DISEÑO-E-IMPLEMENTACIÓN-DE-UN-MÓDULO-COMPLEMENTARIO-AL-ROBOT-KUKA-KR16-PARA-LA-ADAPTACIÓN-DE-UNA-CELDA-FLEXIBLE-DE-MANUFACTURA-EN-EL-LABORATORIO-DE-ROBOTICA-INDUSTR...

7/30/2019 DISEO-E-IMPLEMENTACIN-DE-UN-MDULO-COMPLEMENTARIO-AL-ROBOT-KUKA-KR16-PARA-LA-ADAPTACIN-DE-UN

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ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGAY MECNICA

CARRERA DE INGENIERA MECATRNICA

DENUNCIA DEL PERFIL DE PROYECTO DEGRADO

'' DISEO E IMPLEMENTACIN DE UN MDULO

COMPLEMENTARIO AL ROBOT KUKA KR16 PARALA ADAPTACIN DE UNA CELDA FLEXIBLE DE

MANUFACTURA EN EL LABORATORIO DE

ROBOTICA INDUSTRIAL DE LA ESPE_

RESPONSABLES:

______________ _______________Alberto Llanos Escobar. Byron Suntaxi Correa.

172347514-9 171821925-4

2012-04-10



Carrera de Ingeniera Mecatrnica Proyecto de Grado

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SANGOLQU ECUADOR

1. TTULO DEL PROYECTO .......................................................................... 32. DATOS REFERENCIALES DEL PROYECTO ............................................ 3

2.1 Fecha de presentacin .......................................................................... 32.2 Institucin beneficiaria ........................................................................... 32.3 Responsables del proyecto ................................................................... 32.4 Colaboradores profesionales ................................................................ 32.5 rea del tema ........................................................................................ 32.6 Localizacin geogrfica ......................................................................... 32.7 Duracin del proyecto ........................................................................... 4

3. DEFINICION DEL PROYECTO .................................................................. 43.1 Antecedentes ........................................................................................ 43.1.1 Manufactura Flexible .......................................................................... 53.1.2 Estacin Flexible de Manufactura (FMC) ........................................... 53.2 Marco institucional................................................................................. 93.2.1 Visin ................................................................................................. 93.2.2 Valores ............................................................................................... 93.2.3 Principios filosficos ......................................................................... 103.2.4 Poltica general ................................................................................ 113.2.5 Poltica de calidad ............................................................................ 113.2.6 Estrategia general ............................................................................ 123.2.7 reas de gestin estratgica ............................................................ 123.3 Justificacin e importancia .................................................................. 133.4 rea de influencia ............................................................................... 133.5 Alcance del proyecto ........................................................................... 133.5.1 Objetivo general ............................................................................... 143.5.2 Objetivos especficos ....................................................................... 143.5.2.1 Objetivos especficos dentro del diseo ....................................... 143.5.2.2 Objetivos especficos dentro de la implementacin ...................... 143.5.3 Sistema mecnico ............................................................................ 143.5.4 Sistema elctrico/electrnico ........................................................... 153.5.5 Sistemas de control ......................................................................... 153.5.6 Software para implementacin, anlisis y simulacin ...................... 163.5.7 Descripcin del Proyecto ................................................................. 163.5.7.1 Enumeracin y Simulacin 3D de las Partes ................................ 163.5.7.2

Descripcin de un procedimiento a realizarse .............................. 18

3.5.8 Objetivo tctico ................................................................................ 183.6 Metodologa ........................................................................................ 193.6.1 Equipamiento y fuentes de informacin ........................................... 19

4. BIBLIOGRAFA ......................................................................................... 195. ANEXOS ................................................................................................... 20

5.1 Propuesta de ndice ............................................................................ 205.2 Cronograma del proyecto .................................................................... 225.3 Presupuesto Referencial ..................................................................... 235.4 Esquematizacin del Modulo Complementario al robot Kuka KR-16para la adaptacin de una celda flexible de manufactura ............................. 25




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PERFIL DEL PROYECTO

1. TTULO DEL PROYECTO

DISEO E IMPLEMENTACIN DE UN MDULO COMPLEMENTARIO AL

ROBOT KUKA KR16 PARA LA ADAPTACIN DE UNA CELDA FLEXIBLE DEMANUFACTURA EN EL LABORATORIO DE ROBOTICA INDUSTRIAL DE LA

ESPE

2. DATOS REFERENCIALES DEL PROYECTO

2.1 Fecha d e presen tacin

09//04//2012

2.2 Inst ituc in beneficiariaLa institucin beneficiaria del proyecto es la ESPE, ya que el proyecto

ser adaptado para su funcionamiento en el Laboratorio de Robtica

Industrial de la ESPE.

