AUTOMATIZACION DEL PROCESO

El desarrollo de la automatizacin ha sido un proceso ms evolutivo que revolucionario.

Cada desarrollo nuevo se ha basado en la evolucin de uno anterior debido a la

realimentacin de los resultados obtenidos.

En la actualidad la automatizacin es una conjuncin de varias ramas de la ingeniera,

crendose as una ciencia multidisciplinaria como lo explica. En la Figura se muestran las

diferentes ramas de la ingeniera que convergen en la automatizacin.

Un concepto muy importante que se debe tener en cuenta en la Automatizacin, es que

es un proceso por niveles, formndose una pirmide.

Se puede apreciar la llamada pirmide de la automatizacin, donde los niveles ms bajos

corresponden a la automatizacin de mquina, mientras en las etapas posteriores se tienen

los temas de automatizacin organizacional, planeacin, econmica y administrativa.

La pirmide de la automatizacin tambin muestra el nivel de complejidad e inversin a

medida que se asciende.

Relacin Flexibilidad Productividad

En la actualidad los cambios tecnolgicos, la innovacin, la competencia, la

globalizacin y la variacin del mercado hacen que los productos (y por ello los

procesos de manufactura) cambien rpidamente. Una industria tiene que tener la

capacidad de adaptarse a esos cambios o ser flexible, pero sin perder significativamente

sus niveles de productividad

PRINCIPALES TCNICAS DE LA AUTOMATIZACIN

A) ROBOTS La robotica es una disciplina dedicada al estudio, diseo, realizacin y manejos de un

dispositivo automtico que efecta funciones ordinariamente asignadas a los seres humanas

(Robot).

Mientras que la robotica industrial es un manipulador reprogramable multifuncional diseado

para mover materiales, piezas, herramientas o artefactos especiales, mediante movimientos

variables programados, para la ejecucin de tareas potencialmente muy diversas.

Clasificacin de los robot industriales Hay diferentes tipos de robot industriales que se diferencian en su actuar al momento de trabajar: 1) Manipuladores secuenciales. Movimientos definidos de forma discreta entre situaciones predefinidas. Utilizan microruptores, finales de carrera, etc. Controlados por autmatas programables.

2) Robots con control numrico (NC robots). Permiten realizar trayectorias continuas definidas por guiado y/o por programa en lenguaje simblico. Existe un subsistema que interpreta instrucciones codificadas en cierto lenguaje de alto nivel.

3) Robots "inteligentes". Analizan el estado de su entorno, toman decisiones y generan sus propios planes de accin. El complejo subsistema de control integra tcnicas de reconocimiento de formas y de inteligencia artificial. Elaborado sistema de percepcin (sensores).

Tareas robotizables:

Fundamentalmente pertenecen al sector secundario (en los otros sectores, los mbitos de actuacin son mucho ms diversos, y por tanto, el grado de percepcin sensorial y de inteligencia necesarios son muy elevados). Tradicionalmente, la robotizacin se ha implantado en empresas grandes (aspectos tecnolgicos de una mquina multidisciplinar).

Actualmente las tareas en las que se lleva a cabo la robotizacin son: 1) Manipulacin - Carga y descarga de mquinas - Paletizado y transporte - Embalado 2) Ensamblado 3) Procesado - Mecanizado

- Pintura - Soldadura (Por puntos, continua) - Sellado y encolado

4) Inspeccin y Medicin Por lo tanto no todas las tareas son robotizables. Hay que estudiar muy detenidamente las ventajas y los costes de la robotizacin.

B) CONTROL NUMERIO COMPUTARIZADO (CNC)

El CNC se refiere al control numrico de mquinas, generalmente Mquinas de Herramientas. Normalmente este tipo de control se ejerce a travs de un computador y

la mquina est diseada para obedecer o ejecutar las instrucciones de un programa

determinado. En una mquina CNC, a diferencia de una mquina convencional o

manual, una computadora controla la posicin y velocidad de los motores que accionan

los ejes de la mquina, gracias a esto, la maquina puede hacer movimientos que no se

pueden lograr fcilmente de manera manual, como son las trayectorias radiales,

elpticas, lneas diagonales y maquinado de superficies tridimensionales complejas

Esta rutina se ejecuta a travs del siguiente proceso:

Diseo y dibujo del componente a maquinar. Programacin del controlador de la mquina. Transferencia de la informacin que hace la Interfase entre el computador y la maquina.

Maquinado en herramientas CNC. Verificacin del cumplimiento y la precisin del programa de maquinado. La interfase entre el programador y la MHCN (Maquina Herramienta de Control

Numrico) se realiza a travs de la interfase, la cual en su origen era una cinta perforada

y codificada con la informacin del programa, y la cual rea leda por la maquina. En la

actualidad, esa interfase en un programa de computadora, y existen una gran variedad

de lenguajes de programacin para este fin.

Caractersticas del CNC

El uso de las MHCN provee muchas ventajas, entre las ms notables tenemos:

Mayor uniformidad y consistencia en los productos producidos. Un operario puede operar varias mquinas a la vez. Fcil procesamiento de productos de apariencia complicada. Flexibilidad para producir variantes del diseo, diferentes modelos en un tiempo corto.

