PRIMERA JORNADA TECNOLOGICA. Diciembre 3 de 1996 Convenio SENA

TECNOLOGIA Y CALIDAD

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE “SENA”CENTRO NACIONAL DE TECNICOS DE INDUSTRIA

Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial­

Compartirlgual 4.0 Internacional.

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE "SENA" Regional Bogotá y Cundinamarca Subgerencia de Operaciones Sector Industria Centro Nal. de Técnicos d� Industria "PIERRE GRANIER"

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CONVENIO SENA - UNIVERSIDAD NACIONAL

I JORNADA TECNOLOGIA

- CONTROL NUMERICO COMPUTARIZADO

- SISTEMAS CAD/CAM

- ROBOTICA

Bogotá, 3 de diciembre de 1986

C O N T E N I O O

1. Consultorfa y Registro de Información Técnica. Miguel A. Bello O.

2. 30 ideas resumidas acerca del registro de información técnica enla industria •. Jaime Ramfrez.

3. Generalidades sobre CAO-CIM.

4. CAD-CAM. Sistemas de diseño y manufactura asistidos por computador.

5. El control numérico ,ara m�quinas Herramientas NC y CNC. H. Pineda.

6. Control numérico para máquina Herramienta. R. Alique.

1. Aplicacioces del diseño asistido por computador. Miguel A. Baquero C.

8. Qué son, qué hacen y a quién reemplazan los robots. F. Mejla U.

9. Sistemas flexibles, tecnologtas avanzadas. De la teorfa a lapr�ctica. Jesús m. Akisu O.

A.M.

8:00 - 8:45

8:45 - 9:00

9:00 - 9:45

9:45 - 10:00

10:00 - 11:00

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2:00 - 3:00

3:00 - 4:15

4:15 - 4:30

4:30 - 5:00

5:00 - 6:00

PRESENTACION Y OBJETIVOS Ing. Hugo Riveros González SENA

CONVENIO SENA-UNIVERSIDAD NACIONAL Ing. Carlos Forero SENA

REGISTRO DE INFORMACION TECNICA Ing. Juan B. Cajal Convenio ACOPI-SENA-COLCIENCIAS

Café

GENERALIDADES SOBRE SISTEMAS CAD/CAM

Ing. Alberto Jaimes Universidad Nacional

INTRODUCCION AL CONTROL NUMERICO COMPUTARIZADO Ing. Henry Pineda Pacheco SENA

GRAFICOS Y DISEÑO MECANICO Ing. Miguel Baquero Universidad Nacional

ROBOTICA Y SISTEMAS FLEXIBLES DE MANUFACTURA Ing. Fernando Mejía Universidad Nacional

Café

DEMOSTRACION TECNICA BRAZO ROBOTICO Y MULTIPOSICIONADOR X-Y-Z

Alumnos Proyecto Universidad Nacional

DEMOSTRACION TECNICA PAQUETE DE DISEÑO PARA MICROCOMPUTADOR Ing. Alejandra de María IDEC LTDA.

CONSULTORIA Y l�EGISTRO DE INFORMACION TECNICA

Ing. Miguel Angel Bello, D •.

1. INTRODUCCION

En Colombia, la mayoria de las empresas no posee� manual de fabrica­

ci6n que aglutine la información del proceso porque nuestro desarro­

llo industrial siempre ha dependido de paquetes tecnológicos impor­

tados que involucran necesariamente sus propias normas de fabricación

y esto ha neutralizado cualquier intento para desarrollar normaliza­

ción tAcnica en este sentido.

Generalmente los fabricantes que trabaja� con alg�n tipo de tecnolo­

g1a no han incorporado,por ejemplo. los datos numfricos de presión,

necesaria para un troquel o Velocidad de corte con un material deter­

minado, bien sea.con el �nimo de elaborar con esta base su propio co­

nocimiento adquirido para que pueda ser organizado y 8dministrado m�s

adelante y luego predecir la vida útil de un material en número de

golpes u optimizar tal o cual procedimiento de fabricación.

Es asi como nos limitamos a producir autopartes, comestibles y en ge­

neral artefactos cuya fabricaci6n se encuentra instalado en forma

fragmentada en la cabeza de muchos operarios y tfcnicos que están in­

volucrados en el proceso productivo.

2. SENTIDO COMUN?

Este "sentido común" para hacer las cosas nos impide analizar, los pa­

sos de fabricaci6n, nos impide autoevaluar los componentes de cada o­

peración, tas herramientas que se usan y nos impide en últimas opti­

mizar un determinado método o controlar adecuada�ente une1 linea pro­

ductiva. Esta misma falta de análisis, a cerca de lo que hacemos y

procesamos nos resta capacidad para tratar los diferentes problemas

en forma independiente, no obstante existir un solo producto o un solo

artefacto, en un caso determinado.

3. DEFINICIONES LOGICAS

El 1�gistro de la informac16n tAcnica tiende a definir una norma de

4

fabricaci6n, lo mAs cercana a la realidad por.ible, en forma exacta y

fiel. Para redactar la norma técnica en forma suficientemente clara

y concisa, se pueden seguir los siguientes pasos:

1) -De finir las partes, los materiales, los procesos en forma senci­

lla, con un lenguaje muy preciso y coherente.

2) Diseñar los formatos aptos y adecuados para que �puedan definir

las trabsfGrmaciones paulatinas y progresivas en forma esquem�­

tica, ordenada y 16gica.

3) En caso de ser necesario, desarrollar un c6digo especifico que

tipifique algunos conceptos y definiciomes que se repitan fre­

cuentemente. Desarrollar una especie de lenguaje codificado en

donde exista una interdependencia de partes a nivel de cuerpo

org�nico.

4) Disponer en tablas y ordenar en formatos las secuencias, los fe­

noménos. Medir todo, decribir todo, registrarlo todo.

4. TECNOLOGIA Y EXPERIMENTACION

Este "conocimiento adquirido", �sta tecnología desarrollada, una vez

se tiene adecuadamente registrado y �lmacenado, es necesario ad:ninis­

trarla, controlarla y at'lru computarizarla adecuadamente. Todos y cada

uno de los t�cnicos, operarios e ingenieros que participan en el pro­

ceso productivo tendr!n acceso en forma particular a las secciones y

capitulas que les corresponden segt'ln su tarea o labor.

Finalmente todo el proceso puede ser verificado experimentalmente,

a manera de "laboratorio de prueba". En cualquier momento se pueden

alterar o modificar ciertas condiciones ambientales o ciertos paráme­

tro e físicos con el ánimo de examinar las consecuencias, de orden empi­

rico que se puedan obtener.

5. ORDEN Y CLASIFICACION

El Registro de la infotmación tAcnica es tambi�n un procedimiento rico

en m�todos para su bµen desarrollo y en ista medida debe existir un

plan de trabajo que contemple:

1) Observación preliminar del proceso y las condiciones eenerales

que rodean y afectaru a la producci6n.

2) Recopilación de la informaci6n. Labor de encuesta e información.

Elaboraci6n de los primeros formatos.3) Ordenamiento y clasificación de la infotmaci6n recopilada en for-

ma ordenada y 16gica.

6. PREDICCION DE PROBLEMAS

No es funci6n. del Registr<k T�cnico (como tampoco lo �s de una Carta

Tecnológica o Norma T�cnica) el detectar y solucionar problemas. Sin

embargo durante la funci6n de Registro y recopilaci6n se descubren

procedimientos de fabricaci6n anti-t�cnicas, p�rdidas de tiempo, en­

sambles demasiado débiles, daños en el acabado, etc. En esta medida

se evitan confusiones y engafios que en un momento determinado son ca­

pitalizados en forma de autocritica que varu a contribuir en una fran­

ca recuperación de la calidad. El Registrci T�cnico en este sentido

puede llegar a prevenir futuros errores de proceso.

? • PROYECCIONES

Favorecer la optimizaci�n de los procesos, mediante el uso racional

de la tecnologia.

- Mejorar la calidad de los productos mediante el dise6o, montaje e

implementaci6� de sistemas aGropiados.

- Difundir y utilizar normas t�cnicas nacionales e internacionales.

- Optimizar los recursos de m�quin:ias - herramientgs mediante u�a dis-

tribución adecuada de la planta.

- Difundir la utilizaci6n de servicios de pruebas y análisis en los

laboratorios experimentales.

30 IDEAS RESUMIDAS A CERCA DEL REGISTRO DE INFORMACION

LA INDUS'ri-HA.

I. USTED Y LA TECNOLOGIA

Por: Ing. Jaime Ramirez G.

SENA - Regional Bogotá

Adaptado: Ing. Miguel Angel Bello D.

Fuente: Cartilla sobre el Registro

de la infor�ac16n t�cnica para la

industria. Guillermo Camac�o c.

El hombre toma los recursos y los transforma.con el uso de la Tecno­

log1a consigue su propósito: la supervivencia •••

II. NIVEL DE TBCNOLOGIA

- Complicaci6� del proceso.

- La tecnolog1a tambia, es susceptible de nuevos adelantos.

La tecnología se compra o se asimila.

- La tecnologia debe tener los ele�entos cient1ficos para su desarrollo

y divulgación.

III. EL DOMINIO DE LA TECNOLOGIA ES LA ASIMILACION'

••• hasta mejorarla y aplicarla.

IV. Cuando se combinafr Ingenio y Creatividad se est� creando tecnolo-

gía.

V. Con la Tecnolog1a aplicada o _creada disminuye la dependencia

VI. FORMAS DE DIFUSION TF:CNOLOGICA

- Asistencia t�cnica al sector productivo.

- Televisión, radio y prensa en general .

- Entrada libre a talleres y laboratorios para ensayos y divulgaciones.

VII. REGISTRO DE INFORMACION TECNICA

1) Necesidad que surge de la industria nuestra

2) Es el an�lisis de lo que tiene y lo que le falta

3) Es el análisis de 11 factores para que la e�presa haga un buen.

trabajo:

l. Materia priina

2. Proveedores

3) Tramitaci6n de oedidos

4) Elementos de protecci6n

5) Elementos de riesgo

6) Maquinaria

7) Herramientas

8) Procedimientos

9) Proceso

10) Operaciones del proceso

11) Producto terminado

••• ) Otros factores

4) El trabajador aprende pronto, conserva los conocimientos e� la

mente.

5) Se requiere en la empresa de un sistema �ue guarde y mejore los

conocimientos

6) "Sistema que guarde toda la experiencia vivida en la empresa de­

bidamente registrada".

7) La memoria es "flaca" todo no se puede guardar en ella.

8) Toda empresa tiene dos grandes elementos que la constituyen:

EMPRESA

- Tecnología de producci6�

- Tecnología administrativa

9) Es incorporar la costumbre de almacenar todas las experiencia

diarias por escrito.

10) Es transmitir la experiencia de la técnica de producci6n ••• que

es el 50% del Co�ital de la empresa.

11) La técnica administrativa es el otro 50% del ca¡.ital.

12) La mejor guia y conocimiento de los departamentos técnicos de

las empresas es utilizar muy bien los recursos técnicos de dejar

los registros de información (hacer registrós de información)

13) lC6mo maneja la estrtegia tecnológica el conocimiento t�cnico

de la empresa?

a) "la vida de la empresa la sostiene el conocimiento tecnoló-

gico".

b) "el negocio industrial es el conocimiento tecnológico".

14) Al no considerar las especificaciones del producto, de la materia

prima, no es posible hacer buena calidad.

15) Una de las causas del contrabando consiste en no utilizar ade­

cuadamente lo f-, recursos téc nicoG, lo que di cmin uyo 1 a Dcumuln­

c 16n de conocimientos.

16) El administrador debe conocer y trabajar muy bie� con sus cola­

boradores, lo contrario es perder su autoridad y su paciencia.

17) Las empresas suministraru ingenieria, tecnología, experiencia

- si no existe desarrollo del producto

- sipo existen exportaciones

- si no existen especificaciones

- si no existe memoria técnica

"no hay acceso asi al mercado internacional, al crecimiento

de las empresas".

18) la empresa se valora por el conocimiento acumulado.

19) Toda la informaci6n se trabaja y procesó por el personal auto­

rizado en la empresa, el programa propuesto enseña fundamental­

mente M�todo de Trabajo.

20) Es inconveniente hacer exclusivo, necesario, indispensable a

una sola persona en la empresa.

21) Si hay clai'idad sobre lo que es hacer el trabajo, las relacio­

nes y la productividad mejoram.

22) Al comenzar el proceso productivo no deben existir dudas a cerca

de ninguna operaci6n.

23) El que tiene miedo muere mil veces. El conocimiento acumulado

de informaci6n técnica implica mayor respeto y autoridad en urua

persona o empresa.

24) La mano de obra calificada auroenta aplicando el progz:-ama del

conocimiento y reeistro tecnológico.

25) El protocolo del ensayo de l productú t::-1 1.� prch-;,, ,L: u:üi �.ad de

un.determinad� producto.

26) La falta de comunicaci6n estA en contra del progreso. Indagemos

con l3s personas que lo r,abe�.

27) La tendencia de la empresa moderna es llegar a la Automatizaci6n

y a la implantación en el proces� de �istemns computAriz�dos.

28) falgunas ventajas de la automatización:

- Mayor productividad

- Mejora calidad

- Uniformidad de producci6n

- Mejora de la precisión del proceso y del producto

- �specializaci6n del personal

- Eliminación de la fatiga

- �ejora la seguridad industrial

- Motivaci6n del personal

29) Algunos sistemas automáticos:

- Neumátia-Hidraúlica: Técnicas de operación

- Electr6nlca: Técnicas de mando y control

- Informática: Tecnologia que incorporá a las �áquinas in-

formación con microprocesa d) res buscando la

Au toma tizaci6n,.

30) ¿cómo se automatiza un proceso?