2.3 Respon sables del pro yecto

Alberto Emilio Llanos Escobar.

Byron Oswaldo Suntaxi Correa.

2.4 Colaboradores profesion ales

Directos de la ESPE

o Ing. Luis Echeverra

o Ing. Boris Culqui

2.5 rea del tem a

Diseo Mecnico, Instrumentacin, Sistemas Neumticos, Control Elctrico.

2.6 Loc alizacin geo grfic a

o Ubicacin del Laboratorio de Robtica Industrial

o Pas: Ecuador

o Regin: Sierra

o Provincia: Pichincha

o Cantn: Sangolqu

o Direccin: Av. Gral. Rumiahui




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2.7 Duracin del p royecto

El proyecto se va a realizar en un tiempo de ocho meses, a doce meses

mximo a partir de la fecha de aprobacin del proyecto por parte del consejo de

carrera cuya descripcin se encuentra en el cronograma adjunto.

3. DEFINICION DEL PROYECTO

3.1 An tecedent es

Uno de los objetivos principales de los brazos robticos de la ESPE es ser

parte de estaciones flexibles de manufactura, por lo pronto se cuenta con los

brazos ya mencionados, grippers que estn siendo construidos pero para poder

complementar la estacin de manufactura es necesario un modulo mas que

consta de una banda transportadora, entenallas de automatizacin neumticas,

una serie de sensores adaptados y mdulo de control elctrico para poder

complementar el proceso.

En el laboratorio de robtica de la ESPEL han realizado la adquisicin de una

banda transportadora la que consideramos con un diseo ineficiente para

realizar una estacin de manufactura flexible ya que esta banda solo se limita a

reconocer la presencia de un objeto y transportarlos de un sitio a otro; por lo

que planteamos este proyecto partiendo de un diseo optimizado para la

consecucin de procesos flexibles de manufactura.

Fig.1. Band a transpo rtadora indus tr ial




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En la Fig.1 podemos observar una banda transportadora industrial que podra

tener cualquier aplicacin en el transporte de objetos, pero si a esta banda le

adaptsemos una entenalla de automatizacin neumtica, una variedad de

sensores inductivos, refractivos, etc. que determinen la posicin, calidad y otras

magnitudes de un proceso, adems de pequeos mdulos para realizar

paletizado todos estos conectados a un panel de control se podra hacer una

amplia variedad de procesos de manufactura flexible en el laboratorio.

Fig.2 Estacin Flexible de manufactu ra

Por lo que en esta seccin de antecedentes, describiremos acerca de lossistemas flexibles de manufactura.

3.1.1 Manu factur a Flexible

La tecnologa de manufactura flexible es una gran promesa para el futuro de la

manufactura. Beneficios potenciales son el mejoramiento en calidad, la

reduccin en costos e inventario, y un mejor manejo de los productos. Esta

tecnologa puede dividirse en dos segmentos: Flexible Manufacturing Systems

(FMS, sistemas flexibles de manufactura) y Flexible Manufacturing Cells (FMC,estaciones flexibles de manufactura).

3.1.2 Estacin Flexible de Manu factur a (FMC)

Un FMC es un grupo de mquinas relacionadas que realizan un proceso

particular o un paso en un proceso de manufactura ms largo. Puede ser, por

ejemplo, una parte de un FMS. Una celda puede ser segregada debido a ruido,

requerimientos qumicos, requerimientos de materias primas, o tiempo de ciclosde manufactura.




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El aspecto flexible de una celda flexible de manufactura indica que la celda no

est restringida a slo un tipo de parte o proceso, mas puede acomodarse

fcilmente a distintas partes y productos, usualmente dentro de familias de

propiedades fsicas y caractersticas dimensionales similares.

Un FMC es un centro simple o un pequeo conjunto de mquinas que unidas

producen una parte, sub ensamble o producto. Una de las distinciones entre

una celda y un sistema es la falta de grandes manipuladores de material (como

AGVs) entre las mquinas de una celda. Las mquinas en una celda estn

usualmente ubicadas de manera circular, muchas veces con un robot en el

centro, el cual mueve las partes de mquina en mquina.

El conjunto de mquinas en una celda se complementa para efectuar una

actividad bsicamente relacionada, como mecanizado, taladrado, terminacin

superficial o inspeccin de una pieza. Un FMS puede contener mltiples

celdas, las cuales pueden realizar diferentes y variadas funciones en cada

celda o en una mquina o centro en particular.