Promueve un mejor control de calidad. Reduccin en costos de inventario, traslado, etc. Es posible satisfacer pedidos urgentes. No se requieren operadores con experiencia, un buen entrenamiento es suficiente. Se reduce la fatiga del operador. Mayor seguridad en las labores. Reduccin del tiempo de trabajo en corte por maquinaria. Fcil control de acuerdo con el programa de produccin lo cual facilita la competencia en el mercado.

Permite simular el proceso de corte a fin de verificar que este sea correcto.

Sin embargo no todo son ventajas y entre las desventajas ms importantes podemos

citar:

Alto costo de inversin en maquinaria. Falta de opciones o alternativas en caso de fallas. Es necesario programar en forma correcta la seleccin de las herramientas de corte y la secuencia de operacin para un eficiente funcionamiento. Se requiere de personal

calificado para la programacin, salarios ms altos.

Tpicamente acarrean una necesidad de disminucin en la plantilla de operadores de maquinaria.

Los costos de mantenimiento aumentan, ya que el sistema de control es ms complicado y a veces delicado, y surge la necesidad de entrenar al personal de servicio

y operacin.

Es necesario mantener un gran volumen de produccin a fin de lograr una mayor eficiencia de la capacidad instalada.

Arquitectura General de un Control Numrico.

Podemos distinguir cuatro subconjuntos funcionales:

Unidad de Entrada y Salida de Datos

La unidad entrada de datos sirve para introducir los programas de maquinado en el

equipo de control numrico, utilizando un lenguaje inteligible para ste.

Se utilizaba para dicho propsito la cinta perforada; luego se us como medio el

cassette, y despus comenz a utilizarse el diskette.

Con la aparicin del teclado como rgano de entrada de datos, se solucion el problema

de la modificacin del programa, que no poda realizarse sino reemplazando en su

totalidad la cinta perforada, adems de una rpida edicin de programas y una cmoda

insercin y borrado de bloques, bsqueda de una direccin en memoria, etc.

Unidad de Memoria Interna e Interpretacin de rdenes

Tanto en los equipos de programacin manual como en los de programacin mixta

(cinta perforada o cassette y teclado), la unidad de memoria interna almacenaba no slo

el programa sino tambin los datos mquina y las compensaciones (aceleracin y

desaceleracin, compensaciones y correcciones de la herramienta, etc.). Son los

llamados datos de puesta en operacin.

Una vez almacenado el programa en memoria, inicia su lectura para su posterior

ejecucin. Los bloques se van leyendo secuenciadamente. En ellos se encuentra toda la

informacin necesaria para la ejecucin de una operacin de maquinado.

Unidad de Clculo

Una vez interpretado un bloque de informacin, esta unidad se encarga de crear el

conjunto de rdenes que sern utilizadas para gobernar la mquina herramienta. Como

ya se dijo, este bloque de informacin suministra los datos necesarios para la ejecucin

de una operacin de maquinado. Por lo tanto, una vez el programa en memoria, se inicia

su ejecucin. El control lee un nmero de bloques necesario para la realizacin de un

ciclo de trabajo. Estos bloques del programa son interpretados por el control, que

identifica: la nueva cota a alcanzar (x, y, z del nuevo punto en el caso de un equipo de

tres ejes), velocidad de avance con la que se realizar el trayecto, forma a realizar el

trayecto, otras informaciones como compensacin de herramientas, cambio de til,

rotacin o no del mismo, sentido, refrigeracin, etc.). La unidad de clculo, de acuerdo

con la nueva cota a alcanzar, calcula el camino a recorrer segn los diversos ejes.

Servomecanismos

La funcin principal de un control numrico es gobernar los motores (servomotores) de

una mquina herramienta, los cuales proveen un desplazamiento relativo entre la

herramienta y la pieza situada sobre la mesa. Si consideramos un desplazamiento en un

plano, ser necesario accionar dos motores, en el espacio, tres motores, y as

sucesivamente.

En el caso de un control numrico punto a punto y par axial, las rdenes suministradas a

cada uno de los motores no tienen ninguna relacin entre s; en cambio en un control

numrico de contorneo, las rdenes debern estar relacionadas segn una ley bien

definida. Para el control de los motores de la mquina herramienta se pueden utilizar

dos tipos de servomecanismos, a lazo abierto y a lazo cerrado.

En los de lazo abierto, las rdenes a los motores se envan a partir de la informacin

suministrada por la unidad de clculo, y el servomecanismo no recibe ninguna

informacin ni de la posicin real de la herramienta ni de su velocidad. No as en un

sistema de lazo cerrado, donde las rdenes suministradas a los motores dependen a la

vez de las informaciones enviadas por la unidad de clculo y de las informaciones

suministradas por un sistema de medidas de la posicin real por medio de un captador

de posicin (generalmente un encoder), y uno de medida de la velocidad real

(tacmetro), montados ambos sobre la mquina.

El Factor Humano y las Mquinas operadas por CNC

A continuacin definiremos a groso modo el conocimiento y/o habilidades que debe

poseer un operador CNC:

El operador de CNC deber tener conocimientos en geometra, lgebra y trigonometra.

Deber conocer sobre la seleccin y diseo de la herramienta de Corte. Dominar los mtodos de sujecin. Uso de medidores y conocimientos de metrologa. Interpretacin de Planos. Conocimientos de la estructura de la mquina CNC. Conocimientos del proceso de transformacin mecnica. Conocimientos de la programacin CNC. Conocimientos del Mantenimiento y operacin CNC. Conocimientos generales de programacin y computadores personales.