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Ingeniera de Sistemas y Automtica
Tecnologa de Fabricacin y Tecnologa de Mquinas
SISTEMAS DE FABRICACIN FLEXIBLE
SISTEMAS DE FABRICACIN FLEXIBLE
Ingeniera de Sistemas y Automtica
Tecnologa de Fabricacin y Tecnologa de Mquinas
ndice
Introduccin a los SFF Conceptos Bsicos Caractersticas de la Fabricacin Flexible Elementos de la Fabricacin Flexible El control de clulas de Fabricacin Seleccin de una clula flexible
SISTEMAS DE FABRICACIN FLEXIBLE
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Tecnologa de Fabricacin y Tecnologa de Mquinas
INTRODUCCIN A LOS SFF
Dcada de los 80 : Cambio en polticas y sistemas de produccin Industrial
Menor tasa de crecimientoNuevas necesidadesExigencia de CalidadCompetencia MundialCiclo de vida cortoNuevas y sofisticadas Tecnologas
Fabricas convencionales Producto Estndar. Grandes SeriesExceso capacidad productivaImposibilidad atender peticiones variantes a costes razonables
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Tecnologa de Fabricacin y Tecnologa de Mquinas
INTRODUCCIN A LOS SFF
COMO CONSEGUIR LA RENTABILIDAD DE LAS EMPRESAS EN ESTE ENTORNO?
Flexibilidad del producto y de los procesos de produccin. Diseo modular. Marquismo Reduccin tiempos de programacin. Automatizacin de almacenes.Manutencin. Flexibilidad mano de obra.
Calidad y fiabilidad del producto. Se desplaza la calidad al puesto de trabajo. 100% inspecciones,Crculos de Calidad
Predicibilidad y confiabilidad del producto. Controles predictivos y adaptativos
Integracin del producto, proceso y organizacin. Ingeniera concurrente
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INTRODUCCIN A LOS SFF
Reduccin de tiempos de respuesta para el lanzamiento de nuevos productos.
Tcnicas CAD_CAM. Prototipado rpido.
Eliminacin del gasto no estrictamente necesario. AutomatizacinReduccin mano de obraAumento utilizacin de equipos.JIT
Reduccin de los tiempos de preparacin y de espera. Estudio de procesosEstandarizacin
Automatizacin de los procesos. Aumento de la produccin global.
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INTRODUCCIN A LOS SFF
QUE JUSTIFICA LA IMPLANTACIN DE UN S.F.F.?
Mayor competitividad. Mayor calidad. Menores costes. Aumento de la variedad de piezas a fabricar. Reduccin del tamao de los lotes. Reduccin de los tiempos de reaccin. Reduccin de los tiempos de recorrido. Reduccin de las existencias. Aprovechamiento de las mquinas y los medios de servicio.
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CONCEPTOS BSICOS
La Fabricacin Flexible permite que la produccin de una serie limitada de piezas obtenga las ventajas reservadas a la fabricacin de grandes series (Economa de Escala ).
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CONCEPTOS BSICOS
DEFINICION
Por sistema de fabricacin flexible se entiende un grupo de mquinas-herramientas de control numrico enlazadas entre s mediante un sistema de transporte de piezas comn y un sistema de control centralizado. Para cada pieza a fabricar, se dispone de programas de piezas comprobados y memorizados en una estacin de datos central. Varias mquinas-herramientas CN diferentes (complementarias entre s) o similares (redundantes) realizan los mecanizados necesarios en las piezas de una familia, de manera que el proceso de fabricacin tiene lugar de modo automtico.
Los sistemas de fabricacin flexible son, por tanto, una combinacin de componentes ya existentes:
mquinas-herramientas sistema de transporte de piezas dispositivo de cambio de piezas y un sistema de control central
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CONCEPTOS BSICOS
CELULA DE FABRICACION FLEXIBLE
Generalmente, por clula de fabricacin flexible se entiende una sola mquina, normalmente un centro de mecanizado o un centro de torneado, complementada con dispositivos para un funcionamiento, limitado en el tiempo, para el mecanizado completo de piezas sin la atencin del operario.