- Estudio del proceso actual

- Estudio de fallas

- Capacitación en diversos campos

- �studio de materia prima

- Estudio de la producción

M

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GENERALIDADES SOBRE CAD-CAM-CIM

EL desarrollo de La computaci6n gráfica en una forma estructurada y comercial,

tiene su inicio a principios de La década del 60. En él se comienza a usar

el computador no sólo para La graficación de tipo económico y estadístico,

sino que irrumpe en los campos de la industria e incluso de arte (tesis

de doctorado de Iván Sutherland, 1963).

Las iniciativas particulares fueron teniendo eco no s6Lo a nivel académjco

sino industrial. Es así como algunas de las grandes empresas mundiales

comenzaron a desarrollar sistemas para ser utilizados a nivel de diseño.

Entre las industrias pioneras de estos avances, figuran: La General Motors,

la Jackhead Georgia, La Boeing Commercial Airplane y otras.

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í Cada una de estas empresas desarrolló su propio software acorde a sus necesi-

dades y trat6 de utilizar los equipos de mayor capacidad que exisitían en

ese momento a nivel mundial. Es de resaltar, que el uso de la pantalla

en la representación gráfica y el procesamiento interactivo, además de las

capacidades de los computadores, fueron los que aceleraron el proceso.

Aparecen luego ir:idustrias de software especializado en gráficas, y algunos

paquetes orientados al diseño, que tomaron como base Los desarrollos alcanza­

dos en e?te aspecto en las grandes industrias.

Vale la pena resaltar que estos avances fueron más notorios en Francia,

Ing Laterra, Estados Unidos y Japón y, entre estos paquetes especializados,

figuran: Euclid, Medusa, Sintavisión, Build y otros.

Pero este desarrollo ha continuado con más Ímpetu. Ahora no s6Lo se cuenta

con procesadores mucho más rápidos y especializados, sino que el descenso

vertiginoso de Los precios de los microprocesadores y el aumento en �apacidad

de los equipos, hace posible que sistemas computacionales con una gran versa­

tilidad est�n al alcance del medina y pequeño industrial. A tal punto _que

La implantación de software para diseño (gráfico básicamente) se encuentra

a nivel de microcomputaci6n.

2ero el computador no s6Lo ha incursionado en La parte gráfica, en el cálculo,

�n La administraci6n, sino también directamente en la producci6n.

En La última década, paralelamente al CAD (Computer Aided Design) se ha

desarrollado el CAM (computer Aidea Manufacturing). Con esta dupla el indus­

trial cuenta con las herramientas que le permiten crear modelos geométricos

con toda las posibilidades de acabado y vistas; realizar análisis estructural

acorde con el tipo de aplicaci6n y efectuar Los cálculos correspondientes

al diseño, así como programar Las máquinas de control numérico. Todo Lo ante­

rior hace parte del CAD.

En cuanto al CAM, tiene que ver di rectamente con La producción e incluye

básicamente: el control de máquinas y herramientas, el proceso y control

de producción, sistema flexible de manufactura y robótica, control de calidad

y administración de La producci6n.

Sinembargo, hacía falta el aspecto integral por el CIM (Computer Integrated

Manufacturing), que aglutina Los di fe rentes componentes de La producción

incluidos, entre otros, el CAD, el CAM, la planeaci6n de procesos y planea­

ci6n de La producci6n.

Es importante tener encuenta que estas tecnologías, como se había resaltado,

día a día están_,. más al alcance del pequeño y mediano industrial y están

Llegando a Los niveles tanto universitarios (Ingeniería, Arquitectura y

Diseño Industrial) como al técnico, tal es el caso específico del SENA.

A pesar de ser tan recientes estos avances, el país está en mora de implan­

tarlas pues cuenta con los recursos humanos y técnicos para hacerlo. Además,

el costo tanto de Los equipos como del software ya no implican una inversión

muy grande, pues de acuerdo a las necesidades se puede seleccionar desde

equipos relativamente económicos con software básico, hasta sistemas más

poderosos.

Además, el país, dada la infraestructura que tiene, debe principiar a desarro­

llar software industrial y dedicar una serie de recursos orientados a fomentar

estas nuevas tecnologías._

Institucionalmente se están dando algunos pasos. Vale La pena resaltar

.,el convenio SENA-Universidad Nacional, en el cual una parte destacada es

el desarrollo, difusi6n y enseñanza de Las técnicas del Diseño Ayudado por

Computador (CAD) y La del Computador como Ayuda en La Manufactura (CAM).

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VISTA EXAGERADA DE LOS ANALISIS POR GRUPOS

iRUPO AERODINAMICA (VIENTO)

GRUPO DE PESO

GRUPO ELECTRONICO

INGENIERIA

GRUPO ESTRUCTURAS

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GRUPO PRODUCCION ''&-·

MEJOR DISEÑO

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EL CONTROL NUMERICO PARA MAQUINAS-HERRAMIENTAS N.C. Y C.N.C.

Ing. Henry Pineda P.

DEFINICIONES

Se considera control numérico todo dispositivo capás de dirigir posicionamien­

tos de un 6rgano mecánico m6vil, en el cual Las 6rdenes relativas a Los despla­

zamientos son elaboradas en forma totalmente automática a partir de informacio­

nes numéricas definidas, manualmente (semiautomático) o por un programa (fun­

cionamiento automático).

HISTORIA

1301. Jacquard Loom ide6 una máguina textil por medio de tarjetas perforadas

para var'iar programas.

1942. Primer control numérico verdarlero para aplicaciones en La industria

aeronáutica.

1952. La fuerza Jérea de Estados Unidos concedió un contrato al Instituto

Tecnol6gico de Massachusetts CMIT) para diseño y construcción del

primer prototipo de fresadora N.C. (de control numérico).

VARIABLES

Productividad, exactitud y precisi6n, flexibilidad.

SERIES DE FABRICACION

Grandes series, más de 10.000 piezas

Medianas series, entre 50 y 10.000 piezas

Pequeñas series, menos de 5 piezas

VENTAJAS

Posibilidad de fabricación de piezas que de otra manera sería muy difícil:

-Seguridad -Aumento de La productividad

-Precisi6n y exactitud -ReJucción de controles y Jeseclio:;

-Versatilidad -Flexibilidad

-Asunto de la productividad

QUE ES UNA MAQUI�A N.C.?

-Es una máquina en la cual se introducen números (dígitos) y letras y se

alimenta = ENTRADA DE DATOS.

-Una máquina que "entiende" tales datos, los procesa y calcula = PROCESA

DA TOS.

-Una máquina que convierte en instrucciones datos y valores calculados =

SALIDA DE DATOS.

-Una máquina que EJECUTA, es decir, cumple las instrucciones.

C.N.C.

Com�uter-Numerically Controlled (controlada por computador)

D.N.C.

Direct-Numerically Controlled Centrada directa electr6nicamente del programa

por medio de cable)

A.C.

Adaptive Numerically Controlled

MODULOS DE MAQUINA C.N.C.

Estrada de datos - por teclado, cinta magn�tica o perforada

Indicador de datos - monitor, cuadrante, pantalla, visualizaci6n

M6dulo de adaptaci6n - envía datos a La unidad central de proceso

Unidad Central de Proceso - Microcomputador. Es La parte más importante

MEMORIA R.A.M. (Acceso de memoria o memoria temporal)

A�plificador de señales

M6dulo de salida = revelador de posici6n

Máquina

Servom0torés

(VER DIAGRAi�A DE FLIJJO)

• trol uf

, •

ar

a . Alique

APARICION DEL CONTROL NUMERICO

e considera control nurnririco todo dispositivo capaz de ¡ir po•;ir.ionélmicntos dr. un órq,rno nwc;ínico móvil rin el las órdenes reléJtivas a los desplazamientos del móvil son ·'"1rnrlils r.n form;i total111ente automiitica a partir rle

.1,lt:IOlll'S lllllllt':1 IC,IS ddi111cl;is, llll!ll lllilllllillillclllí'1c1onamiento semiautomático), bien por intermedio de>ror¡r;1ma (f trncionélmir.nto autom.ít ir.o).prim1Jr 1111ento p,Hél dotnr ,1 un¡¡ rnóqu111a - lierr¡¡rn1c11til dt!

in tipo de control fue el desarrollado por JacquéJrd Loom,en 1801 ideó una máquina textil que permitía realizarntos tipos de tejidos sin más que variar un progra­'ilr.ilitildo a la máquinil mediante tarjetas perforarlasJ�teriormente se hicieron otros intentos corno el delo automático que usaba un rollo de cinta perforadao nwdio d1J introducción del pronr.inw musicill. End;1d. estos primeros prototipos no cmn vcrcfod,irosroles numéricos.primer int¡�nto serio p.-ir.-i obtener un verd,1dcro control

,,;rir.o lo motivó lil ner.risidad df"! f;¡brir.;1r hr.lir.es rl0..,.,ptr:111 d,: dif1:re11!t:s corlf,1 qu1;1cior1�s y fut: 11:;il11;1do porHIIJJ,111i.1 Parsons que y¡¡ fabricaba diversos cq111pos p;ir;iefenséJ.Control Numé11co (CN) ap�r�ió por la .necesidad de

,r11;1t11i1r l.1s orwr;ir.1oncs rlc nwr.;1n11;ir.ion ner.0.•;iJri.1s la f;:ibricación de una pieza. Su aparición estuvo

Jada por diversas razones: la necesidad de fabricar productos que no se podían conseguir en cantidad y calidad suficiente sin recurrir a la automatización del proceso de fabricación; la necesidad de obtener productos hasta entonces imposibles o de muy difícil fabricación, por ser excesi­vamente complejos para ser controlados por un opera­dor humano; l;:i necesidad de fabricar productos a precios suficiente­rnrntr. 1>,1jos. 11;1 soluuonar todos estos µroblcm;is, el hornl>rn ha --fo, de acuerdo con célda problema particular, numcro­:i1spositivos automáticos de tipo mecánico, electrome­:o, neumático, hidráulico, electrónico, etc. icialmente el factor predominante que condicionó todo mat1smo fue el numento de la productividad. Posterior­te y debido sobre todo a las nuevas necedidades de la stria, han hecho su aparición otros factores que, idos conjunta o individualmente, héln llegado a tener me importancia Entre estos nuevos factores merecen ;¡! ¡,or su interés: la precisión, In rapidez y la flexibilidad. "'" d,'. ,:nlonu:s tocios los disposil1vos ;111iom;'1ticns

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ideados por el hombre tienden a optimizar la función de CUJ!ro variables: productividad, precisión, r;:ipidez y flexibili­dad. No cit;imos la viabilidad dada su pequeña transcenden­ci,1 desde el punto de vista cuantitativo, pero gracias a estos dispositivos automáticos se han podido fabricar piezas con perfiles complejos que de otra forma jamás podrían haber siclo fabricadas.

Los primeros automatismos no optimizaban esta función cfodo que eran fundamentalmente rlispositivos de propósito p,Hliculélr y, por tanto, de una rigidez prácticamente nbsoluta.

Hacia 1942 apareció lo que podríamos llamar primer control numérico verdadero y respondió a una necesidad impuesta por la industria aeronáutica. La aparición del control numérico permitió por primera vez optimizar la función antes mencionada ya que la flexibilidad era precisamente la mejor virtud rle este nuevo él11tomatismo.

Dado el interés que suscitó esta técnica, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos concedió un contrato al Instituto Tccnoló9ico de Massachusetts (MIT) para su desarrollo. El L.ihoratorio de Sistemas Electrónicos del M IT diseñó yconstruyó en 1952 un primer prototipo de fresadora concontrol numérico que gobernaba tres ejes.

Posteriormente se han desarrollado numerosos tipos de r.ontrol numérico cada vez más perfeccionados pero con elqr;ive r,rohlemil de su renlización complicada y costosa y sudifícil programación, en especial en los sistemas de contor­neo. La reciente irrupción de la microelectrónica (técnicasde integración a gran escala), el desarrollo de la automática yel de nuevos tipos de computadores, en especial losmicrocomputadores y minicomputadores, han permitidoélbrir una brecha tecnológica por donde están empezando aemerger nuevas generaciones de sistemas de control quehan elevado considerablemente la rentabilidad del controlnumérico y su Ámbito de aplicación.

26.2 AMBITO DE APLICACION DEL CONTROL NUMERICO

Las cuatro variables fundamentales que inciden en la bondad de un automatismo son: productividad,' precisión, rnp1dez y flexibilidéld. De ;:icuerdo con estas variables, vamos a analizar los distintos tipos de automatismos a fin de elegir el automatismo más conveniente de acuerdo con el número de piezas a fabricar. Aunque este número no define unívocélmente el tipo de automatismo más adecuado, en la �¡ran méJyoría de los casos suministra un índice muy imr,ort;into para dich;i elocción.

527

6.2.1 Series de fabricación

6.2.1.1 Grandes series (10.000 piezas)

Para responder al problema de la gran serie, se utilizan 1tomatismos secuenciales mecánicos, neumáticos, hidráu -:os o electrornecánir.os Si la scirit! t!s 11111y q1;1nd1:, td 1ton1at1smo del.Je poder permitir el trallilJU s1111u1t.:i11eu Lle trias cabezas que, a su vez, permitan unas cadencias muy andes y, por tanto, un rendimiento de trabajo muy elevddo. J gama alta de la serie está cubierta hoy día por las áquinas «transfert», realizadas por varios automatismos ibajando simultáneamente en forma más o menos sincro­zada. De esta forma se pueden realizar a la vez varias cuencias mecánicas simples que se repiten automática­�nte para cada nueva pieza a fabricar. El principal :onveniente de las máquinas «transfert» resi<..le en la wada duración de los tiempos de preparación y reglaje. Si la serie no es muy grande, se pueden utilizar automatis­)S secuenciales simples en los que las secuencias 1cánicas se desarrollan, la mayoría de las veces, unas spués de otrils. Estos ¿¡utomatisrnos lilrnllión prus1�ntil11 el · "nveniente antes mencionado, es decir, tiempos de

arac1ón y reglaje demasiado largos. Ejemplo de estas1quinas son los tornos automáticos.