Fig.3 Esqu ema de una estacin flexible de manufac tura

Algunos empresarios han manifestado que el primer beneficio de FMC es en elrea de control de la produccin. Las celdas reducen el tiempo de proceso y el

inventario.

Adems, moviendo varios procesos a una celda, se logra que muchas rdenes

de produccin se consoliden en una sola orden. De esta manera se programa

mejor la produccin, as como se disminuyen los movimientos de material, si se

usa en conjunto los principios JIT.




7

Las celdas de mecanizado son generalmente mas baratas para instalar y

desarrollar, permitiendo al usuario implementar tecnologa de manufactura

flexible de manera gradual. La opinin actual de muchos usuarios de FMC es

ms simple es mejor.

Los empresarios manufactureros estn implementando celdas flexibles de

manufactura, y luego integrando las celdas, pero sin las uniones forzadas e

interdependencias de un FMS totalmente operativo. Varios usuarios FMS no

han logrado nunca una total funcionalidad en sus sistemas, debido a

funcionamiento impreciso o falta de comunicacin. El software FMS es uno de

los ms grandes problemas para estos usuarios. Es por esto que la tendencia

hoy en da apunta a la implementacin de celdas flexibles.

Las diferencias entre un FMS y un FMC pueden ser poco claras, debido a que

ambas apuntan a un mismo resultado final; sin embargo, el camino es distinto.

La implementacin de un FMS requiere normalmente de un plan CIM que lo

acompae, mientras que en algunas circunstancias, un FMC simple puede ser

planeado e implementado sin completar un plan CIM. El uso de tcnicas de

simulacin, de las cuales ya se habl, hace mucho por prevenir resultados

indeseables, sin un mayor gasto de recursos.

En la planeacin de la instalacin de un FMC, varias reas deben ser tomadas

en consideracin:

rea de trabajo directo: Seleccin de mquinas que funcionarn sin

operador, minimizacin de tiempos de preparacin y tiempo perdido

rea de trabajo indirecto: Inspeccin, manejo y envos

rea de mquinas: Herramientas, enfriadores y lubricantes

rea de manejo de materiales y papeleo: Movimientos de partes,

programacin de trabajos, tiempos perdidos

Los programas de simulacin para celdas ocupan elementos de ambos tipos de

simulacin detallados anteriormente, pues en la fase inicial usan una

simulacin discreta para luego usar una continua. Este tipo particular desimulacin se denomina simulacin de celda de trabajo.




8

La simulacin de celda de trabajo puede ser mejor aprovechada en la etapa de

diseo de la celda, con el fin de evitar nuevas revisiones y rediseos. La

confianza que se logra en estas simulaciones es alta. El proceso de la celda

puede evaluarse tanto por integridad conceptual como por eficiencia. Se

pueden efectuar modificaciones importantes de muchas maneras con el fin de

encontrar la solucin ptima.

De todas las capacidades que debe poseer este simulador, una de las ms

importantes es la de poseer un detector automtico de colisiones. El solo hecho

de tener esta caracterstica hace ser este programa de concepto una realidad

tangible. Otra posibilidad importante es realizar modificaciones a los programas

en ambientes simulados, es decir, con el robot movindose pero sin las

mquinas en su entorno. Ms adelante pueden irse ubicando stas, para

finalmente usar el programa con mxima seguridad y confianza.

Las celdas flexibles de manufactura tienen dos cosas en comn: Las mquinas

son operadas por un control comn y hay un manejo comn de los materiales.

El control de las operaciones de los centros de mecanizado es manejado por

una unidad central de procesamiento (CPU). Los datos programados son

ingresados y modificados, y la ubicacin y estado de los pallets es mostrado en

tiempo real. La programacin de tiempo, el nmero de programas requeridos y

el total acumulado de mecanizados incompletos estn tambin a la mano.

Algunos controladores tambin manejan la seleccin de herramientas, el

monitoreo de las condiciones de corte y la generacin de rutas ptimas para las

herramientas.