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CONCEPTOS BSICOS
CELULA DE FABRICACION FLEXIBLE Condiciones de funcionamiento :
Existencias de piezas suficientes en forma de palets cargados o de almacenes de palets
Alimentacin automtica a la mquina desde el almacn de piezas.
Un dispositivo de supervisin de herramientas para el control de roturas o desgastes con requerimiento automtico de herramientas equivalentes.
Control dimensional de las piezas mecanizadas integrado en la mquina
Codificacin de los palets despus de la mecanizacin
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CONCEPTOS BSICOS
LINEA DE FABRICACION FLEXIBLE
Varias mquinas con control numrico o clulas flexibles, se relacionan entre s mediante un sistema de transporte de piezas e identificacin de las mismas. En general disponen en lnea de almacenes de piezas y herramientas automatizados. Permiten la entrada al azar de gran diversidad de piezas y el software de gestin de lnea las asigna a la mquina ms adecuada. El microordenador que coordina la lnea realiza tambin funciones de planificacin y programacin de la produccin.
TALLER FLEXIBLE
Los sistemas de recepcin, inspeccin, almacenaje, transporte, mecanizacin, verificacin, montaje, inspeccin y distribucin, estn totalmente automatizados y coordinados por un ordenador central y a travs de los microordenadores satlites de cada funcin o taller.
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CARACTERISTICAS DE LA FABRICACIN FLEXIBLE
Mecanizacin automtica. Cambio automtico de piezas y herramientas. Transporte automtico entre mquinas. Identificacin de piezas y herramientas. Autocorreccin de desviaciones. Gestin de mquinas, materiales y herramientas.
FUNCIONES DESARROLLADAS
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CARACTERISTICAS DE LA FABRICACIN FLEXIBLE
CRITERIOS DE UTILIZACION Piezas similares, tamaos de lote medianos y relativamente grandes:
mquinas-herramientas no encadenadas. se ha de disponer de almacenes intermedios para las piezas en curso
Produccin lotes medianos de piezas diferentes,
centros de mecanizado.
Fabricacin de varias piezas distintas, tamaos de lote pequeos y los modelos varan constantemente,
Se requiere gran flexibilidad en el sistema de fabricacin
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CARACTERISTICAS DE LA FABRICACIN FLEXIBLE
ELECCIN Y DISPOSICIN DE MQUINAS
SERIE
PARALELO
MIXTACombinacin de las dos anteriores
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CARACTERISTICAS DE LA FABRICACIN FLEXIBLE
ELECCIN Y DISPOSICIN DE MQUINAS
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
MATERIALES HERRAMIENTAS UTILLAJES DETECCION DEL DESGASTE DE HERRAMIENTAS SISTEMAS DE IDENTIFICACION DE HERRAMIENTAS ESTACIONES PARA EL PREREGLAJE DE HERRAMIENTAS SISTEMAS DE IDENTIFICACION DE MATERIALES ALMACENES MAQUINAS CORRECCIONES TERMICAS SISTEMAS DE DETECCION DE POSICION Y VELOCIDAD MAQUINAS DE MEDICION DE COORDENADAS TRIDIMENSIONALES MANIPULADORES Y ROBOTS
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
MATERIALES
En una fbrica flexible se disea el producto pensando en el proceso de fabricacin. Las piezas se agrupan en familias, tanto desde el punto de vista para la base de datos, como desde el punto de vista para la fabricacin de clulas flexibles
Tecnologa de Grupos en Ingeniera Tecnologa de Grupos en Fabrica Codificacin de piezas
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
HERRAMIENTAS
Gran cantidad de HerramientasDiversidad tipos de acoplamientoConcepto modular.