.2 1.2 Series medias (entre 50 y 10.000)

Jara resolver el problema de la fabricación de piews ntro de estas series se utilizan hoy día tres tipos de ,omatismos: Copiadoras Controles programados numéricamente Controles numéricos -ª. utilización de uno u otro automatismo dependerá de lacisión, flexibilidad y rapidez exigidas.:uando la precisión y el tiempo de fabricación no sontores primordiales, las copiadoras presentan la ventaj<1 deeconomía. Existen copiadoras mecánicas, hidráulicas,:tromecánicas o electrónicas con las cuales la pieza aricar se realiza por desplazamiento del útil que reproducectamente el desplazamiento de un palpador.os controles programados numéricamente incorporan

orosas ventajas, pero presentan una clara falta de ,oilidad por la limitación del número de secuencias :ánicas realizables. 1 control numérico será especialmente interesante cuan­las fabricaciones se mantengan en series comprendidas ·e 5 y 1.000 piezas que deberán ser repetidas varias veces3nte el año. El control numérico dentro de este intervalo;enta notables ventajas que analizaremos posterior­l!e.

'..1 3 Series pequeiias (,... 5 piezas)

J utilización del control numérico para estas series no e ser rt.:ntable, a no ser que la pieza sea basté.J11te plicada y que su programación pueda efectuarse con fa de un computador (programación automática). En caso. los gilstos de programación resultarí<1n delllasiadu

,idos con relación a los costes de mecanización. :ra menos de 5 piezas, las mecanizaciones en máquinas ,encionales serán, en general, más económicas. , la figura 26.1 puede verse una uráfica en la que :;cen, en los ejes, el número de piezas y el precio de 1ción de una pieza.

Precio

1000

100

10

5 10

Numero ele p1etlb

100 1000

l 1\Jlll.t :J() 1 P11:1.111 d,: 1:11:uu.11'u1 d1: 1111,1 ¡rn:1.1 1:11 l1111c1u11 d1:I 11111111:11, d1·

j.llt..:ld'., lh..llU Lk,lllllü!-> ll!JU� lft.: o..llJlülllé.lll�,IIIU�.

26.3 VENTAJAS DEL CONTROL NUMERICO

De todo lo ante,ior se deduce que s1e111µre quu lds su11us de fabricación se mantenrian dentro de unos límires medios (fiemos dado co1110 orden de n1c1u111tud e1111e !.J y 1.000 piezas), el control numérico represenw lil solución 1de;il dadas las notables ventaJas que se obtienen de su utiltzü­ción. Entre estas ventajas merecen citarse las siguientes: 1. Posibilidad de fabricación de piezas que de otrc1 mane,a

sería imposible-o muy difícil. GraciJs JI control numéricose han podido obtener piezas muy complicadas como lasde superficies tridimensionales necesarias en la construc­ción de aviones. En construcción aeronáuticü es muycorriente mecanizar piezas cuyo peso final representa 1 ;6del µeso de la µieza bruta inicial.

2. Seguridad. El control numérico es especialmente reco­mendable para trabajar con productos peligrosos.

3. Precisión. Esta ventaja es debida, en primer lugar, a lam¡:¡yor precisión de la máquina-herramienta de controlnumérico respecto a las m;:í4urnas clásicas

. Los jueyos mecánicos son menos importantes y lamáquina-herramienta en su conjunto es mucho másprecisa.

Otro factor que también influye en la prec1s1c">11 proviene del hecho de que una máqurna-herran11enlél. p¿¡ra control numérico es, en general, más universal 4ue las máquinas clásicas y, por tanto, podrán hacerse más operJciones sobre la misma máquina.

Lis preus1ones ,,lc.inn1rf;1s en l,1s n1."l(t1J1nas -lw11·,11111t:11l<1 COll t:fllltlol lllllli<'!IIC:O V,lll dt! 1 /1 il 1 Ü // 4. Aumento de la µroduct1vidad de las rn.:iqu11ws. bte

¡¡unrnnto de productividad se dnho a l.i ciismin11cl(·1n rl,:Iliemµo total de niec,m1¿¡.1c,ór1 del..)l(fü, sol.Jre lüdo. a lo1disminución de los tiempos de desplazamiento en vacío ya la rapidez de los posicionamientos que suministran loss,�;tenli..b electrónrcos Lle control. Pé1rJ dJ1 UIIJ idea tfoesta reducción citaremos que puede ser de 30 a 40" ..utilizando una nrnndrinadora con control numérico y de50 a 90" .. en centros de mec¿¡nizJción.

5 fkducc1ó11 du controles y desechos. Esw re<..lucc1ó11 us del.Jida fundJmentalmente él la gran fiabilida<..I y repetit1v1-dad de una máquina-herrnmienta con control numérico.

Los trabajos de mecanizado se realizan siempre sigu:endo las mismas trayectorias y los juegos mecánicos de la máquina influyen siempre de la misma manera.

EstJ rcuucción de controles pc1m1tl: ¡ir,íctic,1111entc el,min¡¡r todíl opernción hum;rnn posterior, con In cons1 -

r¡tJiP.nte reducción en costes y tinmros de fabricación. Po, c:011s1guie11te, SI l;1s COIHIICIOIWS d(! ITl!!Cdlll/dCIÓl1

han siclo previstas ,1decuadiJnw11te y si las herriJmicntJs ,istab;in bien rcr¡l,1d;is, la m;íquina-herrarnienta obtiene r1c1Js prjcticamcntc idénticns y, por t,rnto, con precisión constante.

F 11 los t;1llPr!!S COl1V()llCion;ilr.s S(! ,Hlmil(! como norm;ll un cod1r:1ente de desecho de 3 a 4" ,,. Par,1 IJs miÍqu111ns cu11 control numérico este coeficiente es inferior a 1 " .. Se consigue, por tJnto, un evidente ahorro sobre todo si liJS piezas son complejas.

6. Flexibilidad. Bastíl cambiar el programa-pieza para que IJm;'1quina- herramienta fal>rique otra pieza, siendo posibleposeer uniJ gran l>iblioteca de programas. Estos progra­mas se pueden iJlmacen'1r bien en cinta perforada bien enmedios magnéticos: cassettes o discos flexibles.

6.4 TIPOS DE CONTROL NUMERICO

Hasta hace algunos a,ios se distinguían dos tipos fundamentales de .control numérico: los equipos d<1 control numérico de posicionamiento llamados también punto a

punto y los equipos de contorneo.

Hoy día es más difícil hacer la mismél clasificación rero rodemos conservilrlil a fin de dif<?wnci,11 los mudos d!! d<:spl;11<1111H:11to de los 1•11!s d,: J;1 m;1Cp1111;1. [11 In 1d.111vo ;i

l<>S l!<¡tJIJ)OS fHOJ)lillllf!lll!: cf1ci10S, ,1<;t11;i1111f'lllt! (?XISt!?II llU nwrosos equqJos que t1c11en una estructura mixta. Ciertos e¡es son mandados en contorneas y otros en posiciona -miento.

Supongamos (figura 26.2) una pieza colocada sobre la mesa y que en el punto A se quiere realizar una perforación -�

--------)(.8 1

A'--

---+---X- A

ti..--------0

A (a)

A ¡,. (di

f ,qura Lfi /. Tipos d(� po'.�,uon,,n11e.ntn pun1o <1 pun10

lb)

Sen X el eje longitudinal de la mesa e Y el eje triJnsversal; Brepresenta la proyección del eje del útil sobre la mesa

El problema de llevar el punto A al punto 8 se puede resolver de las siguientes formas: 1. Accionar el motor del eje Y hasta alcanzar el punto A' y a

continuación el motor del eje X hasta alcanzar el punto B(fi!I 2G 2a).

2. An{ilogo éll anterior, pero Jccionélndo primero el motor deleje longitudinal y después el del transversal (fig 26 2b}Estos dos modos de posicionamiento reciben el nombrede posicionamiento secuencial y se realiza normalmP.nte a

lo rn;íxima velocidad que soporta IJ máquin.i.3. Accionar ambos motores a la vez y a lél misma velocidod.

En este caso la trilyectoria serJuid,1 ser{, una rect.iinclinada 45 . Una vez llegado a la altura del punto 8, elmotor del eje Y será parado para continuar exclusivamen­te el motor del eje X hasta llegar al punto B (fig. 26.2c)Este tipo de posicionamiento recibe el nombre deposicionámiento simultáneo (punto a punto)

4. Accionamiento secuencial de los motores pero realizandola aproximación a un punto siempre en el mismo sentido(fiq 26.2d) _ Este tipo de aproximación recibe el nombrP.cfp ;1proxin1c1ción unidireccional y es utiliz;1do excl11siv;1nwntn en los posicion;imientos punto a punto.

Estos diversos tiµos de posicionélmiento son los querealizan los sistemas punto a punto.

En un sistema punto a punto, partiendo de la información suministrada por el programa y antes de iniciarse el movimiento, el control determina el camino total a recorrer. Posteriormente se realiza dicho posicionamiento, sin impor­t;-ir en absoluto lél tr.iyectoria recorrida, puesto que lo único quP importa es alc:,1111,ir con precisión y rilpid0.1 el punto 1cqu1?1ido (µunto B) Como y;i liemos dicho <''.;t1: pus1no11;1 miento puede ser secuenciéll o simulti111eo y se re,il1za normalmente a la velocidad máxim,1 que soporta la máquina. Esta es la razón de que en muchos sistemas punto a punto no se controla ni programa la velocidad de avance ni la velocidad de rotación del útil.

Supongamos ahorél que querernos rcalizélr el fresado de la figura 26.3. La primera operación será pasar del punto O al punto 1 y se realiza de alguna de las formas antes mencionadas (posicionamiento punto iJ punto).

La segunda operación será desplazar lá fresa del punto 1 al punto 2. Ahora no podrá ser cualquiern la trayectoria sino que deberá ser una recta perfecta a lo largo del eje Y y sin que puedil rr.bas;ir en ningt·111 coso el punto 2 ¡iuf'sto que d1) otra forma la pieza sería destruida. Este desplazamiento según el eje Y no podrá ya realizarse con cualquier velocidad sino con la velocidad que permita la naturaleza del material utilizado y el diámetro de la fresa utilizada (programación de la velocidad de avance).

Este tipo de fresado recibe el nombre de fresado paraxial y

y

9

o

/

/

/ /

F ,gura 26 3 Fresado par axial

/

/

X

529

2::;

pos que los ,e¡¡Jiz;_¡n reciben el nombre de equipos punto y parax1dl Su nomb1e proviene del hecho cie ces de realizar fresados se9ún los ejes de l;:i méiquin,1 ,1nos punto o punto y por:.ixial se us,m princiµalnien­cJ!adradoras y punteudorc1s pudiendo también ser para freséÍdos sencillos. SupongJmos de nuevo el

.11llt:riur (tr;syectu dtJI pu11to O di punto 1) y .11110:; que diésemos una orden de pos1c1onamiento ,1 :iddcl niaxrnid En p1111crpio l.t t1Jyectorra recorrida

numérico p.irax,al poc11;1 uft!Clll,ll los tr¡¡bajos qt11' 11:.il,1.1 "'' equipo punto a punto y C(lll: un equipo de• co11tc1111,·,. podr,í re,1l11i11 los trah;qo:, p1Dp1os 1fo los 1iq111pos ¡111111" ., µunto y pc1r¡1x1dl.

2G.5 ABOUITECTUílA GENERAL DE UN CONTfWL NUMERICO

1a rect,1 inclrnéld,i 45 Si por ,ilquna ra,ón hubicr;1 F11t1.1ndll ,!11 Id p1op1;1 :uqu1t<,t:111r:1 ci,! lll:.. '"l"'il"·· ,i,.

111nució11 tronsitorrJ de la velocidad según alyúr1 eje, co11t1ul, pud1;1110� d1::..t111\¡t111 cudt:<1 :,ul1cu111u11111:. 111111.11, .:tori;s depri;:i de se1 una recta. 11,d1::;. caso anterior ese resultéldo no importaría demasiado U11idad de entrnd;s -sal1d;i dL! ci<.llos ::¡ue nuestra única intención era alcanzar el punto 1. Unidad d1� memorización e interµrt!tación di-! u1d,·11n JJ1go, si nuestra intención hubrera sido reJlinir un U111d,HJ d1i c,iluilo según una recta de 45, el resultado hubiera siclo 01ut1nos de enl;sce 1,011 l,1 111,jqu111a twrriJ11111i11ta y�';"" freo. ,necanismos. 1efasto resultado se hJbriJ alcan1ado debido a q11e F11 l;r f1<p1r.1 2G 4 ;q,.11.,u· 1111 d1.1<¡1.1111;r <11,111,r;il !,1111plil11 .,i1.,.Id ;,111cro111zacrón er1t1P. los rnoto1es lJUe gol>1ern<111 �e u11 cu11l1ol 11u11Hi11c:u <it: cu11t<Hr11:o d1; 111i:. ,·¡1::. l 1 lonuitudinal y transvers31. Por esta razón. en estos di39r¿irn¡¡ pa1a un equipo punto a punto y p:11ax1¡¡I es .,111,,

s la herramienta deberá tral>ajar exclusivélmente 111cís senc,llo. espec1,il111en1e e11 lu co11cerr11e111e c1I 1Jloqt1<, ,1, , ¡¡yecto1 iJs él lo largo dtJI eje X o del eje Y cúlculo. do lo anterior se deduce que siempre que queramos

1yecto1 iJs que no St!;1n pa1,1x1ales (,ectas seul·lfl los , necesario que el sistema de control posea unas ísticds especiales. ,quipos que permiten generar curvas reciben el de equipos de contorneas. sistemas de contorneo controlan no sólo la 1 final sino la posición instantánea de los ejes en los ;e realiza la interpolación. En estos equipos deberá ,na sinc,onización perfecta entre los distintos LiJes. 11,.dns1:. pu, l;,1110. la tr;,y,:Cillfld r1:;1I qu" clt!liu s<:i¡1111 1 ck lc1 f1erri.11111e11ta Cun estos s1ste111o:, se ¡ÍuL:d,:11 recorridos. lélles como recias con cu¡¡lquier µend1en s .de c11cunferenc1a. có111cas o cuJILJuier otra cu,vil � matemát1cJmente. E;,tos sisteniJs de contorneo zan t:n tornos, pero sobre todo pJra fresados os. Por último diremos que un equipo de control

MOIORES CAt:lEZAL

26.5.1 U11id<1d ele f�ntradd-salida de datos

La unidad de entr;1c.L, ci0 datos sirve pard 1nt1udurn lu, prour:im.:is ciu niec111i1i1do en el equipo dtJ co11trol numé11c:o utilizando un lenguaje 1nteliuible para aquél. Este len�Juc1¡t: que el cont,nl entiLrnde. es el lenguaje máqu111J del qut: trata1 e111os posteriormente.

