------- 11
V. ALCANCE-------------------------------------------------------------------------------- 12
VI. ANALISIS DE RIESGOS------------------------------------------------------------- 13
VII. FUNDAMENTACIÓN TEORICA--------------------------------------------------- 14
VIII. PLAN DE ACTIVIDADES---------------------------------------------------------- 19
IX. RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS-------------------------------------
20
X. DESARROLLO DEL PROYECTO-------------------------------------------------- 21
XI. RESULTADOS OBTENIDOS------------------------------------------------------- 27
4
XII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES---------------------------------- 28
XIII. ANEXOS------------------------------------------------------------------------------- 29
XIV. BIBLIOGRAFÍA----------------------------------------------------------------------- 30
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I.
Introducción
La automatización de los procesos industriales constituye uno de los objetivos
más importantes de las empresas en la siempre incesante tarea de la
competitividad en un entorno cambiante.
La automatización de un proceso, máquina o equipo industrial consiste en la
incorporación al mismo, de un conjunto de elementos de control y dispositivos
tecnológicos que aseguren su control y buen funcionamiento.
Dicha automatización ha de ser capaz de reaccionar frente a
previstas.
situaciones
Dadas las exigencias del Mercado, México asume en nuestros días un gran
reto en cuanto a calidad y competitividad, la industria Mexicana debe
fortalecerse para buscar Manufactura de Clase Mundial. Para esto es necesaria
la actualización de equipo y procesos mediante la implementación de la
automatización.
ANTAL es una palabra Maya que significa “Existir”, es utilizada para resaltar el
valor de la organización.
El 27 de marzo del 2007 ANTAL Automation abre sus puertas por sus
fundadores el Ing. Benito Sánchez Olvera y el Ing. Enrique Núñez Espinoza,
ubicada en Miguel de la Paz 100-A Col. Fundadores, empresa dedicada al
desarrollo integral de proyectos, asesoría y capacitación en automatización de
procesos y equipos. Nace con el objetivo de darle valor a los proyectos
mexicanos por su calidad, garantizando eficiencia y eficacia.
En la actualidad y gracias al éxito que han obtenido, se ha logrado ampliar sus
instalaciones cambiando su ubicación en el Parque Industrial La Noria, calle
Cascada No. 6, Nave 6B, El Marques, Qro., por consiguiente aumentando el
número de trabajadores especializados en su ámbito para cubrir las
necesidades para cada proyecto.
La empresa se encuentra ubicada en calle Cascada No. 6, Nave 6-B, en el
Parque Industrial La Noria, El Marques, Qro. Tel. (442) 312 2870.
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Imagen I.I Ubicación de la empresa
Imagen I.2 Fachada de la empresa
El proyecto asignado por parte de la empresa fue el de 4 fines de brazo
robótico, los fines de brazo robóticos se utilizan para la extracción de colada y
piezas de los moldes de inyección de plástico, su sólida construcción permite
movimientos rápidos con poca vibración para una extracción precisa.
Actualmente la empresa fabrica estos fines de brazo para la empresa HELLA
ubicada en Guadalajara.
7
Los conocimientos requeridos para este proyecto son realizar modelados en el
software SolidWorks, conexión de sensores y terminales neumáticas y armadas
de estructuras con perfil BOSCH.
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II.
Antecedentes
ANTAL Automation se dedica al desarrollo de proyectos industriales, desde el
diseño, planeación, estructura de los mismos.
El servicio que ANTAL Automation realiza son los siguientes:
1. Servicio de diseño y fabricación de maquinaria original y automatización
de procesos.
2. Implementación de líneas de ensamble manuales, semiautomáticas y
automáticas.
3. Desarrollo de proyectos llave en mano (Ingeniería Eléctrica, Neumática,
Mecánica y de Procesos).
4. Programación de PLC’s, Robots, y Pantallas HMI.
5. Implementación de sistemas de visión y sistemas trazados.
6. Administración de Proyectos.
7. Maquinado de Precisión.
Actualmente la empresa ANTAL tiene un convenio por 3 años con la empresa
HELLA ubicada en Jalisco, en el convenio se estipula que la empresa ANTAL
dará prioridad a los proyectos que HELLA requiera.
