Proyecto de automatizacion integrada

David Sáenz Ardila
285936
Ingeniería Mecatrónica
Universidad Nacional de Colombia

Proceso de Manufactura Integrada

Maquinas:
Maya
CMM
Multiejes (mecanizado)
Celda de Manufactura

Proceso de manufactura

Etapa 1: Operador fija el material en la multiejes para ser maquinado.
Etapa 2: El Multiejes maquina la pieza.
Etapa 3: Operador suelta la pieza del multiejes.
Etapa 4: Maya toma la pieza máquina y la lleva a la CMM.
Etapa 5: CMM analiza la pieza para asegurarse que las medidas son las indicadas.
Etapa 6: Si la CMM encuentra la pieza aceptable la MAYA lleva la pieza a la Celda de Manufactura; de otro modo la pieza es llevada a la mesa de muestras.
Etapa 7: Celda de manufactura almacena la pieza.


Especificaciones

Multiejes utiliza un sensor infrarrojo para detectar la presencia de la pieza. Es necesario que el operario fije la pieza para ser maquinada y la suelte para ser tomada por la maya. Cuando la pieza es tomada por la maya del multiejes es necesario que el operario fije una nueva pieza para ser maquinada; de modo que se disminuyan al mínimo los tiempos muertos.

El CMM verifica que las dimensiones de la pieza sean correctas. Una vez termina el tiempo de verificación, la Maya procede a tomar la pieza. La pieza aprobada es llevada a la celda de manufactura donde es almacenada. En caso que la pieza no sea aprobada la pieza es llevada a una mesa donde el operario puede descartarla o reciclarla.

En la Celda de Manufactura las piezas son dejadas en la banda transportadora. Este usa un sensor Infrarrojo Autonics para detectar la presencia de la pieza. Una vez detectada la celda de manufactura ubica los recipientes de manera que estén acomodados para recibir la nueva pieza. Una vez están correctamente posicionados la banda transportadora deposita la pieza en el contenedor. La celda de manufactura procede a ubicar este contenedor con la pieza.

El sensor de la celda de manufactura es utilizado para contar la cantidad de piezas que han sido recibidas. Una vez la cantidad de piezas llega a tres, el proceso es detenido y el operario procede a tomar las piezas maquinadas y se reinicia el proceso.
A continuación se muestra el diagrama del ejercicio.


Figura 1: Diagrama de Ejercicio de Automatización Integrada

Problemas Encontrados

A partir del uso de las maquinas se identificaron los siguientes errores, para ser considerados a la hora de crear el diagrama del proceso.

Maya no se encuentra conectado a la plataforma
Punta de CMM se choca con la pieza
Pieza no es tomada por el Maya

Debido a estos problemas es necesario tener un sensor en la Maya que identifique si hay presencia de pieza.


Layout Funcional Lógico del Proceso

El siguiente Layout muestra la trayectoria del proceso. La flecha verde muestra la acción del operador que se encarga de fijar y soltar la pieza del multiejes. Las flechas azules representan el movimiento natural del sistema donde no se han encontrado imperfecciones en la pieza y pueden llegar a ser almacenadas. La línea roja muestra la trayectoria de la pieza cuando la CMM la rechaza. Esta pieza rechazada va a una mesa donde será tomada por el operario para una futura reutilización o eliminación.

IRIRIRIRIRIRIRIR
IR
IR
IR
IR
IR
IR
IR
IR
Figura 2: Layout Funcional del Proceso
IR= Sensor Infrarojo

La maya se encarga de las fases de transporte entre maquinas. Para poder realizar esta configuración eficientemente se crearán rutinas con un home secundario cercano a la máquina que se encuentra trabajando con la pieza. De modo que una vez se acabe el proceso la maya pueda recoger la pieza sin tener que recorrer tanta distancia. Se puede observar que el proceso es secuencial y usa temporizadores, contadores y sensores para llevar a cabo el control del proceso.
Diagrama de Estados
A continuación se muestra el diagrama de estados de las maquinas. En este se muestra el tiempo de operación de cada una de ellas. El ejercicio está orientado a usar las maquinas en serie debido al tiempo que demora cada una de las maquinas.



Se advierte que esto no representa los tiempo de operación de las maquinas. Cada una de estas maneja un tiempo diferente. El maquinado de la pieza es realizado a la par con las demás operaciones desde el Transporte de la pieza al CMM hasta su almacenamiento.