En los s,skrnas antiguos parc1 lo introducción de dc1tu� '". 11tilin.1rn11 s1c.lL'111as tipo fich¡¡ (DaL, Modul) n prtisel.,c1rn,·, (Ctlllllltll.idt11t,s llll.lllV1>,, c:11cli11t:,11lt1:;) [ "'; <¡1,1111!,•,. 111< <di

venw1111:,, qu.,· p1e::.e111;,11 i,:,io:-, 111etutfus. "" ¡i.111,u,1.11 c:u:111du el ,1unwro de bloqu11s no 11s 111uy 1,!duc:1do. 1,.,,, JJIOVOC3dO su pr,·1c11<:d 1:l1111i11ac1ó11. util1/,Ú1dtJSt! 0.:11 ,,IJ lt1,; ., 0110s métodos.

Poster101n1er1te, los sistemas util1Zi1do:, p;11¡¡ 111t1utlw" programas fueron, en sistemas sencillos, IJ cinta p1;ifrn"d"

ARMARIO MAQUINA· HUlf/AMllNTA

VISUALILACIUN

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4 D,ourJnia yt;llc,JI !>1rnµlif1c.Jdu e.Je un control 1lurné111:u de co111u11wll de 1,e� l:Jl:!>

1pel, milar o aluminio) o la cinta magnética en los más 11plt!jOs. :n estos casos la introducción normal de datos se efectúa r proqram,1 complr.to cfo mP.r.,1niz,1ción de una pien1. Eh CJ!, i,1!;l1!111;is, por t;lílto, <!I <Írq;i110 prt11c1pal ele 011trad.i cftJ :os es el lector de cinta. :xisten. fundnmcntalmente, dos tipos de lectores de cinta: tor electromecánico y lector fotoeléctrico. La elección de

tipo u otro depende de la velocidad de lectura de ·,1ctmes y riel coste. La velocidnd de lectura de caracteresá entre 25 y GO para un lector mecánico y entre 100 y)00 para uno del tipo fotoeléctrico.Hoy día y dadas sus indudables ventajas, prácticamentelo se usan equipos de control numérico con lector:oeléctrico.Los inconvenientes que presentan los procesos derforación, lectura de cintas y la aparición de las técnicas deregración a gran escala (LSI), han provocado variacionesstanciales en los procesos de entrada-salida de datos a un,ntrol numérico.La primera variación ha surgido de la aparición del tecladof;inumérico como órgano básico de entrada de datos.'ualmente la entrada de un primer programa de mecaniza­,n, así como la edición de programas directamente sobre laáquina (eliminar bloques, insertar bloques, cambiar1ractcres, etc.) se realiza, en la mayoría de los equipos, poredio de dichos teclados. La cinta perforada ha quedado)mo almacén permanente de los programas que deberánir utilizados de nuevo en el futuro.El contenido del programa se descarga en una perforadora

:: cinta. \

l.:ambién se pueden utilizar medios magnéticos para,macén de estos programas. Entre estos medios magnéticos1erece citarse el cassette. El contenido de un programa en la1emoria central se descarga para su grabación en el Gassetteajo el control del propio equipo de control. En equiposencillos, el intercambio de información entre el controlumérico y el cassette se realiza bajo control de un operario.

PiJra grabación-reproducción de programas se utilizan assettes digitales de características especiales, dado el mhicnte :.umamente nocivo en el cual deberán funcionar.

Aparte de este teclado para introducción de programas, ·,s equipos de control nu1116rico µoseu11 otros mandos

anuales para los ajustes preliminares del par pieza­náquina. Para facilitar estos ajustes, los equipos disponenJe sistemas de visualización de cotas y de posicionamientonanual de la máquina.

�6.5.2 Unidad de memorización e interpretación

fo órdenes

En los equipos que utilizan la cinta perforada como )rgano básico de entrada de programas, y debido a que :iertas órdenes deben mantenerse durante un ciclo comple­to de mecanizado, se utilizan registros que son memorias :,e1111co11tluctoras. Estas rne1norias numwlrnuntu su duµlicc.111 a fin de incrementar la velocidad de operación del sistema (memorias intermedias).

En los equipos actuales que utilizan el teclado como órgano básico de entrada de datos, la capacidad de la memoria se incrementa notablemente, debido a que en este caso se debe almacenar en memoria el programa compléto. Estos equipos suelen utilizar memorias no volátiles de acceso aleatorio ya sean del tipo permanente (ferritas, semiconductores amorfos, etc.) o casi permanente (CMOS, CMOS-SOS, MOS dinámicas, etc.). En.este último caso, si

falla la red, deberá mantenerse en memoria la información durnnte varios días. Para este fin se utilizan baterías recargables de níquel-cadmio de pequeña capacidad.

En los equipos actuales que poseen memoria central existen tarnbión rogistros intermedios dado que se interpre­tan a la vez varios bloques del programa.

· En una utilización normal, una vez almacenado unprograma completo en memoria, el control numórico inicin su lectura para su posterior ejecución. Los bloques se van leyendo secuencialmente. En estos bloques está toda la información necesaria para la ejecución de una operación de mecanización (cota a alcanzar, velocidad, forma de realizar el trayecto, etc.).

La misión de la unidad de interpretación es, a partir del programa, indicar a la unidad de cálculo qué tipo de operación de mecanizado se va a realizar y cómo debe realizarse.

Módulos de máquina CNC -Una comparación 11'humanizada"

Entrada de datos: Por teclado o cinta magnética

Jdulo de ,daptación: :quiparable a la .ecretaria.

..

Unidad central de proceso = Microprocesador:

Digamos que es el Director. Delega, decide, calcula. Un reloj le da la sensación de tiem­po, pero carece de conocimientos de­tallados.

Indicación de datos en el cuadrante digital

Módulo de salida: Llamémosle portavoz de prensa

. ' .,_________ ---------4

stema operativo PROM)=

3pecialistas. :: saben todo.

JSe de recibo ;,I micropro­.ador.

Máquina

.

Módulo de salida (=Interface): Maestro. Recibe instrucciones y las comunica.

Memoria = RAM. El se anota el programa.

l Amplificador (Capataz)

_)

__)

_)

. '

-

Entrada de datos

Módulo de adaptación (Secretaria).

Sistema operativo = EPROMS (Especialistas)

Módulos de máquina CNC

Indicación de datos

Módulo de salida (Portavoz de prensa)

Ciclo operativo en CNC

Qué cu11ocimienlus hc.ty lJ.Ul= tl:11er J:->c.trc.t uperctr

con el torno mctndado manualmente o en CNC?

Torno de mando manual

·----150----1

Material

Aluminio

Torno NC

l::�ll U\.,lUI Q Ut;I t,JI V�I a1 I IQ/ IVIUUU u� t" V�I UI I IU',,U,111

Las indicaciones sobre cotas se pueden hacer de dos modos: Absolutamente o in­

cremcntdlmente.

PARÍ!>·VlMiiOIC.. 1

P.Ai1 � • atjj�S(L Z

Todas las indicaciones de cotas se hu­cen desde un sblo punto.

---

·.· ..-C.---.. ..,,,;;,,-,•

Incrementalmente

Tudo punto ücutc,1do (lug¿¡r) es punlu de partida (punto O) puru cctdd sucesivu indica<.:ión de cotu.

L

X

(

Función del recorrido (G-Functions en inglés)

Funciones G

'l\x.lds estc.1s ex_fJresiunes se usun pctrct esta cifra clave. Las funciones de re­corrido se han dl'tc�rmi n.tdo sr,qíi11 DIN GGol'..i e !SU.

Los significados de estas cifras clave Sl! Ll...ilull L!ll lus si.lJUÍl'llll}S CdiJÍLulu:.,.

+

GOO Los cctrrus se desplct;¿¿¡¡¡ t:runsvers¿_tl­mente sólo a velocidad de ava nce rá­pido.

GOl Los ca rros se desplazan transversal­mente o bien en cono a velocidad de avance programado.

GUl l1_1l".v1.µuL.1L·iú11 ci1culur L·uncuVd

G03 Interpolación circular convexa

G20 Parudct i11 Lern1edict: Se ha illtl!rrulllpi­do el 1.Jroyru111d p<1:r...i Lrabujos e.le 11a:?­dición, cambiar el útil, etc.

G21 Linea vacía

G22 Terminación del programa

--------------------

E �f- J -------

G33 Torneado de una rosca

G78 Torneado de un ciclo de rosc�r

G84 Ciclo de refrentado: cuchilla de tor­near ejecut a un ciclo de movimiento.

G64 Conectar sin tensión los motores pa-

l, so a paso

G65 Servicio� cassette

rr;or,.

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Robot Torno de p L.1 to pequenu de CrlC Frese:irlora h,,r i :?.On ::.:i l de cr�c Sistema de control Sis tem3 de ,:�rn1lJ i o he: tT:Jmi 1�n t::is

( PRESETT me)

FRESADORA HORIZONTAL DE SANCO FIJO CE

CNC

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SISTEMA DE PílOGRAMACION

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RECTIFICAD0r(A UNT'/ERSAL PARA SlJP.ERFi dC:S �ILINDHICAS

Tül:NO l't,HALLt::LO DL 1.:NC

Hi::CTIFI CAD0í,A í-'Af,,\ SLH-'LHF fCl!:"::.i cr1.rn­

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FRESP.DORA VEi-tT ICAL CUrl C\;P L-.üCl{ D�'. (:/k

ALESADORA DE PREC:SION

SIEHkA /ILT!::HN1\'i'l V.ti.

Prensa D��bur�ud0r� y Horno p�ra tr¿,t::irniento t�·1'mic0

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U 1 ¡., 1 :

APLICACIONES DEL DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR

Ing.Miguel A. Baquero C.

Con las facilidades actuales que permite un computador para representar gráfi­

camente puntos, rectas, curvas, áreas, volúmenes y todo esto en di fe rentes

r:olor<'c;, <;t' h.1n dt''�.1rrol l.1do :ipl ir..1r.ion1'·� rn11y divPrc;:1·�, Pn ,1q1wl loe; c.trn¡)()".

que requieren más comúnmente de dibujos de cualquier clase.

A continuación se citarán algunas de las aplicaciones más conocidas y se

profundizará en la relacionada con el dibujo mecánico que es una de las más

complejas y amplias.

1. GRAFICOS ESTADISTICOS

La ·administración moderna requiere tomar decisiones rápidas y confiables;

para ello las estadísticas de ventas, producción, clientes, etc., se

convierten en unas herramientas invaluables y, además, si Los resultados

de las mencionadas estadísticas no son sólo numéricos sino Jr.Jficos

y tal vez en colores sohre un.:i pi'lnt.:ill.:i, Le d,Jrán al ;:idrninislrador la

inmensa seguridad de decisiones bien tomadas.

Los gráficos estadísticos más comunes son: de barras, de sectores circu­

lares o tipo pastel, tridimensionales, que representen una función matemá­

tica, bidimensionales y tridimensionales con variación de colores para

destacar distintos rangos de valores.

2. GRAFICOS MATEMATICOS

La parte gráfica en computador tiene bases sólidas en las funciones

matemáticas que nos representan formas conocidas como por ejem¡Jlo las

redas, Los planos, círculos, elipses, curvas en general y su¡,erficies

curvas continuas. Estas funciones permiten calcular La posición exacta

de un punto representado sobre La pantalla del cor.iputador y también

en el espacio si fuere necesario.

En La industria es muy común encontrar La utilización de gráficos de

catálogos para seleccionar elementos de producción, materiales, cantida­

des de mezcla, etc., Lo cual se hace visualmente y con posibilidades

de error. Si se utilizara un computador para estas tareas rutinarias se

podría asegurar · exactitud en Los val·'.)res encontrados, Lo que talvez

rL'il1md.1rí.1 ('íl 1ir1,l prlldtJcc ifH1 rn.1·; r/1pid.1 y "" i:.11 i,l.1,l fipl i111.1 y por q 11/,

no, de costos reducidos.

3. DI3UJOS ARTISTICOS

Qui enes desean crear formas, tamaños y colocarles colores a su gusto,

pueden utilizar computadores de La Última generación que, dependiendo

de su capacidad, pueden ofrecer gamas de colores desde decenas hasta

millones de éstos; formas de dibujar tipo Lápiz, brocha, �incel, relleno

de áreas, etc.; superficies de Los dibujos en un solo tono, con aparien­

cia brillante, aspera, opaca, transparente, rígida como metales, suaves

y flexibles como tela; movimiento de Las imágenes, desde paso a paso

Lentamente hasta los dibujos animados para películas, tan "simples"

como caricaturas y tan complicados corno Las de ciencia ficción o de

entrenamiento, como Los simuladores de vuelo.