HERRAMIENTAS MODULARESAcoplamientoAdaptadorHerramienta
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
UTILLAJES
Para disminuir el tiempo de montaje de las piezas en mquinas se recurre en general a la palatizacin, sobre todo en los centros de mecanizado
UTILLAJES MODULARES Embridado automtico y flexiblePalets giratoriosFijaciones por una sola cara
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
DETECCION DEL DESGASTE DE HERRAMIENTASPor clculo terico
Por medicin del desgaste:
Directa: Medicin de la distancia entre la arista de la herramienta y la pieza (Sensor neumtico) Medicin de la superficie de desgaste con reflexin de un rayo lser. Captacin de la imagen de la herramienta y comparacin con el perfil sin desgaste.
Indirecta: Evolucin de las cotas mecanizadas de la pieza. Medicin de los esfuerzos de corte de la herramienta. Medicin del consumo de los motores.
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
SISTEMAS DE IDENTIFICACION DE HERRAMIENTAS
Cpsulas de cdigo fijo, cpsulas de cdigo programable, cdigo de barras, etc
ESTACIONES PARA EL PRERREGLAJE DE HERRAMIENTAS
Son estaciones especficas para determinar o medir los correctores de las herramientas, fuera de las mquinas de mecanizacin.
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
SISTEMAS DE IDENTIFICACION DE MATERIALES pticos
Por cdigos de barras Por identificacin de caracteres Por reconocimiento de formas
MagnticosTarjetas magnticas Cpsulas Cintas
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
ALMACENESUno de los objetivos de la fabricacin flexible es la eliminacin de stocks, tanto de productos terminados como de materiales en curso de fabricacin o en bruto
JITPosicin determinadaPrimer hueco libre
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
MAQUINASDentro de una filosofa de fabricacin flexible las mquinas vienen caracterizadas por la flexibilidad en sus funciones; la flexibilidad es la capacidad de mecanizar piezas diferentes de manera automtica sin necesidad de una preparacin previa por parte del operario
FUNCIONES NECESARIAS
Mecanizado Herramientas Piezas Funciones auxiliares
CORRECCIONES TERMICASLas mquinas pueden disponer de sensores que miden la temperatura de la herramienta y de la estructura de la mquina, y permiten corregir automticamente las desviaciones por dilataciones trmicas
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
SISTEMAS DE DETECCION DE POSICION Y VELOCIDADLas mquinas con control numrico disponen de captadores de posicin para determinar con precisin la posicin de la herramienta respecto a la pieza de forma automtica.
Captadores de posicinAnalgicos o digitalesAbsolutos o incrementalesDirectos o indirectosLineales o rotativos Captadores de velocidad
Dinamo Taquimtrica
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
MQUINAS DE MEDICION DE COORDENADAS TRIDIMENSIONALES
Son automticas con CNC. La mquina de medicin de coordenadas con CNC, puede estar dotada de los medios de manutencin, transporte e identificacin de piezasnecesarios para su funcionamiento desatendido. Las piezas se depositan, en general, en un almacn tampn de carruseles de palets para conseguir una uniformidad trmica con el ambiente de la mquina
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
TRANSPORTEEl sistema de transporte debe garantizar el movimiento de piezas entre las mquinas, es decir, entre sus elementos de carga y descarga, y entre stos y los almacenes.
Mantener el stock tampn en las mquinas herramientas de las clulas flexibles.
Establecer un sistema de transporte entre todas las mquinas y los almacenes en el caso de lneas flexibles
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
TRANSPORTEFUNCIONES Y EXIGENCIAS
Capaz, Fiable y con acceso aleatorioSeguridadCoste y capacidad de adaptacinGarantizar exactitud de mecanizado, posicionamiento y orientacinPosibilidad de recorridos de esperaManejo sencilloPosibilidad de ampliacin y complementacinMantenimiento y servicio sin interrupcin de proceso
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
TRANSPORTEORGANIZACION
Paso obligado
Paso de bsqueda
Paso hacia el objetivo
DIRECCIONAMIENTO DE PIEZAS
Amarre al paletLecturaEliminacin direccinDireccionamiento a siguiente proceso
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
TRANSPORTEELEMENTOS DE TRANSPORTE
Cintas Rodillos Cadenas Monorailes Birailes AGV
FiloguiadosGuiado pticoRadioguiadosNavegacin automtica
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ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE
MANIPULADORES Y ROBOTSLos robots industriales tienen caractersticas parecidas a las mquinas CN pero una cinemtica muy diferente. Las reas de trabajo, las exigencias especficas y la programacin son, as mismo, muy diferentes.
