EJEMPLO DE COMO APLICAR EL QFD "LANZADOR DE OBJETOS"

ESIME AZCAPOTZALCO IPN

ING. RÓBOTICA INDUSTRIAL

DISPOSITIVO LANZADOR DE OBJETOS PARA MEDICIONES

ESTADÍSTICAS

Alumnos: Barrera García David, Barrera Mondragón Omar, Hernández Lara Derlis,

Jiménez Hernández Raúl.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

E-mail: [email protected], [email protected], [email protected],

[email protected].

Diseño mediante la metodología QFD

1.-IDENTIFICACION DE LA NECESIDAD

Lanzar objetos para mediciones estadísticas de forma controlada.

2.- OBJETIVO

Diseñar un dispositivo para el lanzamiento de objetos, para ser usado en mediciones estadísticas

cumpliendo los requerimientos del cliente.

3.-DEFINICION DEL PROBLEMA

Diseñar un dispositivo con el cual se controle el lanzamiento de objetos, basado en un diseño

flexible para mediciones estadísticas asentada en una escala de trabajo mensurable y acorde a las

especificaciones del cliente.

4.- JUSTIFICACIÓN

El cliente tiene la necesidad de realizar lanzamientos de objetos y comprobar la precisión del

dispositivo, al igual que la repetitividad de dicho lanzamiento.

5.- METAS DE DISEÑO

Llegar al diseño conceptual del dispositivo óptimo para satisfacer las necesidades del cliente.

6.-DETERMINACION DE LOS REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

a) Requerimientos funcionales.

1.-La altura máxima que alcance el objeto deberá de ser de 2m.

2.-La longitud máxima que alcance el objeto deberá de ser de 10m.



3.- Precisión de lanzamiento deberá de ser ±5 cm.

4.- Flexibilidad de operación.

5.- Lanzamiento de una probeta a la vez.

6.- Silencioso.

7.- Tiempo entre tiros de 2 a 3 minutos.

8.- El ángulo de disparo deberá adecuarse a los necesarios para que se cumpla con las

especificaciones mencionadas arriba.

9.- El proyectil realizara una marca en el piso.

10.- Resolución de medición de 10 cm.

b) Requerimientos físicos.

1.- Dimensiones máximas de 30 X 30 X 30 cm del dispositivo.

2.- Peso máximo de 1 Kg.

3.- Fácil construcción.

c) Requerimientos de instalación.

1.- De fácil montaje y desmontaje el cual no deberá de rebasar los 5 minutos en cada uno

de ellos.

d) Requerimientos de mantenimiento.

1.- Fácil mantenimiento.

2.- Con bajo costos de mantenimiento

3.- Refacciones fáciles de conseguir.

e) Requerimientos económicos.

1.-Que sea de bajo costo y no sobre pase $2000.000

f) Requerimiento de adaptación.

1.- Que se adapte a todo tipo de medio ambiente con facilidad.

2.-Se podrá usar en cualquier salón de ESIME que mide 2.77 m de alto, 6.93 m de largo,

6.33 m de ancho.



3.-El tiro se efectuará desde una mesa de 0.71 m de altura por 1.20 m de largo y 0.40 m de

ancho.

4.- El eje de referencia es el piso para alcanzar los 2 m de altura

REQUERIMIENTOS

OBLIGATORIOS DESEABLES

A1.- La altura máxima que alcance el objeto deberá de ser de 2m.

A5.- Lanzamiento de una probeta a la vez.

A2.- La longitud máxima que alcance el objeto deberá de ser de 10m.

A6.- Silencioso.

A3.- Precisión de lanzamiento deberá de ser ±5 cm.

A7.- Tiempo entre tiros de 2 a 3 minutos.

A4.- Flexibilidad de operación.

C1.- De fácil montaje y desmontaje el cual no deberá de rebasar los 5 minutos en cada uno de ellos.

A8.- El ángulo de disparo deberá adecuarse a los necesarios para que se cumpla con las especificaciones mencionadas arriba.

D1.- Fácil mantenimiento.

A9.- La probeta realizara una marca en el piso. D2.- Bajo costo de mantenimiento.

A10. Resolución de medición de 10 cm. D3.- Refacciones fáciles de conseguir.

B1.- Dimensiones máximas de 30 X 30 X 30 cm del dispositivo.

F1.- Que se adapte a todo tipo de medio ambiente con facilidad.

B2.- Peso máximo de 1 Kg.

B3.- Fácil construcción.

E1.- Que sea de bajo costo y no sobre pase el $2000.000

F2.- Se podrá usar en cualquier salón de ESIME que mide 2.77 m de alto por 6.93 m de largo por 6.33 m de ancho.