Va le La pena destacar que muchas de estas técnicas son usadas hoy en

día por la televisión y las empresas de publicidad para generar propagan­

das.

4. CONSTRUCCIONES CIVILES Y ARQUITECTONICAS

Todas Las obras de construcción requieren de planos detallados con sus

medidas correspondientes.

do deben existir planos

estará La obra a realizar.

Si es necesario construir sobre terreno quebra­

tof)ográficos con curvas de nivel y sohre éste

EL plano topográfico puerle incluir además de las irregularidarles del

terreno, otros detalles como ríos, puentes, tipos de cultivos, Líneas

férreas, etc. Sobre estos planos en La memoria del computador, se podrían

calcular cosas tales como posición de una carretera con una pendiente

dada, cantidades de movimiento de tierra o rellenos, etc.

I

Si se trata de analizar el plano arquitectónico, encontramos que la

obra completa se parte en: estructura, desagües, muros, instalaciones

eléctricas, puertas, ventanas, decoraciones, etc. El computador nos

permite obtener cada plano por separado o dos o más de ellos superpuestos,

bien sea a través de planos corrientes o en perspectivas, tal vez a

colores, para rJistinguir unos de otros. Con C'.;tos plano:� t,1111liiL"n :;e

pueden hacer cálculos de volumen de concreto, cantidades de hierro,

madera, tornillos, puntillas, pintura, etc., etc.

Teniendo los planos completos del edificio lo podemos observar de lejos,

acercarnos a algún detalle en especial, por ejemplo la puerta principal,

entrar y mirar cualquier objeto interno de la edificación.

S. DISEÑO ELECTRICO Y ELECTRONICO

Estas aplicaciones se pueden desarrollar con cierta rapidez, dado que

existen ya en memorias de computador toda

ello, con lo cual se pueden ensayar los

La simbología necesaria para

circuí tos diseñados aún s 1 n

construírlos y examinar si producen los resultados esperados.

El diseño electrónico automatizado es de absoluta necesidad sobretodo

si el microcircuíto a crear. puede tener miles y hasta millones de compo­

nentes electrónicos como es el caso de los utilizados en los mismos

computadores.

6. DISEÑO DE PLANTAS

Al igual que las aplicaciones anteriores existe toda la simbología nece­

saria para el dise110 componente por componente, para establecer todos

los flujos de la planta, como son los de vapor, aire comprimido, aguas,

materias primas, productos terminados, etc. Si se desea se pueden calcu­

lar cantidades y costos para la fabricación y posil:Jlemente simul::ir el

proceso de producción.

7. DIS��O MECANICO

Una de las aplicaciones más avanzadas y complejas es l3 del dise�o mec�­

nico, por las infinitas posibilidades de formas, tamaños de piezas y

sus combinaciones.

Este diseño conlleva pasos como Los siguientes:

-Diseño de una ¡::iieza en particular en vistas con elementos geométricos

simples, como rectas, círculos y otros, de Lo cual resulta La composición

automática de La perspectiva o volumen de La pieza.

-Diseño de un conjunto mecánico, que se puede realizar de dos formas:

haciendo el dibujo completo de ésta, para Luego extraer cada una de

sus piezas componentes o uniendo piezas diseñadas previamente hasta

armar el conjunto completo.

-Las piezas individuales o Los conjuntos pueden ser cortados automática­

mente para mostrar sus detalles internos de fabricación o montaje, tenien­

do en cuenta para cada pieza el tipo de material para efecto de Las

Líneas de rayado sobre el corte.

-Dimensionamiento de Los diseños elaborados o La corrección de éstos

con medidas exactas. Esta tarea se realiza automáticamente con nor•nas

americanas, europeas, internacionales o de un país en particular, con

valores de medidas en pulgadas o milímetros, como sea necesario.

-Colocación de notas adicionales sobre Los planos, también de Los rótulos

necesarios para identificar una pieza o un plano.

-Selección de los formatos americanos, europeos o internacionales, automá­

ticamente, con márgenes y rótulos preestablecidos.

-O�squeda automática de la escala conveniente para el plano a dibujar o

adaptación de La figura a dibujar a una escala señalada.

-Asignación de cualidades a Las superficies de las piezas, por ejemplo

transparencia para ver piezas internas, acabado metálico o de cualquier

m,itcriJL y :_;1¡ tl'xt1irJ cor1·esponrlientc Li::;;1 o .1�;pcr·.1, con 1:L f-i11 d,� ,¡,w

tenga una apariencia c2si real ante� de construir.

-Para cada pieza individual se puede obtener el volum2n ocupado por el

material, su peso, centro de gravedad, momento de inercia.

Cálculo del procedimiento de fabricación de cada pieza en particular,

en La máquina adecuada y con La herramienta correspondiente.

-Elaboraci6n de 6rdenes para las máquinas herramientas de control numéri­

co, para que tenga movimientos precisos y coordinados, mientras La pieza

a fabricar se maquina.

-Simulaci6n calculada o visual del movimiento de suhconj1rnto de las máqui­

nas o de ésta completa para observar posibles interferencias o malos

funcionamientos.

Se podrían seguir citando muchas aplicaciones del diseño por computador,

cada una con todas sus opciones posibles, pero Las mencionadas nos dan una

idea de la tecnología moderna y su estado de avance.

Varios de Los ejemplos comentados solamente se pueden llevar a cabo en compu­

tadores muy grandes en capacidad de memoria y con poder de cálculo superior

a los 100 millones de operaciones por segundo y con terminales gráficas de

muy alta revoluci6n.

La mayoría de aplicaciones gráficas pueden salir dibujadas en un graficador

o protter de una o varias tintas o en impresoras de tinta negra o de varias

tintas de colores.

Si Los planos ya elaborados manualmente se desean introducir a un computador,

existen ya máquinas Lectoras a base de rayo Láser, en corto tiempo introducen

todo el dibujo, como si se hubiera dibujado completamente con el computador.

Las distintas tecnolog§ del diseño por computador son al�anzables en La medija

de La disponibilidad del dinero y de Los mercados existentes en el Dais.

QUE SON, QUE HACEN Y A QUIEN REEMPLAZAN LOS �OBOTS

Autor lng. FERNANDO MEJIA LIMARA

El acelerado desarrollo experi�entado por la industria, principalmente en las últimas dos décadas, se debe en gran parte a la introducción de componentes microelectrónicos en las m�quinas de producción y aJ uso de los computadores en las labores de diseño y control.

Los altos Tndices de producción logrados en estas máquinas y el bajo ren dimiento obtenido en las labores manuales; sumado a los altos costos en­mano de obra, impulsó el desarrollo de "manipuladores" que fueron evolu­cionando hasta convertirse en lo que hoy en dTa conocemos como robots.

DEFINICION :

No existe una definición de robot aceptada universalmente, pero en la 1 i teratura se encuentran muchas y de muy variada fndole entre las cuales se pueden citar las siguientes

-Máquina capáz de efectuar las labores que los humanos no queremos o nopodemos realiza�.

-Máquina totalmente automatizada que responde a estímulos externos o acomandos internos previamente programados.

-Manipulador reprogramable multifuncional proyectado para mover materi�les, piezas, herramientas o dispositivos especializados, por medio demovimientos programados variables, a fin de desarrollar tareas diversas(RIA-ROBOTICS INDUSTRIES ASOCIATION).

-Manipuladores programables con algunas articulaciones (Unimation).

-Manipuladores mecánicos reprogramables (Departamento de Industria delReino Unido).

-Máquina automática universal destinada a la manipulación de objetos(piezas y herramientas) y dotada de :

-Capacidad de aprendizaje de un comportamiento tipo

-Facultad de aprender del ambiente (percepción)

hoja 2

-Facultad de anal izar la información así obtenida

-Posibilidad de modificar su comportamiento tipo. (Régie Renault)

[11 9L�nl'réll puJL•1110'.-> Vl'r en cslc1s definiciones co111(1 (·lv111cntoc; co111u1H"•.: L 1

manipulación de piezas y la automatización flexible esto es la posibi 1 idad de realizar labores de diversa índole mediante el simple cambio de un pro­grama.

ETAPAS DE DESARROLLO :

Los primeros pasos dados en el desarrollo de robots, fueron orientados a la fabricación de un androide; máquina con apariencia humana, capáz de real izar labores similares a la de los hombres, pero con mayor capacidad y destreza. Estos primeros ensayos no tuvieron mucho éxito, dada la gran complejidad de las actividades humanas.

Más tarde hicieron su incursión en el campo industrial produciendo desde el principio una gran revolución.

Su apariencia dejó de ser humana y empezaron a uti 1 izarse en labores como manipulación de caraas, pintura, soldadura, inspección y ensamblaje. Hoy en día en los centros de investigación se hacen grandes esfuerzos por crear un robot que tenga capacidad de ver, oír, tocar y tomar decisiones.

Los principales cambios ocurridos en los sistemas de producción durante el último siglo pueden sintetizarse en lo� siguientes eventos :

.Lfneas de producción en serie,, mecanismos automáticos fijos

.Máquinas herramientas con controles automáticos simples, copiado­ras, Modelo patrón y servomecanismos (pantógrafo) •

. Primeras maquinas con control numérico (C.N.) 1952. Uso industrial di f une! ido 1960 .

. Control numérico computarizado (C.N.C.) 1970 .

. Robots industriales - simultáneos con C.N.C.

'El primero se construyó en 1961, pero sólo hasta 1970 empezó a tener sitio en los procesos de manufactura.

El próximo paso será la industria totalmente automati·zada y la implantación de sistemas flexibles de manufactura.J

GENERACIONES DE ROBOTS :

Los robots se clasifican actualmente en tres generaciones asr :

-Primera generación : 1) Manipuladores controlados directamente por unope­rario 2) Robots secuenciales : manipuladores que funcionan de acuerdo a

hoja 3

- 2) Robots controlados numéricamente : desempeñan sus funciones a travésde comandos y controles establecidos en un programa. En general se encuentran (en los paneles de control) subrutinas preestablecidas que permiten fa'cilmente hacer o modificar programas directamente con el teclado de control.

-Tercera genración : Robots inteligentes. Funcionan a partir de su pro­pia capacidad sensora y de reconocimiento. Capaces de tomar decisionesdespués de analizar datos de entrada proporcionados por sus sensores.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

El término robot viene del checo ventado por Karl Capek en 1921. mana, trabajaba el doble que los

y significa "trabajo forzado'' y fué in­El robot de Capek tenía apariencia hu­humanos y no tenía sus sentimientos.

Los actuales robots industriales tienen una apariencia totalmente dife­rente. Cuentan con un sistem� electro-mecanico ( o hidraul ico ) que le� permite efectuar un cierto número de movimientos y con un computador que es parte integrante de su sistema el cual contiene los proqramas de control y de labor. El primero controla sus movimientos y el segundo define las tareas especfficas para un determinado trabajo.

Esta configuración, les permi.te con un mínimo de intervención del operario efectuar labores que den como resultado productos de mejor calidad que los producidos por los humanos y con una mayor regularidad (para el los no exis ten los llamados productos "lunes").

Realizan tareas consideradas de alto ries90 (manejo de residuos nucleares, labores de fundición etc.).

Son ideales para trabajos repetitivos y tediosos.

Tienen una gran flexibilidad, pasan de una labor a otra sin un entrenamien to especial; sólo requieren de un cambio de programa.

Son de gran productividad, dada su regularidad en el trabajo y el hecho de que pueden trabajar dos y hasta tres turnos diarios.

Mejoran la calidad de vida de los humanos realizando las labores indesea­bles o peligrosas.

A pesar de lo anterior, cxi�Lcn cJlguno� facture� llUC hun írcn.:idu un [JOCO

la difusión de los robots en la industria, tales como :

Altos costos. Los costos tanto del equipo como los de sus accesorios y los de instalación son en qeneral todavía muy elevadas para la mayoría de las industrias especialmente en los países del tercer mundo.

Oposición Sindical. Existe una fuerte oposición a su implantación de pa� te de los trabajadores y sus sindicatos, los cuales ven amenazada su esta-

hoja 4

b i 1 i dad 1 abara 1.

J Las dificultades económicas por las cuales atraviezan muchas empresas en estos momentos de crisis, sumadas a los altos costos financieros.

Falta de conocimiento por parte cie los empresarios de los últimos adelan­tos logrados en robots y de la gran variedad de posibilidades de aplica­ción en todos los campos de la producción.

,....

Limitaciones tecnológicas. Aún hoy existen muchas actividades tales co­mo el ensamble y montaje de piezas para las cuales los robots no son efi­cientes, dada la complejidad de las labores y las dificultades que se pre sentan en algunos sistemas como los sensores y los de discriminación vi-­sua 1.

DESCRIPCION

La estructura básica de un robot consta de tres elementos principales el manipulador, los actuadores y un computador.

El manipulador es un brazo articulado, provisto de una 11muñeca11 (wrist) y de una herramienta en su extremo. Para efectuar sus movimientos puede te ner hasta seis ejes que le proporcionan seis grados de 1 ibertad de movi-­miento. Tres para los desplazamientos del extremo del actuador y tres p� ra los posibles movimientos de la muñeca

El número de ejes que tenga un determinado robot, dependerá de la comple­jidad del trabajo que éste deba realizar. En razón de los costos deberá escogerse el manipulador con menor número de ejes que sea capaz de real i­zar las labores previstas.