Entradas y salidas del sistema

Se tienen las siguientes condiciones para las siguientes operaciones
Pieza maquinada por Multiejes
Pieza en el multiejes
Tiempo para que el operario sujete la pieza.
Maya recoge la pieza ya maquinada y la lleva a CMM
Tiempo de maquinado cumplido.
Pieza se encuentra en el multiejes
No hay pieza en la CMM
No hay pieza en la maya
Análisis de Pieza por el CMM
Pieza se encuentra en el CMM
No ha pasado el tiempo de verificación
Maya recoge la pieza analizada para llevar a la Celda o a la Mesa
CMM ha terminado el proceso de verificación
Pieza se encuentra en el CMM
No hay pieza en la maya
Paso tiempo de verificación
Almacenamiento de la pieza por la celda
La cantidad de piezas no es superior a 3
CMM aprobó pieza
Pieza está en Celda
Paso tiempo de verificación
Paso tiempo de transporte a celda
Colocación de pieza en la mesa
La cantidad de piezas no es superior a 3.
CMM no aprobó
Pieza está en Mesa
Paso tiempo de verificación
Paso tiempo de transporte a celda


Tabla 1: Tabla de entradas del Sistema

Poa Nodriza

A continuación se muestra el Poa Nodriza. Este muestra grandes rasgos el proceso. El material que entra y el resultado. Además se encarga de mostrar el manejo de información general del proceso.


Figura 3: POA Nodriza
Como entrada de tiene el material en bruto. Como salida se tiene la pieza maquinada, verificada y almacenada. Es necesario que el Operario interactúe con el proceso debido a que es necesario que se fije y se suelte la pieza del Multiejes. Además, este se encarga de verificar el estado de las máquinas y descargar esta información; de manera que se pueda iniciar el proceso.
El proceso contiene una sección de control de calidad; en esta, el CMM verifica si la pieza tiene las dimensiones deseadas. Además, debido al maquinado se obtiene como salida desperdicio y las piezas rechazadas.
Poa Estático
A continuación se muestra el Poa Estático compuesto por un bloque representando al operario encargado de prender y apagar la máquina. El sistema de control el cual es alimentado. Este se encarga de recibir todas las variables de las demás máquinas y determina cuando activa cada una de las maquinas. Los bloques restantes son los drivers de las maquinas utilizadas en el Proceso. Cada una de estas posee su salida respectiva y de una entrada del Control de Maquina que determina cuando es activada.

Es importante observar cómo se va transformando el material a lo largo de los procesos. Entra como un material sin maquinar al Multiejes y sale de esta como un material maquinado. Posteriormente es verificado por la CMM. Si sale aprobado es llevado por la maya a la celda de manufactura donde es almacenado. Cuando hay tres piezas en la Celda o la Mesa se detiene el proceso.



Figura 4: POA Estático

Poa Dinámico


Figura 5: POA Dinámico

El poa dinámico es utilizado para mostrar los estados del proceso. Adicionalmente se muestra el estado de error el cual se comunica con los demás procesos para desbloquear el sistema en caso de que se haya presentado algún error y corregir el error encontrado. Se puede observar en la figura 5 que el proceso regresa a su estado de Stand by cuando se han almacenado 3 piezas en la Celda de Manufactura o en la mesa.
Errores de Transporte: ¨Pieza es tomada por el maya. Lo corrige regresando a la posición anterior de la pieza y repitiendo la operación de recoger. Es necesario que el operario intervenga en caso que la pieza no se a tomada.
Errores de Verificación: Punta del CMM choca con la pieza. Resuelve volviendo a correr la rutina. Es necesario que el operario verifique si la pieza choca. Puede necesitar que se revise el código de la trayectoria.
Diagrama Lógico Funcional
A partir de los diagramas POA realizados anteriormente se identifican las compuertas necesarias para la ejecución del programa.

Figura 6: Diagrama Lógico Funcional
Ladder
A continuación se muestran las entradas para el diagrama ladder. Las entradas de los sensores de las maquinas son tomadas como switches para hacer la simulación correspondiente.

Figura 7: Entradas del sistema
Para comenzar se realiza un enclavamiento mediante un pulsador normalmente abierto para dar inicio al sistema. Además de esto mediante un Examine_ on conectado al pulsador stop se detiene la operación al pulsar el "stop".

