EJERCICIOS DE MANUFACTURA CELULAR

Transcripción

1 EJERCICIOS DE MANUFACTURA CELULAR Miguel Andrés Mesa Vera Margarita María Pérez Durán Manufactura Celular La manufactura celular es una aplicación de la tecnología de grupos en manufactura, en la cual toda o una porción del sistema de manufactura de la empresa se convierte en celdas tecnológicas. Una manufactura celular es un grupo de máquinas o procesos ubicados a gran proximidad y dedicados a la manufactura de una familia de partes. Las partes son similares en sus requerimientos de proceso tales como operaciones, tolerancias y capacidad de herramientas de mecanizado. Teniendo en cuenta que el objetivo del proyecto Accesibilidad a las celdas de manufactura flexible automatizada a través de la Red Nacional RENATA e Internacional Red CLARA para supervisar y controlar su estado y funcionamiento, es realizar un manejo integral de la celda de manufactura flexible se he propuesto redistribuir el Laboratorio de Mecatrónica (Figura No.1.), con base en el flujo de proceso y en la teoría de tecnología de grupos y manufactura celular, de forma que se reduzcan tiempos de transporte y se optimice el proceso. Figura No.1. Propuesta de layout (distribución en planta) para el Laboratorio de Mecatrónica de Universidad Nacional

2 Figura No.2. Arquitectura de Conexión de la Celda de Manufactura La Figura No.2., muestra la arquitectura de conexión de la Celda de Manufactura Flexible de la Universidad Nacional de Colombia. Diseño de las Prácticas de manufactura Los ejercicios de manufactura celular diseñados y programados para ser dispuestos en Internet, como parte del curso virtual de manufactura, de la Universidad Nacional de Colombia, están enfocados hacia las dos grandes estrategias (Figura No.3.), que se llevan a cabo para la fabricación de una pieza: Ingeniería Directa: A partir de un diseño previo se construye la pieza, teniendo en cuenta los parámetros establecidos en el diseño. Ingeniería Inversa: A partir de una pieza construida se extraen los parámetros de diseño para replicar su construcción.

3 Figura No.3. Esquema de ingeniería directa (izq.) e ingeniería inversa (der.) La aplicación virtual busca capacitar a los usuarios siguiendo un proceso que empieza desde el conocimiento general de las máquinas hasta el manejo integral de la celda de manufactura. Cabe destacar que los ejercicios que se colgarán en red son concebidos y orientados para permitir al usuario realizar un acercamiento tecnológico centrado hacia el dominio del CNC. Como método de programación de los ejercicios se implementó el concepto de macros, el cual define que a partir de parámetros o rasgos básicos fundamentales de diseño y de manufactura se transita paulatinamente hacia una estructura tecnológica más compleja. A continuación se muestra un diagrama de flujo que busca esquematizar el desarrollo de los ejercicios CNC por teleoperación: INICIO Establecimiento de parámetros de funcionamiento de la máquina Preparación de la superficie a mecanizar Primitiva de manufactura a mecanizar Macro que contiene el conjunto de instrucciones para materializar el diseño escogido Figura No.4. Diagrama de flujo que esquematiza un ejercicio general empleando macros

4 La estructura general de la macro es la siguiente: INICIO Definición de Rasgos de Diseño: Líneas y Arcos Parametrización por Variables Tecnológicas Decisión de las Variables por el Usuario Resultado: Infinitas Piezas a Desarrollar Figura No.5.Estructura General de los Macros El plan de Manufactura por Ingeniería Directa e Inversa en la plataforma de teleoperación, supervisión/ip-unal2 (esquematizado en las Figuras No.6. y 10), muestra la secuencia de operaciones y variables involucradas, para la correcta ejecución de los ejercicios. 1. Ingeniería Directa: La primera etapa consiste en el diseño asistido por computador CAD, a continuación, se define el plan de manufactura con la ayuda de software CAM; posteriormente, se realiza la fabricación de la pieza y finalmente, el control de calidad y ensamble. Todo el proceso está correctamente integrado al sistema de monitoreo y supervisión.

5 Figura No.6. Plan de Manufactura por Ingeniería Directa Figura No.7. Ejercicios de manufactura celular, basados en ingeniería directa, para usuarios intermedio (izq.) y avanzado (der.)

6 INICIO Desea mecanizar el contorno? Línea 4 Mecanizado de la línea Seleccione la figura que desea mecanizar Macro que contiene el conjunto de instrucciones para mecanizar el diseño escogido N pasadas Primitivas de manufactura: líneas o arcos Figura No.8. Diagrama de flujo de un ejercicio avanzado por Ingeniería Directa De acuerdo a las Figuras No.7. y 11., La operación de ensamble realizada por el robot SCARA IBM 7540 se desarrollará para los 2 entornos de diseño, Ingeniería Directa e Ingeniería Inversa. A continuación se muestra un diagrama de flujo que resume la operación de ensamble del Robot.

7 INICIO Verificación de Puertos de Entrada y salida de Material Hay material para Ensamblar? Posicionar pinza sobre puerto de Entrada Tomar material a Ensamblar Movimiento de Ejes 1 y 2 Accionamiento vertical y cierre de pinza Movimiento de Ejes 1 y 2 Transporte al sitio de Ensamble Volver a la Posición inicial Movimiento de Ejes 1 y 2 - Accionamiento vertical y apertura de pinza Figura No.9. Operación de Ensamble para Ingeniería inversa y Directa 2. Ingeniería Inversa: Se comienza con la digitalización del producto, con ayuda de la máquina de medición por coordenadas CMM. A continuación, se definen las trayectorias de mecanizado haciendo uso de software CAM. Posteriormente, se realiza la fabricación, el control de calidad y finalmente, el ensamble. Todo el proceso está correctamente integrado al sistema de monitoreo y supervisión.

8 Figura No.10. Plan de Manufactura por Ingeniería Inversa Figura No.11. Ejercicios de manufactura celular, basados en ingeniería inversa, para usuarios principiante (arriba), intermedio (centro) y avanzado (abajo)

9 INICIO Digitalización de un círculo Mecanizado del círculo Selección del Número de escalones N Macro que contiene el conjunto de instrucciones para mecanizar el diseño escogido N pasadas Primitivas de manufactura: Arcos y Líneas Figura No.12. Diagrama de flujo de un ejercicio principiante (pirámide) por Ingeniería Inversa Se espera que al término de ejecución del proyecto esté implementada una plataforma que permita acceder a la capacitación y el posterior manejo de las máquinas del Laboratorio de Mecatrónica de la Universidad Nacional, por parte de usuarios remotos con conocimientos muy básicos del tema. Allí encontrarán los ejercicios propuestos y una interfaz gráfica muy amigable para familiarizarse con la interacción máquina-operario. Bibliografía: Andrew Kusiak. Intelligent Manufacturing Systems. New Jersey: Prentice Hall páginas. Nanua Singh. Systems apporoach to Computer-Integrated Design and Manufacturing. EEUU: John Wiley and Sons, Inc páginas. Córdoba Nieto, Ernesto. Cuestiones teóricas de maquinado, tomo I. Facultad de Ingeniería Publicaciones, Universidad Nacional de Colombia. Bogotá: páginas. Quevedo Trujillo, Wilson. Aplicación experimental MX-2000 al mecanizado de geometrías especiales. Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Mecánico. Universidad Nacional de Colombia

10 Forero Casallas, John. Digitalización experimental en 2D en la Máquina de Medición por Coordenadas, CMM, del Laboratorio de Mecatrónica de la Universidad Nacional de Colombia