Funcionalmente, el sistema de control debe ser capaz de lo siguiente:

1. Monitoreo de equipos: Se extiende as la capacidad del operador

2. Monitoreo de alarma: Detecta y reporta condiciones de error, y responde con

acciones alternativas automticamente

3. Administracin de programas: Permite guardado, carga y descarga de

programas e instrucciones para equipos programables o manuales

4. Control de produccin: Analiza el trabajo en proceso y optimiza con esosdatos el despacho de piezas terminadas




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Las celdas flexibles han encontrado importantes aplicaciones en todo tipo de

empresas, logrando mejoras del siguiente orden:

En mecanizado: 30% de disminucin en tiempo muerto y un 55 a 85% de

aumento en la utilizacin de mquinas

Con utilizacin de robots: Casi 100% de aumento en la produccin y un 75%

de ahorro en el tiempo de produccin

La necesidad de continuas y largas corridas de productos estndar puede

requerir la vuelta al sistema de lneas de produccin, sin embargo, la necesidad

de programacin flexible y dinmica, gran variabilidad de productos y

personalizacin de productos para los requerimientos del cliente, llevar a

muchas compaas al uso de celdas o sistemas flexibles de manufactura.

Nacidas de la necesidad de competir contra las presiones globales, y hechas

posibles por la restructuracin industrial y los rpidos cambios de la tecnologa,

las celdas flexibles de manufactura estn proveyendo soluciones claras a

muchos empresarios manufactureros.

Muchos observadores de la industria ven con buenos ojos el futuro, un futuro

en el que las FMCs no slo van a solucionar difciles problemas de

manufactura, sino tambin van a servir como el peldao a los FMSs, as como

a las fbricas del futuro.

3.2 Marco inst i tuc io nal

3.2.1 Visin

Lder en la gestin del conocimiento y de la tecnologa en el Sistema Nacional

de Educacin Superior, con reconocimiento en Amrica Latina y referente de

prctica de valores ticos, cvicos y de servicio a la sociedad.

3.2.2 Valores

La conducta de todos y cada uno de los miembros de la comunidad politcnica,

se mantendr siempre bajo la prctica de los valores institucionales que sedescriben a continuacin:


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Honestidad a toda prueba.

Responsabilidad

Reconocimiento a la creatividad y perseverancia.

Liderazgo y emprendimiento.

Pensamiento crtico.

Lealtad.

Respeto a las personas.

Igualdad de oportunidades.

Orden y disciplina conscientes.

Trabajo en equipo. Identidad institucional.

Bsqueda permanente de la calidad

Prctica de la justicia y solidaridad.

Responsabilidad social.

Cultivo del civismo

3.2.3 Principio s f i losf icos

La Escuela Politcnica del Ejrcito, guiar y desarrollar sus sistemas y

procesos por los siguientes principios:

a) La institucin se debe fundamentalmente a la nacin ecuatoriana; a ella

orienta todo su esfuerzo, contribuyendo a la solucin de sus problemas,

mediante la formacin profesional y tcnica, la investigacin, y el estudio y

planteamiento de soluciones para los problemas del pas;

b) Es una institucin abierta a todas las corrientes del pensamiento universal,

sin proselitismo poltico, ni religioso;

c) La bsqueda permanente de la excelencia a travs de la prctica de la

cultura de la calidad en todos sus actos;




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d) La formacin consciente, participativa y crtica con libertad acadmica y rigor

cientfico, que comprenda y respete los derechos fundamentales del ser

humano y de la comunidad;

e) El cultivo de valores morales, ticos y cvicos, respetando los derechos

humanos con profunda conciencia ciudadana; coadyuva a la bsqueda de la

verdad y forma hombres y mujeres de honor, libres y disciplinados;

f) El mantenimiento de las bases histricas de la identidad nacional, para

incrementar el orgullo de lo que somos, y as proyectarnos hacia el futuro;

g) La conservacin, defensa y cuidado del medio ambiente y el racional

aprovechamiento de los recursos naturales; y,

h) La prctica de los valores tradicionales de orden, disciplina, lealtad, justicia,

gratitud y respeto, en el contexto de la responsabilidad, la honestidad a toda

prueba, el autocontrol, la creatividad, el espritu democrtico, la solidaridad y la

solucin de los problemas mediante el dilogo y la razn.

3.2.4 Po ltica genera l

Orientar el esfuerzo institucional en forma sinrgica y participativa, hacia la

modernizacin integral, que permita alcanzar la excelencia acadmica y

organizacional.

3.2.5 Po ltic a de cal idad

En la Escuela Politcnica del Ejrcito, nuestros estudiantes y usuarios son las

personas ms importantes a las que tenemos que servir y satisfacer,

cumpliendo con lo que ofrecemos en los plazos establecidos y mejorando

permanentemente todos los procesos acadmicos y administrativos.




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La exigencia acadmica, el bienestar y la seguridad de todos quienes

formamos la comunidad ESPE y el respeto al medio ambiente son nuestras

prioridades, para dentro de un marco de principios y valores, desarrollar una

Cultura de Calidad Institucional.