F3. El tiro se efectuará desde una mesa de 0.71 m de altura por 1.20 m de largo y 0.40 m de ancho.

F4. El eje de referencia es el piso para alcanzar los 2 m de altura.

TABLA 1 Clasificación de los requerimientos en obligatorios y deseables



Ponderación de los requerimientos deseables:

A5 A6 A7 C1 D1 D2 D3 F1 ∑(+) %

A5 + + - - - - - 2 10

A6 - - - - - - - 0 0

A7 - - - - - - + 1 5

C1 + + + + + + + 6 30

D1 + + + - + + - 5 25

D2 - + - - - - - 1 5

D3 - + - - - + - 2 10

F1 - + - - - + + 3 15

Total 20 100

TABLA 2 Ponderación de los Requerimientos Deseables

Tabla 3 Orden de importancia de los requerimientos deseables.

OOOrrrdddeeennn dddeee

IIImmmpppooorrrtttaaannnccciiiaaa

RRREEEQQQUUUEEERRRIIIMMMIIIEEENNNTTTOOOSSS DDDEEESSSEEEAAABBBLLLEEESSS ∑∑∑(((+++))) %%%

1 C1.- De fácil montaje y desmontaje el cual no deberá de

rebasar los 5 minutos en cada uno de ellos.

6 30

2 D1.- Fácil mantenimiento. 5 25

3 F1.- Que se adapte a todo tipo de medio ambiente con

facilidad.

3 15

4 A5.- Lanzamiento de una probeta a la vez. 2 10

5 D3.- Refacciones fáciles de conseguir. 2 10

6 A7.- Tiempo entre tiros de 2 a 3 minutos. 1 5

7 D2.- Bajo costos de mantenimiento. 1 5

8 A6.- Silencioso. 0 0

Total 20 100



BENCHMARKING:

Lanzador de osito en paracaídas, para novias Troy el 30 de Diciembre del 2007

Fig. 1 de ositos para novias.

En Japón, en algunas bodas “occidentalizadas” las novias están cambiando algunas tradiciones. En lugar de tirar al aire el ramo de flores, disparan un osito de peluche con paracaídas, llamado “Parachute Bear”.

Lanzador de pelotas GoDogGo. Se trata del primer lanzador de pelotas para perro automático. Tiene dos formas de funcionamiento, una automática que lanza una pelota cada 7 o 15 segundos (un pelín rápido tal vez.) y otra manual donde es el dueño a través de un control remoto quien decide el momento del lanzamiento. La distancia a la que salen disparadas las pelotas se puede regular entre 4 y 10 metros (puede que un poco escasa) y tiene capacidad para unas 15 pelotas. Su precio es de unos 150$. (Más información y venta en www.buygodoggo.com ).

Fig. 2 Lanzador de pelotas para perro.

http://www.nopuedocreer.com/quelohayaninventado/4802/lanzador-de-osito-en-paracaidas-para-novias/

http://www.nopuedocreer.com/quienes-somos

http://www.islands.ne.jp/fujika/shohin/006_6.html

http://animalesaraudales.mforos.com/visit/?http://www.buygodoggo.com/



ASTILLERO es una micro-empresa, que con el tiempo ha ido evolucionando, y ofreciendo productos creativos e innovadores. Ya que además de elaborar accesorios útiles en la presentación de sus obras de arte, como pedestales para figuras, bases, urnas etc. Ofrece también GADGETS y modelos funcionales de madera y MDF en Kits, así como máquinas ingeniosas.

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TRADUCCIÓN A TÉRMINOS MENSURABLES:

REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE REQUERIMIENTOS TÉCNICOS

A1.- La altura máxima que alcance el objeto deberá de ser de 2m.

Altura máxima que alcanza el proyectil es de 2 metros.

A2.- La longitud máxima que alcance el objeto deberá de ser de 10m.

Alcance máximo de 10 metros.

A3.- Precisión de lanzamiento deberá de ser ±5 cm.

± 5 cm de margen de error entre cada prueba.

A4.- Flexibilidad de operación. Que pueda utilizarse para distintos objetos dentro y fuera de los salones de la ESIME.

A5.- Lanzamiento de una probeta a la vez. Se lanzara un proyectil por cada tiro.

A6.- Silencioso. Bajos niveles de ruido, menores a 70 db.

A7.- Tiempo entre tiros de 2 a 3 minutos.

El dispositivo debe lanzar cada probeta en un intervalo de 2 a 3 minutos.