Uno de esos proyectos son los fines de brazo para moldes de inyección de
plástico, ANTAL Automation realiza este tipo de proyectos desde el 2010.
Un fin de brazo es un mecanismo colocado al final de un brazo robótico y el
cual tiene la función de extraer piezas de manera precisa y segura, ya que al
calentar los moldes de inyección con temperaturas arriba de los 1000 grados
centígrados sería imposible que una persona realizara esta operación.
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III.
Justificación
Debido al crecimiento de la empresa y a la falta de personal, se decidió por la
asignación de este proyecto a un residente de la carrera en Mecatrónica, esto
basándose en el perfil que el estudiante de dicha carrera ofrece, ya que al tener
conocimientos de electrónica, sensores, neumática y diseño resulta ideal para
un proyecto de este tipo. Así el estudiante amplía sus conocimientos y resuelve
la necesidad de la empresa.
10
IV.

Objetivo
Diseñar, ensamblar e implementar 4 extensiones de robot para la
extracción en moldes de inyección de las piezas Renault B52 (Housing,
Lent, Bezel y Lent stop.
11
V.
Alcance
Se realizaran 4 extensiones de brazo para moldes de inyección Renault B52
como parte del proyecto para estadía, el proyecto será divido en 3 partes,
diseño, ensamble, puesta a punto, tendrá una duración de 3 meses, iniciando el
día 26 de agosto de 2013 y terminado el 26 de noviembre de 2013.
 Diseño:
Se realizaran los 4 diseños de los fines de brazo en el software Solidworks,
en este paso se definirá la colocación del material de acuerdo a la posición
de la pieza en el molde de inyección, para esto se modelará en base al
modelo que el fabricante proporcionará de la pieza, tomando en cuenta que
la extensión de brazo debe contener pieza izquierda y derecha.
 Ensamble:
Se armará la base de fin de brazo con perfil BOSCH 25x25 tomando en
cuenta las dimensiones de las dos piezas por fin de brazo, posteriormente
se montaran los componentes y se realizará un ajuste previo de los
componentes contra la pieza, una vez concluido se pasa a la colocación de
sensores y piezas neumáticas con su respectivo ruteo, se deberán tener dos
salidas neumáticas y una de sensor, para la salida de sensor se colocará un
conector macho de 25 pines al cual se le soldaran los cables de cada
sensor.
 Puesta a punto:
Se montaran los fines de brazo en la fábrica, se realizara un paro al robot
para colocar el fin de brazo, hasta este punto se podrá ver el molde de la
pieza y es por eso que la mayoría de las veces se tiene que hacer una
corrección al fin de brazo y adaptarse a el molde presentado, se realizará el
ajuste final de los fines de brazo, además se realizaran las correcciones que
el cliente requiera
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VI.
Riesgo
Demora en la
entrega
de
materiales
por
parte
de
proveedores
Análisis de riesgo
Consecuencia
Presión en la
realización
del
fin de brazo
Falta
de Cambiar la base
información de la en el momento
posición de la de la colocación
pieza en el molde
de inyección.
Falta
de
herramientas
al
estar instalando el
fin de brazo en la
planta.
Molestias
por
parte del cliente
y demora en
término
del
ajuste final.
Tabla 1
13
Solución
Cotizar
con
varios
proveedores
para
reducir
tiempos
de
entrega
Llegar
con
tiempo
a
la
corrida
del
molde así se
podrá
realizar
algún ajuste de
ultimo momento
Revisar
muy
bien
la
herramienta
antes de llegar a
la planta.
Prioridad
Media
Alta
medio
VII.
Fundamentación teórica
Perfil Bosch:
Soportes de aluminio con riel para ser sujetados a distintos componentes por
medio de tuercas Bosch, son fabricados principalmente de aluminio.
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Cambio rápido:
Placa base para perfil Bosch generalmente de aluminio con perforación para
tornillo de cabeza hueca agujero DIN 912 y tuerca de canal.
Abrazadera o corredera
Esta abrazadera permite una mayor flexibilidad de montaje.Se utiliza para la
sujeción de componentes al perfil Bosch
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Codo de sujeción
Diseño con fuerte sujeción y fijación con mecanismo giratorio, se utiliza para
fijar el gripper.
Gripper tenaza
Sujetador de efecto simple, el diseño de mordaza evita que material suave se
pegue en las mandíbulas, presión máxima del aire es de 87psi (6 bar).