3.2.6 Estrategi a general

Innovar y mejorar continuamente los procesos institucionales, trabajando

proactivamente y en equipo.

3.2.7 reas de ges tin est ratgica

Siendo la ESPE una Politcnica que de conformidad con los preceptos

establecidos en la Constitucin Poltica de la Repblica, la Ley de Educacin

Superior y su Reglamento, y el Estatuto vigente, est constituida por los

sistemas de Docencia, Investigacin y Vinculacin con la Colectividad, que se

integran en un Sistema Universitario, cuyo objetivo debe cumplir con la misin

de la Universidad Ecuatoriana y con lo determinado en su Plan Estratgico.

Por consiguiente, se han establecido las siguientes reas de desarrollo del Plan

Estratgico Institucional:

1. Gestin institucional

2. Gestin interinstitucional

3. Formacin profesional

4. Postgrado

5. Investigacin

6. Vinculacin con la Colectividad

7. Talento Humano

8. Infraestructura fsica y tecnolgica

9. Finanzas




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3.3 Jus t i f icacin e imp ortancia

Una de las reas ms influyentes de la Mecatrnica es el diseo de celdas

flexibles de manufactura (FMC) descritas en el punto 13.1.1 del presente texto

por lo que se propone la elaboracin de un mdulo (compuesto por unabancada con una banda transportadora, sensores, cilindros neumticos,

electrovlvulas, mdulos para paletizado, motores y un panel de control de la

misma), que trabajando en conjunto con el brazo robtico (controlador del

robot, entradas y salidas analgicas y digitales) se podr conformar una celda

de manufactura flexible que servir para realizar prcticas en las materias de

Sistemas flexibles de manufactura, automatizacin industrial y robtica adems

de servir como ejemplo para lo ya mencionado en el presente texto que laindustria del futuro esta compuesta por una o varias celdas de manufactura

marcando un precedente importante en la innovacin de produccin en la que

debe involucrarse nuestro pas.

3.4 rea de inf lu encia

Los procedimientos a ser desarrollados sern utilizados por el Departamento

de Ciencias de la Energa y Mecnica de la ESPE y por ende afectardirectamente a las reas de Automatizacin, Sistemas Flexibles de

Manufactura, Robtica Industrial - Laboratorio.

3.5 Alcanc e del proy ecto

a) Diseo, construccin e implementacin de un mdulo con banda

transportadora, entenallas neumticas automatizadas, y una variedad de

sensores que permitan adaptar una estacin flexible de manufactura enel laboratorio de robtica industrial simulando un proceso de manufactura

real y aplicable en la industria local.

b) Realizar determinados procesos de manufactura de acuerdo a las

herramientas existentes en el robot Kuka KR-16 al momento de la

finalizacin del proyecto, donde se demuestre el poder y la eficiencia de

las FMC, adems de la utilidad y eficiencia del diseo del mdulo,

demostrando su efectividad comparada con otro tipo de maquinas.




14

3.5.1 Objet iv o general

Disear, construir e implementar un mdulo complementario al robot Kuka KR-

16 para adaptar una celda flexible de manufactura en la que se podr

evidenciar los beneficios de la misma, adems de servir como herramienta para

realizar laboratorios de materias afines al proyecto como sistemas flexibles de

manufactura, automatizacin y robtica.

3.5.2 Ob jet iv os esp ecfic os

3.5.2.1 Ob jeti vo s especfic os den tro del di seo

Investigar informacin tcnica, prctica y cientfica que servir como

soporte de conocimiento adems de fundamento terico.

Utilizar herramientas de: CAD/CAM/CAE para el diseo mecnico,

programas simuladores de circuitos elctricos-electrnicos para su

diseo electrnico y otros software en rea de simulacin neumtica y

otras; garantizando y sustentando su diseo ptimo.

3.5.2.2 Objet iv os especfico s den tro de la implementacin

Disear, simular y construir el mdulo complementario para realizardeterminados procesos de manufactura su utilidad y eficiencia

comparada a la realizada por otras maquinas similares.

Desarrollar un mdulo con varios elementos mecnicos y electrnicos

compuesto por una bancada con una banda transportadora, sensores,

cilindros neumticos, electrovlvulas, mdulos para paletizado, motores

y un panel de control de la misma adaptarlo con el robot KR-16 su

controlador, entradas y salidas analgicas y digitales, efectuar unaadecuada programacin y obtener una celda eficiente de manufactura.