A8.- El ángulo de disparo deberá adecuarse a los necesarios para que se cumpla con las especificaciones mencionadas arriba.

Fácil manipulación de la variación del ángulo.

A9.- La probeta realizara una marca en el piso. La probeta debe marcar el lugar donde cae para efectuar la medición.

A10. Resolución de medición de 10 cm La Resolución será de 10 cm.

B1.- Dimensiones máximas de 30 X 30 X 30 cm del dispositivo.

Que el dispositivo utilice un área de 30x30 cm máximo.

B2.- Peso máximos de 1 Kg. Pesar máximo 1 kg.

B3.- Fácil construcción. Construcción relativamente sencilla.

C1.- De fácil montaje y desmontaje el cual no deberá de rebasar los 5 minutos en cada uno de ellos.

Ser desarmable y portátil, y q no se arme en más de 5 min.

D1.- Fácil mantenimiento. Facilidad para darle mantenimiento al dispositivo.

D2.- Bajo costo de mantenimiento. Que las piezas no cuesten más de $200.

D3.- Refacciones fáciles de conseguir. Que las piezas puedan conseguirse en un plazo máximo de un día.

E1.- Que sea de bajo costo y no sobre pase el $2000.00

Que no cueste más de $2000.00

F1.- Que se adapte a todo tipo de medio ambiente con facilidad.

Que pueda usarse en cualquier salón o espacio de la ESIME.

F2.- Se podrá usar en cualquier salón de ESIME que mide 2.77 m de alto por 6.93 m de largo por 6.33 m de ancho.

Que pueda usarse en cualquier salón de la ESIME que mide 2.77 m de alto por 6.93 m de largo por 6.33 m de ancho.

F3. El tiro se efectuará desde una mesa de 0.71 m de altura por 1.20 m de largo y 0.40 m de ancho.

La posición inicial del dispositivo debe considerarse a 0.71m de altura

F4. El eje de referencia es el piso para alcanzar los 2 m de altura.

Debe considerarse el piso como eje de referencia para realizar los cálculos.

Tabla 4 Términos mensurables de ingeniería.



METAS DE DISEÑO

Casa de la calidad

Tabla 5 Valores para las metas de diseño.

CALIFICACIÓN SIGNIFICADO

5 Excelente relación

4 Mucha relación

3 Mediana relación

2 Poca relación

1 Mínima relación

0 Nada de relación

Térm

ino

s m

en

sura

ble

s

Pre

cio

co

mer

cial

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Alt

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Tiem

po

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tre

tiro

s

Requerimientos Peso

relativo

OB

LIG

ATO

RIO

S

Altura máxima de

lanzamiento es de 2

metros.

5 0 0 3 2 3 1 5 1 4 0 0 0 2 3 3 5 1 5 0

Longitud máxima de

lanzamiento es de 10

metros.

0 5 5 5 3 0 1 0 4 2 3 4 5 1 0 0 2 2 0 3

Preciso. 0 5 5 5 3 0 1 0 4 2 3 4 5 4 0 0 2 2 0 3

Flexibilidad de

operación. 3 5 5 5 3 0 1 1 3 3 1 2 2 3 0 1 2 3 0 2

Angulo de disparo

adecuado. 2 3 3 3 5 5 0 3 3 4 3 1 0 0 2 1 1 0 3 0

Fácil de transportar. 3 0 0 0 5 5 1 2 2 4 4 1 0 0 4 3 1 0 2 0



No sea ruidoso. 1 1 1 1 0 1 5 1 0 0 1 0 0 0 0 2 1 3 3 0

Fácil identificación

del lugar donde cae

la probeta.

2 3 3 4 0 0 0 4 3 0 2 0 0 2 0 2 3 5 2 3

El uso de este es

para personas a nivel

licenciatura.

0 0 0 0 1 1 0 5 3 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0

Uso sencillo. 5 0 0 1 3 2 1 5 3 3 3 2 0 0 5 2 2 1 3 0

Flexibilidad de

operación 1 4 4 3 3 2 0 3 5 2 5 2 0 1 3 2 0 2 3 0

La probeta realizará

una marca en el

piso.

4 2 2 3 4 4 0 3 2 5 3 2 2 1 2 2 0 2 4 0

Máximo medirá 0.3

m por 0.3 m. 0 3 3 1 3 4 1 3 5 3 5 1 1 2 1 0 0 1 0 0

Peso máximo 1 kg. 0 4 4 2 1 1 0 2 2 2 1 5 4 2 0 0 0 0 2 1

Presupuesto

$2000.00 0 5 5 2 0 0 0 0 0 2 1 4 5 1 1 0 0 0 1 0

Se podrá usar en

cualquier salón de

ESIME.

