XX MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS CONTROLADOR PARA UNA MAQUINA ENSAMBLADORA DE TAPON VALVULA Javier Andrés Pardo Sierra 285156 Juan Carlos Piñeros Cañas 285177 Dirigido por: Nelson Arzola de la Peña
ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN La empresa IBERPLAST S.A. lanzo al mercado un nuevo tapón desechable que funciona como válvula en el garrafón de agua cristal de 20 litros. El nuevo diseño del tapón esta formado por tres partes que necesitan ser ensambladas para luego efectuar un sello térmico de seguridad. La empresa ve necesario la adquisición de una maquina más robusta, que realice este proceso; para reemplazar la existente.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la actualidad la empresa Iberplast realiza de manera manual el ensamble del tapón _ válvula, generando esto un gran costo económico y unas bajas tasas de producción, se quiere reducir al máximo la intervención humana y aumentar el volumen de producción.
Objetivos El objetivo principal es realizar el ensamble completo del tapón-válvula, en donde se contempla: Posicionamiento de las partes Ensamble Sello de seguridad (Termo formado) Conteo y almacenamiento
Requerimientos Suministro de un tapón-válvula ensamblado cada 1~1.5s. Distribuir los tapones sellados en cajas de 600 unidades. La maquina debe cumplir con la normatividad necesaria para equipos de manipulación de alimentos. La maquina debe reducir al máximo la intervención humana durante el proceso. El posicionamiento de las partes debe ser automático. Se debe prever las características del sistema de aire de la empresa. Espacio disponible para la ubicación de la maquina 4 m 2 y una altura máxima de 2.3 m. Control de calidad en el proceso. Ergonomía.
Vista en funcionamiento
Desarrollo de la nueva maquina El control de temperatura será realimentado y se tendrá en cuenta la temperatura ambiente del lugar.
Generación de conceptos para cada una de las funciones Modulo ensamble: Mesa circular, impulsada por un servo motor. Mesa lineal, impulsada por actuadores neumáticos.
Sistemas de posicionamiento Con base en la configuración de las paletas tenemos las siguientes condiciones: El tapón se debe alimentar de manera serial Las válvulas se deben paralelo alimentar 5 en
Posicionador tapón Conceptos generados: Posicionador centrifugo ( al igual que en la maquina existente). Vibrador mecánico (Masa excéntrica) Vibrador Electromagnético
Posicionador válvula Conceptos generados: Vibrador para (1) y banda para (2) Vibrador para (1 y 2)
Dosificación Liner Conceptos generados: Sistema de ventosas de salida superior Sistema de ventosas de salida inferior
Materiales Por ser un producto de manipulación para el consumo humano y según las normas tenemos: Acero inoxidable Acero estructural (bases) Polímeros Cobre
Sistema de control Requerimientos de control Sensores de nivel para cada uno de tubos de liners Sensor para tapón y válvula Sensor de presencia de liner Interfaz hombre-maquina Temporización y manejo de los actúadores Para implementar el control de la maquina se utilizará: PLC Siemens 32I/32O 4 módulos de expansión para control de temperatura con sus respectivos displays
Diseño final
Funcionamiento Ver simulación
Evaluación del producto Con la implementación de todo el sistema en el software de simulación se logro comprobar cada una de las funciones de la maquina, con la simulación se comprobaron los tiempos de ciclo, los movimientos, la sincronización de movimientos, la generación de señales de aviso, el sistema además permitió simular la interfaz hombre maquina. De los resultados de la simulación se concluye que la maquina satisface las necesidades que se tienen en la empresa, se están superando los requerimientos dando incluso resultados mejores de los esperados.
APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO Para la empresa representa una disminución en costos, un aumento en producción y un menor desperdicio de material. Para el empleado representa un trabajo menos monótono. Para el usuario final representa un producto de calidad que cumple con las normas de manipulación para productos de consumo humano.
ANÁLISIS ECONÓMICO El presupuesto para el desarrollo de la maquina era de $50.000.000 con lo cual se cumplió.
Recomendaciones En el caso que Iberplast.SA necesite una automatización total de la maquina, se hace necesario implementar un sistema de visión artificial para verificar la calidad del sellado y una pequeña modificación al sistema de expulsión para descartar los tapones que no cumplan con el estándar de calidad.
Herramientas de software utilizadas Solid edge Automation Studio FluidSim LOGO! Soft confort
Bibliografía Carboles Manuel, Manual de mecánica industrial, Hidráulica y neumática Siemens Manual LOGO edición 6/2003 www.festodidactic.com www.pyrneumatica.com