3.5.3 Sis tem a mecni co

En el rea mecnica se partir por disear la bancada donde se ensamblaran

el resto de componentes y ser la base soporte del proyecto, para lo que se

utilizara una estructura construida con perfil y chapa metlica cuyas

dimensiones sern determinadas despus del diseo, adems para construir la




15

banda transportadora, se utilizaran ejes, bocines y chumaceras cuyas

dimensiones sern determinadas despus del diseo.

Adems, se contara con mdulos para paletizado que por lo pronto se los

piensa realizar en madera o algn aglomerado o sinttico que tenga iguales

caractersticas mecnicas. Para la validacin del diseo se utilizara el ANSIS

que cuenta con mdulos de diseo con normas ASME, ANSI, ASTM, AISI en

general normas americanas; por no ser un producto genrico que ya existe en

el mercado, sino un producto ingeniado para un uso especifico no se maneja

una norma general para la fabricacin del mdulo, sin descuidar las normas

mencionadas anteriormente donde se validarn esfuerzos, torques y los

materiales que se utilizarn.

Para la sujecin se emplearn cilindros neumticos cuyas dimensiones de

dimetro y carrera de vstago sern determinadas despus de calcular la

fuerza de sujecin que se va a necesitar, las medidas tentativas son largo

1800mm, ancho 600mm y altura de 1100mm.

3.5.4 Sis tem a elct ric o /elect rn ic o

Se emplearn motores en DC (corriente directa), con caja de reduccin de

velocidad la corriente de alimentacin ser seleccionada despus de que se

determinen los torques que van a necesitar, por ende se utilizaran fuentes de

alimentacin de corriente que depender de las necesidades de los motores.

Para su accionamiento se emplearan rels, el avance parada de la banda

depender de sensores inductivos, refractivos y pticos acoplados. Para el

accionamiento de los cilindros de sujecin se emplearn electrovlvulas. Al no

exigir un diseo electrnico complejo solo se utilizar la norma DIN 47-100 para

mantener orden en el manejo de cables.

3.5.5 Sistemas de con trol

Para el proyecto se ha planificado un control en lazo cerrado, ON-OFF en los

puntos anteriores se han definido los actuadores y los sensores que seutilizaran, el controlador o software a ser utilizado para la programacin del




16

proceso es el software del propio robot KUKA-SIM, pues al contar con entradas

y salidas (analgicas y digitales) mediante el modulo Wago ubicado en la

unidad de control KR-C2 y tener un entorno amigable para programar se lo ha

seleccionado para manipular el mdulo; de esta manera se encuentran

enlazados el robot Kuka Kr-16 y el modulo complementario.

3.5.6 Softw are para implementacin, anlisis y sim ulacin

Para la parte mecnica se utilizar el software ANSIS y SolidWorks, para la

parte elctrica se utilizara el Proteus y para la neumtica el Fluid-Sim. Para

manipular el robot se utilizara el KUKA-Sim que permite realizar manipulacin

off-line.

3.5.7 Descri pci n del Proy ecto

A partir del siguiente bosquejo diseado en Solid Works se describe las

principales partes del proyecto.

3.5.7.1 Enumeracin y Simulacin 3D de las Partes

Fig.4. Modu lo Complementario al robot KUKA KR16 para la adaptacin de una FMC(Vista Frontal)

P2

P1

S

1

S

2

S

3




17

Fig.5. Modu lo Complementario al robot KUKA KR16 para la adaptacin de una FMC(Vis ta Isomtr ic a)

El P1 es aquel que simulara un pal donde se podr hacer en conjuntocon el robot procesos de paletizado.

El P2 es un mdulo de control elctrico donde estarn conectadas lassalidas y entradas del modulo (actuadores y sensores)

Los lugares denotados con S son los sensores posicionados a un ladode la banda transportadora.

Los P5 son motores en DC estn posicionados en los ejes de la bandaal otro lado se encuentran chumaceras con bocines.

Los P4 son prensas neumticas compuestas por cilindros neumticos.

P5

P4

P5

P4




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3.5.7.2 Descr ipcin de un proc edimiento a real izarse

Un ejemplo de un procedimiento a realizarse en la celda flexible seria a partir

de cubos de poliuretanos:

1. Sujetar el cubo con el gripper del robot Kuka KR16.

2. Trasladarlo hasta entenalla donde permanecer sujeta.

3. El robot cambia automticamente de herramienta y realiza un proceso

de taladrado.

4. El cubo maquinado cae a la banda transportadora donde se realiza un

proceso de control de calidad con los sensores que podra ser deteccin

de material metlico.5. Si el cubo no cumple con los parmetros de calidad ser ubicada en una

zona del pal done estn las piezas defectuosas.