2 1 4 3 0 0 0 0 1 1 2 2 1 5 1 2 1 3 0 0

El tiro será a 0.71 m

de altura. 4 0 0 0 3 5 0 4 3 4 0 0 0 0 3 2 2 0 1 0

El eje de referencia

es el piso para

alcanzar los 2 m.

3 0 0 0 2 4 0 5 3 2 1 0 1 1 5 2 0 0 1 0

Resolución de

medición de 10 cm. 5 1 1 4 2 4 2 3 3 1 0 1 1 3 5 0 3 2 5 0

Fácil construcción. 4 0 0 1 0 3 0 1 0 0 0 0 1 0 1 3 4 0 3 1

DES

EAB

LES

Lanzamiento de una

probeta a la vez. 10 1 4 4 3 0 0 3 1 1 0 2 3 0 2 0 1 1 5 3 3

Silencioso. 0 1 2 2 3 0 0 3 1 2 2 1 0 0 3 0 1 1 5 2 1

Tiempo entre tiros

de 2 a 3 minutos.

5 5 0 0 0 3 2 3 3 3 4 0 2 1 0 1 4 5 2 5 1

De fácil montaje y

desmontaje el cual

no deberá de rebasar

los 5 minutos en

cada uno de ellos.

30 2 1 1 0 0 2 1 0 0 2 0 0 0 0 1 1 2 1 1 2

Fácil mantenimiento. 25 1 0 0 0 0 1 0 3 2 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 2



Tabla 6 Casa de la calidad.

FUNCIONES DE SERVICIO:

Función Tipo de función Lanzar probetas parabólicamente de manera controlada. Función global Sujetar el objeto. Función de uso Variar el ángulo de lanzamiento. Función de uso Accionar el dispositivo. Función de uso Dispara el objeto. Función de uso Marcar el lugar donde cae el objeto. Función de uso

Tabla 7 Funciones de servicio.

Bajo costo de

mantenimiento. 5 4 1 1 2 2 2 4 3 2 1 1 0 0 3 2 1 2 2 4 3

Refacciones fáciles

de conseguir.

10

0 3 3 2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 5

Que se adapte a

todo tipo de medio

ambiente con

facilidad.

15

5 4 4 4 4 5 4 4 4 5 1 2 0 3 4 3 3 3 5 0

Metas

de

Diseño

$2,0

00

2m

10m

± 5

cm

1 K

g

Estu

che

Men

ore

s d

e 7

0 d

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Saló

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2 a

3 m

inu

tos



Lanzar objetos de

manera controlada

1.-Sujetar el objeto

2.-Variar el ángulo de

lanzamiento

3.-Accionar el

dispositivo

4.-Dispara el objeto

5.-Marcar el lugar donde cae el objeto

Lanzar objetos de manera controlada

1.-Sujetar el objeto

1.1 Dispositivo de sujeción

1.2 Base

2.-Variar el ángulo de lanzamiento

2.1 escala de graduación en

grados

2.2Manipular el impulsor

3.-Accionar el dispositivo

3.1Tipo de energia a utilizar

4.-Dispara el objeto

4.1 Impulsar el objeto

4.2 Lanzar el objeto

5.-Marcar el lugar donde cae el

objeto

5.1 Dejar una marca fácil de ubicaren el lugar donde cae la

probeta



GENERACIÓN DE CONCEPTOS:

CONCEPTOS

FUNCIONES A B C D E

1.-Sujetar el objeto.

Dispositivo de sujeción en forma de cuchara.

El final del brazo tiene una canasta.

Mediante 2 rodillos impulsores.

Ducto que direccione el proyectil.

Contenedor cilíndrico que se pueda direccionar.

2. Variar el ángulo de lanzamiento.

Perilla. Goniómetro adaptado mediante un mecanismo.

Eslabones (mecanismo).

Palanca. Mediante un eje que pueda moverse con precisión.

3.-Accionar el dispositivo.

Mecánica. Eléctrica y electrónica.

Neumática. Hidráulica. Mecánica.

4. Disparar el objeto.

Por medio de un muelle.

Por tensión de un elástico.

Mediante 2 rodillos impulsores.

Con un contrapeso

Por medio de aire comprimido.

5. Marcar el lugar donde cae el proyectil.

Proyectil con tiza.

Proyectil con pintura.

Proyectil de plastilina, que se marque en el piso.

Proyectil mojado.

Proyectil que no rebote y se adhiera al piso.

Tabla 8 Generación de conceptos.