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MANIPULADORES Y ROBOTS
Construccin de los robots industrialesPropiedades de los robots industrialesControl de robots industrialesPropiedades de los controles para robotPosibilidades de aplicacin de los robots industrialesCriterios para la utilizacin de robot industriales
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MANIPULADORES Y ROBOTSConstruccin de los robots industriales
Un robot industrial est formado por hasta seis grupos constructivos principales::
1-Mecnica/cinemtica
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MANIPULADORES Y ROBOTSConstruccin de los robots industriales
2-Pinza o mano
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MANIPULADORES Y ROBOTSPropiedades de los robots industriales
1-Unidades de manipulacin
2-Robots con control de puntos
3-Robots con control de trayectoria
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MANIPULADORES Y ROBOTSControl de robots industriales
La condicin ms importante para la utilizacin rentable de robots industriales es su flexibilidad, es decir, su capacidad de adaptacin a tareas distintas. En los robots industriales esta propiedad viene determinada esencialmente por el control integrado y su programabilidad
Se distingue en base al control entre :
-Dispositivos de alimentacin sencillos -Robots de control por puntos -Robots con control de trayectoria -Robots de reproduccin
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MANIPULADORES Y ROBOTSPropiedades de los controles para robot
Memoria de programas Estructura del programaProgramacin Conexiones lgicas Conexin de sensores
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MANIPULADORES Y ROBOTSPosibilidades de aplicacin de los robots industriales
Manipulacin de materialCarga y descarga de maquinas herramientasSoldaduraPinturaetc
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MANIPULADORES Y ROBOTSCriterios para la utilizacin de robot industriales
Ambiente nocivoTareas repetitivasSeguridadetc
Para los humanos :Preparacin de piezasControlVerificacionesSentido Comun
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El CONTROL DE LAS CELULAS DE FABRICACION
Para que el conjunto de mquinas y elementos de manutencin y transporte trabaje automticamente, segn unos ciclos de operaciones previstos, hace falta un sistema de coordinacin y mando de toda la instalacin.
Estas funciones de gobierno, es decir, de operacin coordinada de todos y cada uno de los elementos, son las que se incluyen dentro del sistema de control formado por un conjunto de dispositivos electrnicos - hardware -unidos entre s mediante una red de comunicaciones y una serie de programas - software - de las distintas secuencias de operaciones a efectuar.
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El CONTROL DE LAS CELULAS DE FABRICACION
FUNCIONES DEL CONTROL :
Identificar
Ordenar
Monitorizar
ReaccionarControl CNC
Control de transporte
Control DNC
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SELECCIN DE UNA CELULA FLEXIBLE
Caractersticas a tener en cuenta en la seleccin :Caractersticas generales:
Tipo de mquina N de ejes N de ejes controlados simultneamente Velocidad de trabajo Potencias en cada eje Precisin y repetibilidad Volumen de trabajo
Caractersticas funcin herramienta: Capacidad del almacn Tiempo de cambio Deteccin de rotura Control de desgaste Identificacin Acoplamientos
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SELECCIN DE UNA CELULA FLEXIBLE
Caractersticas a tener en cuenta en la seleccin :
Caractersticas funcin pieza: Dimensiones y pesos manejables Tiempo de cambio Previsin del posicionado Capacidad del almacn Medicin en mquina
Caractersticas de funcin auxiliares: Evacuacin de viruta Evacuacin de viruta Refrigeracin Mantenimiento preventivo Autodiagnosis Acceso a la mquina Seguridad