6. Si el cubo cumple con los parmetros de calidad el cubo llega hasta el

final de la banda donde ser posicionados en la prensa.

7. Se cambia de herramienta automticamente el robot y pinta el cubo.

8. El robot cambia de herramienta sujeta el cubo pintado y es colocado en

una seccin del pal donde se encuentran las piezas correctas.9. El proceso termina automticamente cuando se llena el pal.

3.5.8 Ob jet iv o tct ic o

Innovar y mejorar continuamente los procesos institucionales, trabajando

proactivamente y en equipo. Al implementar un modulo que permita realizar

una estacin flexible de manufactura se pondr en prctica de mejor manera

las destrezas adquiridas en la carrera.




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3.6 Metodo lo ga

1. Reunin con los colaboradores del proyecto para ver las

especificaciones que tendr el mdulo.

2. Estudiar a fondo el robot Kuka que est en el laboratorio de robtica

industrial teniendo influencia en el diseo del mdulo.

3. Revisar videos en internet de celdas flexibles de manufactura donde se

empleen robots Kuka y sacar conclusiones en el diseo.

4. Utilizar herramientas virtuales para el diseo del mdulo.

5. Desarrollo de Manual de Mantenimiento y de Usuario.

6. Realizar giras tcnicas al laboratorio de robtica de la ESPEL.

3.6.1 Equip amiento y fuentes de inform acin

1. Laboratorios de robtica de la ESPEL.

2. Archivo Tcnico del laboratorio de robtica industrial.

3. Internet, pginas web referentes a los temas de FMC.

4. BIBLIOGRAFA

Pgina web de la ESPE.

Flexible Manufacturing Systems: Recent Developments (Manufacturing

Research and Technology) by A. Raouf and M. Ben-Daya (9 Feb 1995)

Flexible Manufacturing Systems in Practice: Design: Analysis and

Simulation (Manufacturing Engineering and Materials Processing) by

Joseph Talavage




20

5. ANEXOS

5.1 Pro pu esta de nd ice

CAPITULO 1.INTRODUCCION, OBJETIVOS, JUSTIFICACION, ALCANCE.

CAPITULO 2.

MARCO TEORICO

2.1 Descripcin de las Celdas Flexibles de Manufactura.

2.2 Tipos de Celdas Flexibles de Manufactura.

CAPITULO 3.

DISEO ANALTICO VIRTUAL DEL MODULO CON SOFTWARES

CAD/CAM.

3.1 Diseo mecnico de la bancada

3.1.1 Dimensionamiento analtico de la bancada

3.2 Diseo neumtico de las entenallas

3.2.1 Dimensionamiento de cilindros y diseo neumtico de las

entenallas

3.3 Diseo y acondicionamiento de sensores

3.3.1 Acoplamiento mecnico de los sensores en el mdulo

3.4 Diseo de los mdulos para paletizado

CAPITULO 4.

SIMULACIONES DE FUNCIONAMIENTO.

4.1 Simulacin virtual de esfuerzos en la bancada.

4.1.1 Validacin y seleccin de materiales




21

4.2 Simulacin de los sensores en programas de simulacin electrnica.

4.2.1 Validacin y seleccin de componentes electrnicos.

4.3 Simulacin neumtica de cilindros de sujecin

4.3.1 Seleccin de cilindros y electrovlvulas.

CAPITULO 5.

CONSTRUCCION DEL MDULO.

5.1 Detalles de construccin de la bancada.

5.2 Criterios en el acople de sensores

5.3 Adaptacin de sensores en la bancada

5.4 Detalles del mdulo completo.

CAPITULO 6.

PRUEBAS EN EL LABORATORIO.6.1 Integracin del mdulo en el laboratorio con el robot Kuka Kr16.

6.2 Programacin de la Celda Flexible de Manufactura.

6.3 Captacin de fotos y videos del mdulo adaptado para formar una celda

flexible de manufactura.

CAPITULO 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7.1 CONCLUSIONES

7.2 RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFA




22

5.2 Cronograma del proyecto




23

5.3 Presupu esto Referencial

1. RECURSOS HUMANOSEl maquinado se planifica realizarlo en los laboratorios de mquinas yherramientas de la ESPE en caso contrario se estima que unos $200 se podra

gastar en talleres externos.

2. VIAJES TCNICOS.

ACTIVIDAD LUGAR DURACIONNO.