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Gripper finger
Se recomiendan los dedos Gripper para adherir partes solidas supresión
máxima de aire es de 87 psi (6 bar).Utilice solamente aire seco y filtrado.
Sujetador de pieza
Se utiliza con el dedo de agarre para sujetar el borde de la parte entre el dedo y
la pieza.
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Tuerca Bosch
Se utiliza para sujetar distintos componentes a perfil Bosch por medio de un
tornillo.
18
VIII. Plan de actividades
Tabla 2
19
IX.
Recursos materiales y humanos
Se requirió de un estudiante de la carrera de técnico en Mecatrónica
además de los siguientes materiales los cuales equivalen a los utilizados en
un fin de brazo.
Tabla 3
20
X.
Desarrollo del proyecto
Se desarrollaron 4 fines de brazo para moldes de inyección Renault B52, al ser
parecido el desarrollo de todos los fines de brazo se explica solamente el
procedimiento que se lleva a cabo para un fin de brazo.
En el desarrollo de un fin de brazo para molde de inyección se requiere de 3
pasos, diseño, ensamble y la puesta a punto.
X.I Diseño
Para el diseño lo primero que se requiere es tener la pieza para la cual se va a
realizar el modelado, en la imagen X.1 se puede ver la carcasa de un faro
Renault B-52 que fue una de las piezas con la cual se trabajó.
Imagen X.1
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El cliente se encargará de enviar el diseño de como saldrá la pieza del molde
de inyección de plástico, para su trabajo en el software SolidWorks, es
importante saber la ubicación de la pieza al salir del molde de inyección ya que
así se evitará realizar re-trabajo más adelante.
Se realizó el diseño para pieza izquierda y pieza derecha en un mismo proyecto
como se muestra en la imagen X.2, las primeras piezas en tomar en cuenta
fueron los perfiles ya que, de acuerdo al tamaño de la pieza que se requiera
serán las dimensiones de los perfiles, se diseñaron 2 perfiles Bosch 25x25x860
milímetros y 5 de 25x25x310, los dos perfiles de 860mm. se colocaron en un
cambio rápido(el cambio rápido se muestra en el capítulo de fundamentos
teóricos) de medidas 160x160mm adhiriéndolos con tornillo avellanado y tuerca
Bosch M4, este es la base del fin de brazo, la posición de estos perfiles tuvo
que ser centrada con respecto a la mitad del cambio rápido, posteriormente se
tomo un perfil de 310mm para colocarlo en referencia al centro del cambio
rápido, se tomaron dos más de la misma medida y se colocaron a 10
centímetros de distancia del perfil anterior, los últimos dos se colocaron a 50
centímetros de el perfil central.
Las siguientes piezas que se colocaron fueron las correderas con su codo y
gripper, además de la tenaza para la colada (la colada es la rebaba que queda
al momento de la inyección del plástico en el molde), estos componentes son
los que sujetaran la carcasa y son la parte fundamental de nuestro fin de brazo,
se colocaron 3 grippers con codo y corredera para el lado izquierdo y otros 3
para lado derecho, la tenaza fue puesta en el perfil central debido a la posición
de la colada, se ubicaron dos sensores de presencia para detectar cuando la
pieza está en posición estos fueron colocados en los perfiles que se encuentran
a 10cm del perfil central, por último se tomo en cuenta la caja de terminal de
sensores, esta se ubicó del lado derecho de nuestro fin de brazo.
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Imagen X.2 Diseño en solidworks de Fin de brazo
X.2 Ensamble
Teniendo el diseño se paso al ensamble de piezas, al igual que en el diseño las
primeras piezas que se montaron fueron los perfiles de 86cm de largo en el
cambio rápido, se colocaron los 5 perfiles de 31cm como se planteo en el
diseño, al igual que los gripper, tenaza, sensores y caja, también se colocaron 7
conexiones neumáticas de 1/8 para cada gripper y tenaza como se observa en
la imagen X.3.
Imagen X.3 Fin de brazo
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Se montó el multicontacto de mangueras el cual fue ubicado en el perfil central,
imagen X.4. Posteriormente se coloco la manguera neumática de medida M4
para esto se cortaron 6 mangueras que saldrían de los grippers.