Los ejes de movimiento pueden ser de giro, accionados por motores giratorios o lineales, accionados por cilindros hidráulicos o neumáticos o por siste­mas piñón-cremallera.

CLASIFICACION :

Los robots pueden clasificarse de acuerdo a tres criterios principales a sa ber

Tipo de desplazamiento - Punto a punto

- Camino continuo

Tipo de ciclo Abierto

Cerrado

Estructura del manirulador Cartesiano

Ci lrndrico

Esférico - Articulado

hoja 5

Punto a Punto : el desplazamiento se hace entre puntos pre-establecidos y la labor se efectúa con el robot quieto. Las velocidades se definen en base a criterios cinéticos. Una aplicación trpica es en la soldadura de punto.

Camino continuo el activador se desplaza siguiendo una nida, con unas condiciones cinemáticas pre-establecidas. definen de acuerdo a las caracterrsticas del proceso; el en movimiento o ser estacionario.

trayectoria defi Las velocidades-se

robot puede rstar

Los robots para labores de soldadura de arco pertenecen a este grupo.

Lo secuencia en liJ cu¿¡] el ,-obot rcoliza sus 111ov11n1enlos, se conoce como el ciclo de trabajo. Si la·s variables de salida no afectan a las de entrada; esto es, la secuencia no se ve afectada por el resultado de las acciones, se dice que el ciclo es cerrado. En este caso se acostumbra uti 1 izar motores d2 paso.

Cuando la respuesta del sistema afecta las variables de entrada y por tanto el comportamiento del robot el ciclo de trabajo es abierto. La mayoría de los ro bots modernos que trabajan con este ciclo, uti 1 izan motores de corriente con­tinua autoregulados y sensores de posición (encoders).

Al9unas variables de fundincion�miento. tales como la presión, resolución, ca­paciJad de carga, alcance, volúmen de trabajo y flexibilidad, dependen del tJ_ [)O de estructur,1 del 111,1nipuL1cJor y dcfin,'11 su rC'ndi111iC'nto y cfl'cl ivit:.1d t·11 t·l

desempe�o de una labor específica.

En la fabricación de los diferentes tipos de manipulado�es se uti 1 izan dos ti­pos princ.ipales de juntas : las rotacionales (R) y l.:is prism/itic.:is o ele dC'sli-. zamiento (P o S).

t1anipulador de Coordenadas cartesianas : consta de tres ejes 1 ineales prismá­ticos; su estructura puede ser robusta similar a la de una máquina herramien­ta de control numérico. Su relación volúmen útil/área debase es peque�a y tanto el software como el hardware son similares a los de las máquinas de con trol numérico computarizado (C.N.C.).

Los desplazamientos 1 ineales son facilmente programables por tener algorit­mos sencillos ( Pitágoras ) . No es muy popular en la industria; es poco fle­xible y no puede alcanzar objetos invisibles desde su base. Utiliza una junta del tipo PPP.

De coordenadas ci l rndricas : (RPP) consta de un eje rotacional y dos prismáti­cos; su volúmen de trabajo es un esoacio anular cilíndrico. Cuando está con el brazo extendido, su precisión es muy baj·a por estar regulada por el giro. Tiene muy buena velocidad en la periferia pero se ve 1 imitado por problemas de inercia. Al igual que los demás manipuladores de base rotatoria, tiene pro­blemas cuando la carga se aleja del centro del giro, por la gran variación del momento de inercia.

hoja 6

['e coordenadas esféricas : (RR?). Su estructura es similar a la de la to rreta de un tanque de guerra.

El volúmen de trabajo es un casquete esférico grueso incompleto. Tiene problemas de inercia sirni lares a los. cil fndricos, pero en dos ejes, los cuélles aderiás son de relativa baja resolución. Como vent.::ijus pueden .:ino tarse su gran flexibilidad y la posibi 1 idad de acceso a sitios más bajos que su base.

Manipuladores articulados : (RRR) por tener tres ejes giro, son los más parecidos al brazo humano aunque mucho m�s limitados. Su resolución de­pende de la posición del brazo, pero en general es muy pobre, principal­mente cuando el brazo está extendido. Este sistema es de una gran flexi­bilidad y puede efectuar movimientos a muy buena velocidad.

TRANStv:ISIONES :

Para 1 levar el movimiento desde la fuente de potencia hasta el elemento del robot que necesita desplazarse, existen dos soluciones : las transmisio nes directas y las indirectas.

En una transmisión directa, se coloca el motor en la articulación, lo cual permite obtener una muy buenél precisión. Tienen problemas de inercia y de carga exesiva especialmente para los motores de las articulaciones infería res.

Las transmisiones inci rectas se hacen por medio de mecanismos del tipo tor­nillo patrón y bolas, tornillo sinfín-corona o mecanismos de barras.

Su principal ventaja es su reducido peso y el hecho de no presentar proble-111as de inerciu. Por '::ícr 111cc.:inis111os que p.:iru su funcionu111iento requieren de ciertasholgura�, presentan problemas de juego en la inversión del sentido de movimiento (backlash) ..

FUENTES DE POTENCIA :

El robot debe responder a impulsos por el computador que lo controla; fuerzas muy elevadas y con un alto

el6ctricos de muy baja intensidad, efectuando movimientos que pueden

grado de precisión.

dados implicar

Para el efecto debe contarse con una fuente de �o,encia suficiente para los r� qucri111ientos y que ',l'¿¡ de L'icil conlrol y n::-.puc<.,l;i r{1pid,:i y prl·CÍ',,1. Lo', el� mentes de uso más co�ún son : los motores eléctricos y los sistemas hidrául i­cos.

MOTORES ELECTRICOS : los más usados son los motores de corriente directa, aco­plados a sistemas de engranajes, para aumentar su resolución y provistos de ser sores de posición.

Los motores de paso solamente son recomendados para aplicaciones donde no haya grandes vBriaciones de torque. Un cambio brusco en el torque puede hacer que se salte un paso y se des-sincronice el sistema.

hoj.:1 7

Sistemas Hidráulicos : se utilizan sistemas hidrául ices de tipo corriente compuestos por : una fuente de potencia o bomba, unos elementos de con­trol de flujo que por lo general son servoválvulas y un actuador final, el cual puede ser un motor hidráulico o un cilindro, dependiendo del tipo de articulación. Además debe tener todos los elementos convencionales para el almacenamiento, filtrado y refrigeración del aceite.

APLICACIONES INDUSTRIALES

La razón primordial de su utilización, es aumentar la productividad y la calidad de los productos. Las siguientes son las actividades industriales en las cuales se los encuentra con mayor frecuencia :

!1 .. rnipulL1ción, c;1rg;1 y dl'';c.irgd : no -;e h,1 l<>9r.1d<> oblc'n<'r un,1 hu<'n,1 flc·xi-bi 1 idad en estos sistemas pero si un gran

rendimiento. Son muy útiles sobre todo en·labores de carga y descarga de má quinas herramientas C.N.C.

Hoy en día los sistemas más modernos de producción funcionan en base a las 1 la macias "células de fabricación11

, que son un gruro de máquinas CNC colocadas al-=­rededor de un robot y controlados por un computador. El robot cumple la fun­ción de manipular diferentes piezas y en diferentes estados de fabricación, lle vándalas desde un alimentador a las máquinas herramientas, pasando por los sis-=­

temas de metrolo9fa, hasta obtener riezas finales que cumplan con las especifi­c.:iciones de conlrul Je c.JliJ._¡J ¡.nc-e!:>L.:.ibleciJ..i'.:>. L.:.i", picL.J', fin;ilc·, ..,u,1 cul'>cd dos por el robot en un transportador de entrega.

Soldadura : Uno de los campos de aplicación donde han tenldo mayor desarrollo, es el de la soldadura.

El proeceso es repetiti\o, tedioso e implica un cierto riezgo para el operario.

En soldadura de punto son ideales por el tipo de trabajo y por el gran control que puede obtenerse de las vari�bles del proceso tales como : la intensidad de corriente, la presión entre partes y el tiempo de apJ icación. Si el objeto so­bre el cual se va a efectuar la unión esUí en reposo, se uLiliL<J el despLJ¿o­miento punto a punto; si por el contrario el objeto está en movimiento, debe em plearse un desplazamiento continuo.

En los sistemas de soldadura por arco, la principal ventaja es la gran unifor­midad de los cordones real izados. Se uti 1 iza el desplazamiento continuo y los principales .sistemas utilizados son electrodo revestido, arco sumergido y gas inert�.

Pintura : Los ambientes donde se real iza este tipo de trabajo son nocivos pa-ra la salud de los humanos, pero no afectan a los robots. Aunque se

requiere una cierta destreza para real izar esta labor, los movimientos que de­ben efectuarse no son de mucha complejidad.

Las principales características de los robots para pintura son : brazo con tres grados de libertad de movimiento y actuador con dos, desplazamiento de camino continuo, gran volumen de trabajo pero base pequeña, actuador compacto, carga

hoja 8

de trabajo pequeña, poca precisión y programación por imitación

Ensamble : El proceso de ensamble incluye una gran variedad de labores con cierto grado de complejidad, por lo cual los robots en­

sambladores deben contélr con seis 9rados de libc>rt.1d de' movin1i ( 'ntoc,.

En general las trayectorias son cortas pero las aceleraciones son eleva­das, para poder lograr altos rendimientos.· El desplazamiento lo hacen con sistema punto a punto.

Las principales dificultades que se presentan son :

-Componentes de ensamble a menudo frágiles o difíciles de coger losrobots.

-lmposibi 1 idad de real izar pequeños arreglos que un ensamblador humano siha rr a.

-En ocasiones se necesitan mov1m1entos coordinados de dos manos.-El uso de robots de ensamble por lo general implica un rebalance en las

, 1 fneas de producción en donde actúan.

Maquinado : Aunque, como ya se ha dicho, las máquinas de control numéri-co, podrían considerarse como manipuladores de muy poca fle­

xibilidad, los robots ( manipuladores flexibles ) en gerfral solo son uti-1 izados en dos tipos de procesos de mcJquinado : el pcrforcJdo y el desbcJr­bado,

En trabajos de perforación, su principal aplicación ha sido en la indus­tria areºnáutica.

Los robots para desbarLado, son utilizados con mayor frecuencia y están dotados de sistemas adicionales para amortiguamiento de la herramienta y para detectar el tamaño de las rebabas.

Aplicaciones no industriales : Hasta el momento hemos centrado nuestro interés en los robots que trabajan dentro

del j¡:11.Jilu Je lu':> ijlJ1iLu':>, 1Je1·u '.::,U JCLiviJuJ IIU '.::,C 1cJuu.: '.::>Olü d e'.::>Ll: LÍ!Jü de aplicaciones industriales; ya se los encuentra real izando trabajos de ti po cientffico, militar, espacial, agrícola, en.medicina y hasta en el ho­gar.

A continuación presentamos un listado de algunas de éstas aplicaciones

-Rasurado de ovejas-Transplante de matas-Recolección de naranjas-Corte de césped-Poda de árboles-Escogencia de frutas-Decorado, corte e inspección de chocolates-Corte y pul irnicnto de picdr�s preciosas-Alimentación de peces - 1 impieza de piscinas-Entrega de cartas

huj<1 9

-Bibl iolec..:iriu-Combate del fuego (bombero)-Costura. lndustra de confección, calzado, tapiceríél etc.-Asistente de investigación-Excavación y extracción en minas-Neurocirugía, Desplazamientos seguros y precisos aún en sitios donde nose logre la visualización.

-Ayudante ca'.:>e,-o. Aunque no eslá Lol.:il111enlc c.le::,Jrrullüc.lu, L:ivJ plJLu�,,aspira el piso, sirve cocteles, recibe y atiende visitas, pero aún tieneproblemas con las escaleras y con los tapetes sueltos.

CONCLUSIONES

Es innegable que la difusión del uso de los robots traerá para los huma­nos una serie de ventajas derivadas del aumento áe la productividad en los procesos industriales. Los productos del futuro serán mucho mejores que las actuales y a unos costos inferiores, obteniéndose en todos los campos un mayor nivel tecnológico.

El hombre se verá 1 iberado de los trabajos rutinarios y de aquel los que representen un riesgo para su salud o para su integridad personal; por tanto las condiciones de trabc1jo del futuro serán mjs humanas y de m<1yor interés.

Los puestos de trabajo serán más creativos, lo cual redundará en mayores po­sibilidades de realización personal. El trabajo en lugar de ser un 111al nece sario pasará a ser pé)ne pri11101-dial e.Je lé)s rc¿ilizé)ciones hurnan¿is.

Para no pecar de optimismo exagerado es necesario hablar de algunos riesgos que se correrán por la implantación dé estas nuevas tecnologías.

El gran rendimiento obtenido en los procesos industriales 1 levará a despidos masivos de personal, o si se maneja de otra forma el problema, se 1 legará al establecimiento de jornadas más cortas de trabajo.

Deberán concebirse nuevos mecanismos sociales de repartición del dinero, ya que el trabajo será real izado por las máquinas y con las estructuras socio­económicas actuales, el dinero obtenido irá a engrosar las arcas de propiet� ríos de los bienes de producción.

El análisis de este mismo fenómeno desde el punto de vista internacional, nos lleva a pensar en la peligrosa acumulación del poder en unas pocas manos. Los productorc'.:> de Lccnologf.:i, Lcnc.Jrjn el control e.le l¿i proc.Jucci<'ín él nivc:l mundial y serán ellos quienes decidan el futuro de la humanidad.

Las industrias pequeñas y medianas desaparecerán al no poder pagar los al­tos costos de instalación de sistemas productivos modernos.

Y qué podemos decir de los países del tercer mundo ?, tendrán la capacidad para modernizar su sistema industrial ?, podrán algún día llegar a ser pro ductores de tecnología ?, o seguirán como hasta ahora comprando y util iza;do tecnologías obsoletas a precios cxagerad0s?.