PERSONASCOSTO

VISITA AL LABORATORIO DEROBOTICA INDUSTRIAL Sede -

Latacunga

Campusde la ESPE-Latacunga

2 das 2 40,00

TOTAL 40,00

3. CAPACITACION

Se contara con el apoyo de los docentes e investigadores de la ESPE por lo que no se ha

considerado necesario alguna capacitacin extra para la elaboracin de la investigacin.

4. EQUIPOS

EQUIPOS PRECIO

2x Cilindro neumtico de doble efecto, carrera:50mm,dimetro: 10mm

158,40

2x Motores con Reduccin DC -24v 402,00

2x Electrovlvulas 5/2, 5L, 1/8 215,40

2x Conectores para electrovlvula MSSD-ZBZC 7,80

1x Electrovlvula de paso , caudal: 600Lts/Min 153,21

1x Inductor de bobina para electrovlvula de paso 23,11

1x Caja de enchufe para electrovlvula de paso 4,504x Sensores magnticos 165,73

4x Racor L orientable para electrovlvula 5/2 22,94

2x Racor L orientable para electrovlvula de paso 5,85

4x Silenciadores para electrovlvula 5/2 25,23

6x Racor L orientable para acoples 17,54

1x Compresor vertical, 60gls 3,2HP 354,00

1x Filtro desecante 3/8 153,10

3x Reguladores de aire con manmetro 132,86




24

1x Sensor Indutivo- 1x Sensor refletivo (acondicionados) 92,45

TOTAL 2765.12

5. RECURSOS BIBLIOGRAFICOS Y SOFTWARE(Sealar los Libros especializados, Publicaciones

peridicas y software necesarios para la ejecucin del proyecto, indique sus respectivos precios).

Se trabajara con los recursos de software con los que actualmente cuenta la ESPE

6. MATERIALES Y SUMINISTROS(Solo materiales fungibles y reactivos necesarios en la ejecucin delproyecto. Ser contraparte de la Entidad proponente del proyecto los gastos de papelera, telfono, fax,internet, mantenimiento de vehculos, equipos, y de infraestructura)

MATERIAL / SUMINISTRO PRECIO

20m x Tubo de poliuretano 6mm 26

1 x Manguera de aire 3/8 x 15,2m 22,20

1x Plancha de Madera triplex 35,75

2x Neplo macho 3/8 6,21

1x Llave de paso hembra 2,96

1x Bushing 3/8x1/4 3,52

1x24m de perfil de 1" 80,00

2m x Platina de aluminio 2x3/8 65,30

0,05m x Eje de aluminio dimetro: 1.5 91,17

1x Plancha de acero inoxidable espesor: 0,4mm 35,88

TOTAL 275.87

7. PLAN DE TRANSFERENCIA DE RESULTADOS

ACTIVIDAD PRECIO

Impresin del escrito y catalogo de funcionamiento 110,00

TOTAL 110,00

TOTAL DEL PROYECTO: $3150.99



Sangolqu, 2012/04/10

Seor Ing.

FRANCISCO TERNEUS

DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERA MECATRNICA

Presente

Los estudiantes, Alberto Llanos Escobarcon cdula de ciudadana 172347514-9y

Byron Suntaxi Correa con cdula de ciudadana 171821925-4 nos dirigimos a

usted seor Director para presentar el perfil del proyecto de grado titulado:

DISEO E IMPLEMENTACIN DE UN MDULO COMPLEMENTARIO AL

ROBOT KUKA KR16 PARA LA ADAPTACIN DE UNA CELDA FLEXIBLE

DE MANUFACTURA EN EL LABORATORIO DE ROBOTICA INDUSTRIAL

DE LA ESPE a fin de que por su digno intermedio se ponga en consideracin

del Consejo Directivo de Carrera, para su respectivo anlisis y resolucin.

Proyecto que presentamos como requisito previo a la obtencin del ttulo de

Ingeniero Mectrnico.

Atentamente,

___________ ___________Alberto Llanos Escobar. Byron Suntaxi Correa.

172347514-9 171821925-4



5.4 Esqu emat izacin del Modu lo Complementar io al robo t Ku ka KR-16para la adaptacin d e una celda f lexible de manu factura

Fig.6. Modu lo Complementario al robot KUKA KR16 para la adaptacin de una FMC

DISEÑO-E-IMPLEMENTACIÓN-DE-UN-MÓDULO-COMPLEMENTARIO-AL-ROBOT-KUKA-KR16-PARA-LA-ADAPTACIÓN-DE-UNA-CELDA-FLEXIBLE-DE-MANUFACTURA-EN-EL-LABORATORIO-DE-ROBOTICA-INDUSTR...

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