EVALUACIÓN DE CONCEPTOS:

Primer filtro. Evaluación por factibilidad.

FUNCIONES A B C D E

1.-Sujetar el objeto. X X X X X 2. Variar el ángulo de lanzamiento. X X X X X 3.-Accionar el dispositivo. X X X - X 4. Disparar el objeto. X X X X X 5. Marcar el lugar donde cae el proyectil. - X X X X

¿FACTIBLE? NO SI SI NO SI

Segundo filtro. Evaluación por disponibilidad tecnológica.

FUNCIONES A B C D E

1.-Sujetar el objeto. X X X X X 2. Variar el ángulo de lanzamiento X X X X X 3.-Accionar el dispositivo. X X X - X 4. Disparar el objeto. X X X X X 5. Marcar el lugar donde cae el proyectil. X X X X X

¿DISPONIBILIDAD? SI SI SI NO SI



Tercer filtro. Evaluación basada en los requerimientos del cliente.

FUNCIONES A B C D E

1.-Sujetar el objeto. X X X - X 2. Variar el ángulo de lanzamiento X X X X X 3.-Accionar el dispositivo. X X X - X 4. Disparar el objeto. X X X - - 5. Marcar el lugar donde cae el proyectil. - - X X X

¿VIABLE? NO NO SI NO NO

Los conceptos que cumplen pasan a la siguiente evaluación y los que no son desechados o bien mejorados (en este caso se combinaron los conceptos positivos de AD y BE).

Cuarto filtro. Evaluación basada en matrices de decisión.

REQUERIMIENTO DESEABLE CONCEPTOS

CALIFICACION RELATIVA

C AD BE

- Lanzamiento de una probeta a la vez.

10 + + +

-Silencioso. 0 + + +

-Tiempo entre tiros de 2 a 3 minutos.

5 + - -

-De fácil montaje y desmontaje el cual no deberá de rebasar los 5 minutos en cada uno de ellos.

30 + + +

- Fácil mantenimiento. 25 + - +

-Bajo costo de mantenimiento. 5 - - +

-Refacciones fáciles de conseguir. 10 - + +

-Que se adapte a todo tipo de medio ambiente con facilidad. 15 - - +

∑ + 5 4 7

∑ - 3 4 1

Diferencia 2 0 6

Peso total 70 50 95

Mejor concepto (Ranking) 2 3 1

CONCEPTO GANADOR:

Después de realizar los filtros se obtiene un concepto ganador, que en este caso es la combinación

de los conceptos viables BE, al combinar estos dos se obtuvieron dos soluciones adecuadas, de las

cuales se opto por una basándose en el costo y facilidad de construcción.



El diseño del dispositivo estará conformado de una base que servirá de soporte para un tubo que

tendrá la función de un cañón, así como de unas tapas, una manivela, un tornillo de sujeción y una

canasta que será la que contenga el objeto a lanzar. Estos elementos son el esqueleto de nuestro

dispositivo lanzador. Refiriéndonos a los elementos para la impulsión de un proyectil, será

necesario tener un elemento elástico y un electroimán o motor de desplazamiento lineal, teniendo

así los elementos que conformarán el dispositivo de accionamiento.

El funcionamiento del dispositivo será por medio de la activación del electroimán, que desplazará

a la canasta (hecha de material férrico). La canasta estará unida o sujetada a un elemento elástico,

el cual estará fijado al tubo. Después de ser desplazada la canasta hacia el electroimán, éste será

desactivado. El elemento elástico ejercerá una fuerza sobre la canasta para lanzar al objeto.

Fig. 3 Vistas de la base.

Fig. 3.1 Isométrico de la base.



Fig. 4 Vistas de la canasta.

Fig. 4.1 Isométrico de la canasta.



Fig. 5 Vistas de la manivela.

Fig. 5.1 Vistas de manivela.



Fig. 6 Vistas de la tapa 1.

Fig. 6.1 Isométrica de la tapa 1.



Fig. 7 Vistas de la tapa2.

Fig. 7.1 Isométrico de la tapa 2.



Fig. 8 Vistas del direccionador cilíndrico.

Fig. 8.1 Isométrico del direccionador cilíndrico.

Fig. 9 Vistas del tornillo de sujeción.



Fig. 9.1 Isométrico del tornillo de sujeción.

Fig. 10 Ensamble (diseño final).



Fig. 11 Ensamble (diseño final).

Fig. 12 Vistas del ensamble (diseño final).



Fig. 13 Vistas en isométrico del ensamble (diseño final).

EJEMPLO DE COMO APLICAR EL QFD "LANZADOR DE OBJETOS"

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