.
Imagen X.4 Multicontacto neumàtico
Por último se ruteo cada una de las mangueras y se colocaron dos terminales
neumáticas para la toma de aire, una para los grippers y otra para la tenaza.
Para la parte de los sensores lo primero fue medir el largo del cable del sensor
hasta la caja de terminal de sensores, los cables de cada sensor fueron
soldados a la entrada de la terminal de sensores, en la salida se soldó cable de
10 hilos para el db25, esta fue parte muy importante en cuanto a la necesidad
de conocimientos de sensores y del como conectar y soldar cada cable ya que
se requería de conocimientos para no tener errores en la conexión, como
solución el TSU investigó con la hoja de datos la forma de conexión de los
sensores a la caja de terminal de sensores, además se investigó la forma de
conectar el db25 con el cable de 10 hilos de acuerdo al código de colores,
finalmente se realizaron pruebas para verificar que los sensores funcionaban
correctamente.
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Por último se ruteo el cable para que no interfiriera en la extracción de la pieza,
como se ve en la imagen X.5
Imagen X.5 Fin de brazo
X.3 Puesta a punto
Para la puesta a punto el ingeniero encargado de la máquina de inyección
realizo un paro para que se pudiera trabajar, lo primero fue ubicar la posición de
la carcasa y comprobar que no tenía una posición distinta a la señalada en el
diseño.
Una vez que se comprobó que era la misma posición se pasa al ajuste fino,
este consiste en colocar el fin de brazo en el brazo robótico he ir ajustando de
acuerdo a lo que vaya pidiendo el programador, en el caso de la carcasa se
tuvo que hacer una corrección mínima en dos grippers,
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Además se comprobó que los sensores trabajaran de manera correcta,
finalmente terminado el ajuste el programador realizó una corrida completa de
la extracción de la pieza para ver que trabajara bien y no rompiera la pieza.
Cabe señalar que para la puesta punto solo se disponía de 2 horas para su
realización lo que ejercía una mayor presión para el TSU.
Imagen X.6 Fin de brazo terminado
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XI.
Resultados obtenidos
Los resultados obtenidos se muestran de acuerdo a los alcances planteados se
muestran en la siguiente tabla.
Alcance
Diseño
Notas
Culminación
Se diseñaron 4 fines de brazo en el
100%
software SolidWorks.
Ensamble Ensamble de piezas mecánicas, sensores
100%
y partes neumáticas de los 4 fines de
brazo.
Puesta a Colocación de 4 fines de brazo y ajuste
100%
Punto
fino en planta.
Tabla 4
La puesta a punto es el mayor alcance que se logro ya que al realizarlo frente al
cliente se tiene que lidiar con la presión de tiempos y la resolución de
contratiempos en el momento mismo que vayan surgiendo, sin duda aquí fue
donde el TSU llevo sus conocimientos al límite.
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XII.
Conclusiones y recomendaciones
Como conclusión el TSU puede asegurar que los conocimientos adquiridos en
la carrera de Técnico en Mecatrónica fueron los indicados para el proyecto
asignado en la empresa ANTAL y que el estudiante logro aumentar su
experiencia en cuanto a proyectos de automatización se refiere, ampliando sus
conocimientos en diseño, ajuste de piezas, tiempos de entrega y manejo de la
comunicación con el cliente.
Se puede agregar también que para una mejor realización de los fines de brazo
se tome en cuenta la lógica de conexión para sensores que se investigo y utilizo
en el proyecto, para que así se lleve una continuidad en el proyecto, ya que
esta fue una parte en donde más se requirió de conocimientos por parte del
estudiante, debido a que en la empresa no se tenía un estándar en cuanto a la
conexión de dichos sensores, el estudiante realizo la investigación de la lógica
para su conexión además de la realización de pruebas para que funcionaran de
manera adecuada.
28
XIII. Anexos
Código de colores para cableado.
Tabla 5
29
XIV. Bibliografía
1.-Arias, Fidias G. (1999), El proyecto de investigación, Guía para su
elaboración. (3ra edición). Caracas, Episteme.
2.-Bernal.C,(2006), Metodología de la investigación (2da edición), México D.F.
Edit Pearson Prentice Hall
3.-http://www.eratsa.com/paginas/EOAT.pdf
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