Como reflexión final , hablemos de la relación hombre-trabajo. Es universal

hoja 10

mente aceptada la identidad del hombre con su trabajo.

Aún en personas que no derivan su subsistencia del trabajo, el tiempo dedi cado a este siempre es mayor que el que se dedica a otras actividades.

La mayor Ta de las realizaciones personales los deriva el hombre de su tra bajo; en la medida en que pueda producir, se sentirá más completo, más rea 1 izado.

Las labores recreativas, las aficiones, las actividades culturales, en fin, las actividades no productivas, son más un complemento que una fuente de rea lización personal.

Pero las perspectivas que nos depara el futuro, nos hacen pensar en la dismi­nución gradual de nuestras actividades productivas. Las máquinas trabajarán por nosotro�V<'�ué ocurrirá con esa identidad hombre-trabajo ? cambiaremos nosotros o tendremos que cambiar el futuro?.

SISTEMAS FLEXIBLES, TECNOLOGIAS AVANZADAS

DE LA TEORIA A LA PRACTICA

Toma do de:

Automatización de La

Producción

Marzo-abril 1935

P or: Jesús María Akizu Ormazabal

2. SISTEMAS FLEXIBLES (FMS)

2.0. Introducción

La automatización fue primeramente introducida

para las grandes series, por cuatro razones:

- La facilidad de acometer el problema.

- El requerimiento asequible de variables en cuanto

a elementos, módulos, componentes, controles.

- La poca exigencia de flexibilidad {origen de com­

pll'j1dvd y problemas).

- La fácil amortización del dinero invertido.

De ah,' que viéramos en un momento determinadotantos tornos mono y multihusillos, máquinas transfer y

máquinas automáticas en las ferias. Pero ese aluvión solamente resolverá el 25 por 700

de la producción mecánica, quedando pendiente de solu­

ción el 75 por 700 restante por sus dificultades, princi­

palmente en· el enorme bloque de datos de información

de producción que deb/a ser procesada, o sea, el número

de variables.

Ya a mediados (Í(' los 60 se c/r.>sarrolla la Mdquina­

-Herrarnienta CN, los ordenaciores y también la tecnolo-

,rupos, que hacen factible el control automático

pequerTas series.

los comienzos de los 60 fueron instal,índose mu­

íquinas-herramientas a C N, v hasta se empalma­

:as entre s/, controladas con un ordenador cen-

e �1swrna fuv cfonurn111,Hfu DNC.

; tarde era cambiado por·e1 FMS, por su capaci­,, una producción flexihle.

;de entonces, como hemos apuntado ,mies, se /,J

,do mucho al ir in cremen tan do el grado de auto­

:ión del DNC. Un sistema de transporte flexible

aducido para automatizar el traslado del trabajo; t industrial era instalado para automatizar la carga ,1n¡.1 ti,• piezas v s1! adicionaha un almacén de

ien tas de corte. los arTos 10, la operatividad sin control humano

n,Íl¡u1n.1s CN se cumple con (.;xito v t.'n los comien-1 80 se desarrolla la más alta automatización en

·actor/as, logrando los FMS.

•mejan te avance en la tecnolog,a de la automatiza­

' supuesto un fuerte impacto en los aspectos eco­:J v social de la industria, v podemos esperar hasta

imiento fu/uro. Ha incrementado la productividad

cido el tiempo de control de la producción, pro­

nando la más alta calidad a los productos v envol-

en una mejor calidad de vida al trabajo v a los

ios.

n este tema hav que revisar primero la estructura

v1S v de los flujos de información para su operativi­

·a r¡11e, las condiciones requeridas para llegar a un

J productivo sin control humano o sin unJ Jll'II·

umana constante son:

Vigilancia del estado de la máquina.

Control de calidad de la pieza. Vigilancia del desarrollo del mecanizado .

. structuras de los sistemas flexibles

Jependiendo de la configuración geométrica, tama­

·Jroducción requerida de piezas a ser mecanizadas, v

·in de la filosof1a del mecanizado, se han desarrolla­

uchas configuraciones diferentes de FMS hasta la

;in despreciar a ninguno de estos sistemas, conside­s que una clasificilción racional puede ser hecha

fif.'ndn a:

- La implantación de la Maquina-Herramienta,- v .1/ s1st1:rn.1 di.' tr,111sportl! de piezas.

·;11¡111,•111/11 , ... ,,• ,nt,·11" ¡1uil,•u111.·, ,·/.1:;d11:.1r /ns FMS

, .. , "I /{}',.

Célula

L/nea

I . ,�·n

V••.1ns1• los 1'souem.1s en la figura 1.

o. r:FLUL/1.S

c ..

F,qu1-1 1

1 ll.J() 1 •·i\11.i ll 1 ,•id.,

T p,, 1 1:0

O D � li, ,1 ,. >1 \1 .. p,,111 1'11· 1 .. ,t,., .l"I 1

•• -

Fiqur� 2.· Vlst� de un sistcm41 tipo célul41

tJ. son 111s tJ/Jil<1s <1lrl.'<.Ít.'cfor <Ít.' un solo ro/Jot que camhia pif'ZiJS v, Pn su caso, tamhién herrarnien t;;s, de cada rn,i-

1¡11111.1.

/J11.1 f MS ,/,· ,·,11• t1¡J11 si• v,• 1•11 l.1 fi,¡11r.1 2.

Cdda ,njquina dispone de su propio m,cruorclenddor

a través del cual se coordina la secuencia operativa.

Fsra composición permite eliminar el ordenador

,;,•n(l,1/. ll",IJ/t.111,/0 f/11 U}IIS!dt.'f,,/Jfl.' 1l,·,:r,•u1m,•n(I) d,•/

En 0r(f1"1 1 .',1 í.ir:tl comhinac,nn de cwrtJs Mdqu1-,. I\ ll,•rrJ111:,.•·1:.1•; r•n ,";tr.' :it'>r,,,n,1, ,;_,a,.l ·;t.1 h,1ct.1 f.1r:rd)/1.'

:J.JrJ '., o,0rfur:c.1in rie p1ez;;s �Arneia11tes que requieren

De hecho, un sistema de este 11µ0 no tiene que ser

demasiado grande.

2.1.1. EN LINEA

En el sistema de lr'nea las Máquinas-Herramienta son

instaladas a lo largo de carriles rectos (//neas de trabajo)

sobre las que las piezas son transportadas desde las esta­

ciones de carga-descarga o estaciones almacén o pulmo­

nes, a cada máquina o viceversa.

Un sistl'ma de este tiµu ocupa nwnos 1.'SpJcio dt.'bido

a su configuración, y siempre para el procesamiento de

una familia uniforme de piezas.

Unos carros son dirigidos sobre las gu/as rectil/neas.

Este factor rectrHneo limita la dimensión de la ope­

ratividad, ya que se aumenta la ineficacia o limitación

con el transporte.

Por ello, este modelo puede ser clasificado como de

escala intermedia de FMS.

La figura 3 muestra una vista de este tipo de siste­

mas, que comprende 18 Centros de Mecanizado con 2

gu/as rectil/neas instaladas a lo largo de la formación del

complejo de máquinas. Es una solución que se presta bien para piezas gran-

des.

Flgur� 3.- Vlsh de un slstem� tipo line�

2.1.3. DE LAZO

En el sistema de lazo, generalmente un mu/ti/azo, se

instala una !/nea de trabajo y transporte en el taller,

comprendiendo eslabones corno depósitos de piezas, t.'S·

raciones de carga y descarga, todas las máquinas-herra­

rmenla, puestos de tra/JJJO y pulmones.

Podemos construir 1.•11 este sistema una _qran dimen­

sión estructural con muchas y diferentes secuencias ope­

rativas. De todas formas, se necesita un programa bien desa-

rrollado para el proceso completo, para que sea un siste-

ma eficiente. Un huen ejemplo se ve en la figura 4, cuyo sistema

comprende 26 máquinas CN, pulmones de piezas, dos

depósitos automatizados y dos transportadores de pie-

.&.l•UH! ..... u!,,t,U,lt((.1

01 � l l"'· T S..•lll..l•-.JH .. Tll'•

/ A¡ ... A. t,., tl•1l,I;.•, ..•

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1 tJfJIU!II 11 .. 111"'¡

MU..,.11VI,( '-1 "'llo(A;

l! llJLA ('1

w11 ""·'"-;,,r;

�l l'-"-l/AOO

Fig 4.- Esquema de un sistema tipo

multilazo

zas. El transportador toma las piezas en bruto del primer

depósito, pasa a una máquina, luego sobre otra, y a un

segundo depósito cfe pil.'ZilS mecanizadas.

2.2. Funciones a considerar

2.2.0. FUNDAMENTALES

Para poder impulsar un mediano o gran tamaño de FMS, con un alto grado de automatización, necesitamos

un sistema jerárquico de ordenadores, como se ve en la

figura 5.

El ordenador central que está a cargo de la dirección

de la producción para toda la factor/a env/a la informa­

ción necesaria para la producción, instrucciones sobre

piezas a ser mecanizadas en la li'nea para cada serie,

herramientas, útiles, etc. al ordenador FMS.

Esce ordenador envr'a el programa a la máquina o

máquinas NC y recibe los resultados de la producción

asociando los datos con el ordenador central del sistema.

El ordenador FMS se enlaza con cada máquina a tra­

vés de un microordenador, que sirve como interface. Es­

te ordenador FMS env,a a cada máquina el modo opera­

tivo, NC y órdenes complementarías que son procesadas

por esos microordenadores.

Cuando la operatividad inasistida- humanamente es

requerida, cada máquina-herramienta es dotada con un

microordenador adicional que la dota de la suficiente

tunuon.-ilídul 111tt.'!i_q1.>111t.• para l.'I ml.'mplazan111.·nto cll.'

operarios. f'.-ir.i lut¡r.u ,·I rn.,vor i'r{(lw,· ti,· ,111tnr,1;11t?.11·,"i",11 n¡,,·

r,Hiva 1.>I FMS n1.•c1.•sita 1:ontrnlar las f1111uCJ111•s rt,· tr.ins·

porte de piezas e integrar el prerreglaje de las herramien­

tas. En esre caso, el rnic:roor'dl'nildnr dirt•crnr tf,, es/iJs

funciones puede ser también empalmado al ordenador

FMS como mues era la parte inferior de la figura 5.

Funciones requeridas para una operatividad con ina­

sistencia humana de las M,Íi¡11in.1s-H,!rrJrJ11t.'ntJ:

Si nosotros observamos un operario rrabajando en

18 - A UTOMA TIZACION DE LA PRODUCCION, Marzo-Abril 1. 985

1a máquina convencional, advertimos los siguientes tra-1jos diferentes que realiz3, como son:

7) Lectura-examen de tos planos de las piezas y de ; hojas-fichas de instrucciones.

2) Examen de las herramientas de corte, útiles y >ara tos.

3) Carga y descarga de piezas.4) Maneja la Máquina, pulsando la marcha, movien­

J los mandos necesarios para la operación hasta su para-1.

5) Observa el mecanizado y toma medidas cuando ! algo raro en la máquina o cuando lo estima oportuno.

6) Compagina la marcha de su salario con el desarro-a del trabajo.

7) Hace mediciones finales.8) Quita rebarbas. 9) Toma las atenciones discrecionales de manteni-

1iento de la máquina tras ciertos intervalos. 0 .. ,, .... 1 ...

,,l.r,, .. ,.,,

Q,,J,,,,.,(10,

c4•111,,, F,..S

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H.,,,.,m,.•1114

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T1,1<l\P0fl.MIOI

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H .. ,,.,m,,rnl•t

T,.nu,u,1..00,

Alm.tet"ndt"

H ... ·,,.m,.,111•1

Figura 5.- Control computeriudo de la informacion en FMS

Los trabajos 1-24 conciernen a la Máquina-Herra­mienta.

El cambio de herramienta puede normalmente ser wtomatizado con el NC, as/ como asociar los aparatos inherentes necesarios.

El trabajo número 3 de carga y descarga depiezas puede ser automatizado con un alimentador-descarga­dor (manipulador} o robot.

Guitar rebarbas, trabajo número 8, también puede ser automatizado con relativa facilidad.

Et trabajo número 9 de mantenimiento, hoy en d/a se hace o debe hacerse por operarios espec,aliscas, a poder ser, mejor al anochecer o durante los cambios de rurn,'

Las labores exteriores al manejo de la máquina pue­den ser automatizadas también o dispone� que se efec­túen durante los cambios de d(a o cuando sea, en el exte­rior.

En resumen, las condiciones requeridas para una operatividad no manipulada humanamente de una Má­quina-Herramienta son:

1) Vigilancia automática y control de la situacióndel mecanizado.

2) ldem. del control de calidad/geométrica de la pie­za.

3) ldem. del movimiento y estado de la Máquina.

2.2.1. CONTROL DEL MECANIZADO

Si se está mecanizando correctamente o no, puede determinarse con una vigilancia sobre un par de señales representativas del estado de la máquina y con el proce­samiento de esos datos recogidos que identifiquen el problema.

Cuando esa detección demuestre que el estado de la máquina es bajo o irregular en extremo, debe de actuarse automáticamente sobre el cambio de condiciones de cor­te, notificación al operario o al personal de manteni­miento o una parada de emergencia de la máquina, sin pérdida de tiempo.

La bondad del mecanizado se determina desde la observación de varios parámetros como:

la calidad superficial de la pieza, desgaste de la herramienta, roturas de herramienta, forma de la viruta.

1e.e

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"·' e.e J.e 6.f)

Par de corte (Kgf.ml

.lT-5m S.-lOOrpm F-6mm/min

Flgur.1 6.· Rel.1cion entre L1 corriente ael motor ac1 eje princlp.11

y el par de corte

De estas causas, las roturas de herramientas de corte comprenderán una seria especialidad, porque no son pre­decibles debido a su carácter aleatorio.