Para las operaciones de recoger pieza en el multiejes y es necesario implementar temporizadores. Los cuales son mostrados en la figura 7. Estos son consecutivos; ya que una vez termina el tiempo de fijación de pieza es necesario comenzar el tiempo de operación. Además de esto Se utilizan contadores para controlar el almacenamiento de las piezas. Unos de esto es conectado a un sensor de presencia localizado en la celda; el otro se encuentra conectado a un sensor de presencia en la mesa. Estos contadores son implementados para que la celda no supere su límite de piezas. En sensor en la mesa detiene la operación al llegar a tres piezas debido a que esto muestra un problema en el maquinado; por lo que es necesario realizar una intervención a la maquina antes de seguir con el proceso.


Figura 8: ladder

Por último se muestran las salidas del sistema que son representadas por las acciones ya explicadas antes:

Figura 9: Salidas del sistema

Salidas
Pieza maquinada por Multiejes
Maya recoge la pieza ya maquinada y la lleva a CMM
Análisis de Pieza por el CMM
Maya recoge la pieza analizada para llevar a la Celda
Maya recoge la pieza analizada para llevar a la Mesa
Almacenamiento de la pieza por la celda
Colocación de pieza en la mesa






Simulación
Pieza maquinada por Multiejes
Tiempo de Sujeción completadoTiempo de Sujeción completado
Tiempo de Sujeción completado
Tiempo de Sujeción completado
Sensor Multi ActivoSensor Multi Activo
Sensor Multi Activo
Sensor Multi Activo





Maya recoge la pieza ya maquinada y la lleva a CMM

Tiempo de maquinado completoSensor Multi ActivoCMM vacíaNo hay pieza en mayaTiempo de maquinado completoSensor Multi ActivoCMM vacíaNo hay pieza en maya
Tiempo de maquinado completo
Sensor Multi Activo
CMM vacía
No hay pieza en maya

Tiempo de maquinado completo
Sensor Multi Activo
CMM vacía
No hay pieza en maya



Análisis de Pieza por el CMM

No ha pasado tiempo de verificaciónSensor en CMM activoNo ha pasado tiempo de verificaciónSensor en CMM activo
No ha pasado tiempo de verificación

Sensor en CMM activo

No ha pasado tiempo de verificación

Sensor en CMM activo









Maya recoge la pieza analizada para llevar a la Celda

Pieza aprobadaSensor CMM ActivoNo hay pieza en MayaTiempo de verificación ya pasóPieza aprobadaSensor CMM ActivoNo hay pieza en MayaTiempo de verificación ya pasó
Pieza aprobada

Sensor CMM Activo

No hay pieza en Maya

Tiempo de verificación ya pasó

Pieza aprobada

Sensor CMM Activo

No hay pieza en Maya

Tiempo de verificación ya pasó









Maya recoge la pieza analizada para llevar a la Mesa


Pieza no fue aprobadaSensor CMM activoMaya no tiene PiezaTiempo de verificación cumplidoPieza no fue aprobadaSensor CMM activoMaya no tiene PiezaTiempo de verificación cumplido
Pieza no fue aprobada
Sensor CMM activo
Maya no tiene Pieza
Tiempo de verificación cumplido
Pieza no fue aprobada
Sensor CMM activo
Maya no tiene Pieza
Tiempo de verificación cumplido






Almacenamiento de la pieza por la celda



Paso tiempo de transporte a celdaPaso tiempo de verificaciónPieza se encuentra en celdaPieza ha sido aprobadaCantidad de piezas no es superior a tresPaso tiempo de transporte a celdaPaso tiempo de verificaciónPieza se encuentra en celdaPieza ha sido aprobadaCantidad de piezas no es superior a tres
Paso tiempo de transporte a celda
Paso tiempo de verificación
Pieza se encuentra en celda
Pieza ha sido aprobada
Cantidad de piezas no es superior a tres
Paso tiempo de transporte a celda
Paso tiempo de verificación
Pieza se encuentra en celda
Pieza ha sido aprobada
Cantidad de piezas no es superior a tres










Colocación de pieza en la mesa


Paso tiempo de transporte a mesaPaso tiempo de verificaciónPieza se encuentra en mesaPieza no ha sido aprobadaCantidad de piezas no es superior a tresPaso tiempo de transporte a mesaPaso tiempo de verificaciónPieza se encuentra en mesaPieza no ha sido aprobadaCantidad de piezas no es superior a tres
Paso tiempo de transporte a mesa
Paso tiempo de verificación
Pieza se encuentra en mesa
Pieza no ha sido aprobada
Cantidad de piezas no es superior a tres
Paso tiempo de transporte a mesa
Paso tiempo de verificación
Pieza se encuentra en mesa
Pieza no ha sido aprobada
Cantidad de piezas no es superior a tres