Se han hecho muchos esfuerzos para buscar un sen­sor fiable que detecte las roturas de las herramientas. Los sensores investigados han perseguido vibraciones de des­lizamiento, micrófonos para emisiones acústicas del des­lizamiento, dinamómetros y otros que sólo han resultado efectivos a nivel de laboratorio e inusuales en la práctica por sus inconvenientes de utiliz3c/ón, el elevado coste o su poca fiabilidad.

El método más simple y prácrico es medir la corrien-

11r 1-rn11.H1 Tr7 ílrTnN nF r .4. PROCUCCION. :,Iarzo-Abnl 1. 985 19

te eléctrica que consume el motor de la máquina. Como es proporcional al esfuerzo de torsión debida al corte (veáse figura 6) y nosotros tenemos tarado el sensor con la medida normal, y comparamos proporcionalmente los valores resultantes con el de referencia, siendo un pará­metro muy sensible, podremos rápidamente detectar al­guna rotura importante.

Este método está esquematicamente ilustrado en la figÚra 1 en que las !/neas sólidas muestran los lfmites normal, máximo y m/nimo admitidos y la discontinua la !/nea real detectada.

-�

01t01 referenc:il

1 Anormal

l--=_7-\ (� /,,r---\_ \'í' �-- _, ,1/

\ ._ Limite wperiOf

-----· / \_ \____ --límite inferior

Tiempo Figura 7 .· Monitoriza:c;ión del esta:do de la: m,áqu1na: .a traves de la

corriente del motor del eje principal

Al microordenador que monitoriza esta situac,on se le introducen previamente los datos de identifica­ción de la operación y los valores limites de la corriente eléctrica e identificará las desviaciones, enviando la señal de parada de la operación.

Los defectos momentáneos de las herramientas o en uno de los dientes de las fresas, que normalmente pro­vocarán una pequeña alteración en la corriente eléctrica, requieren un método más avanzado de proceso de datos del muestreo, en vez de recurrir a una simple media.

Un buen método es construir un modelo de auto­regresión, que consiste en el registro sucesivo de los valo­res de la corriente eléctrica a lo largo del tiempo de corte y evaluar en tiempo la diferencia entre el nuevo valor ob­servado y el que tenemos tarado como modelo. Cuandn el proceso de corte t'S normal, la dilt!rt!11cia es pe!qut11fo,· de lo contrario, cuando un inesperado acontecimiento surge en el corte de la herramienta, la diferencia es nota­ble hasta fa reconstrucción automática de los valores de corte en orden a la nueva situación.

Un ejemplo se muestra en la figura 8.

. ¡,eL ,�1•'''.'.l.'.'.''..l.'.'.l'.'!.'.!1.' .'.'.l_'_'_'..1:�'.'_i.'.'.l�I_I!�!�',':�·,, ' < )e ,•• ... ····

' 1

-: l ··-.::· .... 2 ,

··1 ••

1·11-------r-r-,¡--. 1,., 11 21 Tiempo de corte (SI

N = 28 o- 0,0089 Cff - 20 m S - 2!>0 rpm

F =600mm/min

Figur;¡ l.· Detección de f;¡llo5 de herr•mientH medi•nte •n�lf5f5

autoregre1lwo

Observamos un motor de corriente continua en el mecanizado de una pieza de acero, con las oscilaciones producidas en la parte superior y el tiempo en el que se producen en la parte inferior.

La computación del método se hace en tiempo real con un microordenador de 16 bits.

2.2.2. CONTROL DE LAS PIEZAS

Un error geométrico en la pieza puede ser provoca-do por varios motivos, como:

una desalineación de la máquina-herramienta una dilatación térmica de la herramienta de corte deforn¿ación térmica de la pieza o de la máquinauna deformación elástica de la pieza de la herramienta de corte o de la máquinadesgaste de la herramienta.

Este error no puede ser normalmente observado sin la adopción de controles adecuados, que han de propor­cionarse a la máquina para que no se precise la ayuda del operario.

Se pueden adoptar dos estrategias para ello: - Una de seguimiento, que consiste en comandar

automáticamente las correcciones necesarias que com­pensen las desviaciones entre las dimensiones de la pieza durante el proceso y las dimensiones tipo que tenemos previamente registradas.

- La otra estrategia sena de anticipación, compen­sando los errores en base a la predicción de un modelo matemático del entorno de mecanizado, incluyendo he-. rramientas, pieza y máquina. Los principios de esta es­trategia se ilustran en la figura 9.

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Ffgur;¡ 9.- Métodos par;¡ control ae plezu

En la primera estrategia, las dimensiones de la pieza se chequean en su estado final ·con un aparato de medi­da, resultando un alto nivel de seguridad.

Este control puede hacerse perfectamente con la función del CNC.

De todas maneras, es necesario preparar los aparatos de medida que resultan caros frecuentemente, dif(ciles

20 -AUTOMATIZACION DE LA PRODUCCION, Marzo-Abril 1.985

u1,.. u.,u, v ,,,.,u,1t.,1r:;111..c;;:111c;;:11lc;;: p1r::pa1auu� pa,a �u u1..111La-

ción en el medio de mecanizado. Por eso, el uso de este método es limitado y se cen­

tra más bien en los casos que requieren un verdadero altogrado de seguridad en la pieza.

La segunda estrategia del modelo matemático quepredice el error geométrico de la pieza, se monta en basea un análisis empt'rico que entra en combinación, intro­ducien,do los datos en el microordenador, haciendo com­paraciones con los que recibe del CNC y de la máquina­-herramienta, devolviendo las instrucciones necesarias para la compensación del error.

Un ejemplo de esta aplicación se ve en la operación de torneado de la figura 10, donde el valor prefijado or­dena la compensación en orden al valor del error, lo cual se muestra en la parte superior, debajo y en medio de lafigura, respec ti vamen te.

Los diámetros de la pieza mecanizada con la com­pensación son mostrados con las señales estrelladas en lafigura . coincidente con el dato oreestablecido.

r - ¡Jtj.1-2mm

a=lmm

V e:: 100 m1min

1 -0.1 mm/t,�v

t

Movimientos de compensac1on de ta he-rram1enta

• V dlore� medidos con compensación

no

Figura 1 O.· Resultados de la compensación de errores en el

torneado

2.2.3. CONTROL DE LA MAQUINA

Una máquina herramienta trabaja satisfactoriamente mientras permanece durante un largo tiempo en las con­diciones de su diseño, con firmeza, sin excesivo calor, ruido, vibraciones y produciendo buenos productos. De lo contrario, en cuanto la máquina salga de ese estado de orden, la máquina trabaja mal, produce inferior calidad, emite ruido y vibraciones.

Podr/amos advertir alguna de estas anomal/as en elestado de la máquina medh1nte su observación, que nosdenunciar/a alguno de los parámetros mencionados: ca­lor, ruido o vibración. Los demás son dif/ciles de detec­tar y salen a relucir a través· del consiguiente fallo, avena o parada de la máquina, por lo que deben ser-monitoriza­dos.

La justificación económica es arra importante fac­tor a ser considerado cuando seieccionamos el métodode monirorización en el mecanizado, puf!s, deberá ser elmas simple del método mas fiable posible v adaptable practicamen te.

O,-,srfe este punto de vi�t3 el m:is eff!ctivo es el moni-

mienta y de las máquinas asociadas en el sistema flexible,en términos de tiempos escalonados.

El momento inicial y la duración de cada operacióny máquina, se señalizan debidamente en el monitor v contrastan con los de referencia ya registrados. Como se muestra en la pantalla CRT de la figura 17. Las //neas delgadas representan las señales de referencia y las grue­sas los resultados del monitor.

En la figura vemos que algunas señales desaparecen al cabo <le cierto tiempo, denunciando cierlO fallo de la maquina.

Con el uso del microordenador, al moderno sistemade control se le adiciona la función de monitorización, rnustran<io el diagrama en escalera cuando ocurre algún fallo de máquina, y permitiendo actuar para impedir el aumento de la avena y la reducción del tiempo de repa­ración.

Como conclusión, podemos decir que a las grandes ventajas obtenidas con el FMS se oponen muchas cues­tiones técnicas, económicas y sociales en la parte izquier­da de la balanza, cara al futuro, situando al sistema en elprimer estado de desarrollo.

Para el diseño de un sistema FMS hay que seguir elsiguiente proceso:

- Primero, establecer la metodo/og/a para el diseñodel sistema.

- Presentación del mismo al personal y técnicos dela empresa, ya que, de este aspecro dependerá fundamen­ta/mente su éxito o fracaso, contrastando las ideas.

Se seleccionan las piezas a ser procesadas. Modificación de su diseño, si es preciso. Determinación del establecimiento del sistema,

incluvendo:

flg. 11.· Visu•lizac,on de los tiempos de las secuencl..is

controladas

- el transporte - almacenes - se normaliza el diseño de herramientas v útiles,

estudiándolos más sistemáticamente, incremen­tando flexibilidad v eficacia al sistema.

Hav que prestar el máximo cuidado a los sistemas V tiempos invertidos_ en las programaciones NC.

En un sistema FMS es obligatorio decrecer la rela­cinn de tiempo-mJqwna v twmpo de espera para la pro­gramación. Por ello, ha de ser desarrollado el sistemaCADICAM, porque en él, !os datos NC son generados in­t1?racriv:1 v .wtomatic.Jrr>P.n,P cr¡n facilidad desde el pro-

AUTOMATIZAC/ON :..':: LA i'RC!J�:c,_·::_''.i .. ','.Jrzo-:..br:11. 93'..i - 21 �

S, integramos el CADICAM en un FMS, hemos re­suelro el problema.

Cuando instalamos un FMS y parricularmente lo manipulamos sin arención humana, podremos�brener sustanciales ventajas en los turnos nocrúrhos y sobre co­do, en producción de pequeñas series.

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e/ev¡:¡da auronom/a con una buena información de pro­ducción.

Las venrajas de un sisrema avanzado de fabricación comparado con un sistema manual de máquina-herra­mienra pueden resumirse como sigue:

La urilización de máquina se aumenra por 3 ó 5. Los tiempos elementales de pruLlucc,ón se reLlu· cen entre 5 y 10. El número de máquinas empleadas se divide por 3ó5. El número de operarios requeridos se divide entre

5 y 12. Aunque actualmente en el mundo varios sistemas de

FMS están operando a verdaderos niveles altos de auto­matización o incluso sin atención de personal, lo cierto es que su uso es verdaderamente limitado, sobre todo en la mecanización de piezas de acero en centros de mecani­zado.

Para llegar a una amplia aplicación del FMS necesita­mos el desarrollo adicional dP ternolo_q/as de mecani;ra­do, especialmente un desarrollo de la rotura de viruras de acero y otros materiales dúctiles, y sobre todo, el desa­rrollo de nuevos materiales de herramientas con un airo grado de fiabilidad contra roturas. Una vez vencidas estas dificultades, serán posibles las máquinas sin operario pa­ra piezas de acero, aleaciones de aluminio u otros mate­ria/es dúctiles.

El gráfico 12 presenta las diferencias de productivi-dad alcanzados en las 4 figuras siguientes;

Máquina manual convencional. Máquina-herramienta CN. F MS con presencia humana. FMS sin presencia humana.

""';bservándose que esta última presenta el más alto /ndice de tiempo real de corte. Y esta figura es el objetivo a al­canzar en el futuro.

Cuanto mayor sea el grado de automatización de un sistema de fabricación instalado, hay que dedicar mayo­u•s l.'sfu1.•rzos para (•vitar los ¡Jrolill'm.-is St}(_-i.-i/1.•s <1111· pro vaca. Y esta es la batalla con la que se enfrentan actual­menre los dirigentes e ingenieros: en encontrar nuevos y válidos ·trabajos para los operarios desplazados por la au­tomatización y su reciclaje y entrenamiento para los nue-

Mdqu:na CN (2 1u1 nos)

\ f MS (2 tu, 11,,,1

f-MS (2 1u,110,. S,11 oµ,·1<1110) � ' ' ·r-·:"'all!Z"':'l!�e-i:mJt;"'-¡;,:�7777,T,'?7:7777777T----------., �.,.

FMS (S,n oµe,a,,u + F,n ck ,t:rndna)

o 20 40 60 80 100

1111 Tiempo de corte Operación

Fig. 12.· Operación entre tiem;,o real de corte y operación, ,egt;.n

tipo, de próducción

vos trabajos, además de la información previa que debe existir para evitar el confusionismo.

Hemos de ser verdaderamente cautelosos cuando instalamos un sistema de fabricación muy automatizado, tratando de equilibrar/o con la generación de nuevos tra­bajos. '

En esre sencidu, van surgiendo nuevos Upus ele tnJ· bajos, como;

programación de ordenadores mantenimiento supervisión servicio de ven tas etc.

Como punto final a esta revisión de los FMS, repita· mas los conceptos que hemos mencionado:

La estructura hardware. - El control computerizado de la información.- Las caracren'sticas de la automatización sin awn-

ción humana y las condiciones para ello, como: - Monitorización automática del estado del meca­

ni"zado y la detección de su deterioro, especial­mente de la herramienta.

- Control automático de la geometda de la pieza.- Monitorización automática de la maquina.

1\11111¡111• 1•.1t11s r:11n¡úntos sin at1•11r:irí111111111.111;1 .11: !tan desarrolladu en varios sistemas, el terna se halla s111 gran dinámica de desarrollo, porque hay muchos problemas técnicos, económicos y sociales a estudiar antes de em­prender la realización de un FMS.

22 - AUTOMATIZACION DE LA PRODUCCION, Marzo-Abril 1.985

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