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En este capitulo se aplica la metodologa QFD para el diseo de un efector final de ventosa por succin, desde la identificacin del cliente, hasta el establecimiento de las metas de diseo.

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3.1. Concepto del QFDLa clave principal de la mejora continua es que los clientes se involucren en el proceso de desarrollo del producto, desde su concepcin hasta la adquisicin. Este es el enfoque central del QFD. Stephen Uselac [46], define al Despliegue de la Funcin de Calidad (QFD) como:

Una prctica para disear los procesos en respuesta a las necesidades de los clientes. QFD traduce lo que el cliente quiere en lo que la organizacin produce. Le permite a una organizacin priorizar las necesidades de los clientes, encontrar respuestas de innovacin a esas necesidades, y mejorar procesos hasta una efectividad mxima. QFD es una prctica que conduce a mejoras del proceso que le permiten a una organizacin sobrepasar las expectativas del cliente.

3.2. Proceso del QFDEl objetivo primordial del QFD es la mejora de la calidad de los productos, por lo que algunos aspectos esenciales del QFD pueden sealarse como:

El QFD es una metodologa para planificar el proceso de diseo eslabonando al cliente con las empresas.

Los datos iniciales del proceso de diseo son los requerimientos y expectativas de los clientes. Esto significa escuchar la voz del cliente.

Los requerimientos y expectativas de los clientes deben traducirse en metas de diseo plenamente mensurables.

El QFD utiliza grficos para desplegar informacin relevante.

El QFD permite identificar las herramientas de diseo apropiadas al problema en el proceso de solucin.

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La estructura ms comn del QFD est representada por un grfico de matrices semejante a la silueta de una casa, compuesta por varios puntos [48]:

1.

Requerimientos del cliente. Esta etapa rene las necesidades del cliente relacionados con el producto, Qu requerimientos?.

2.

Determinacin de los requerimientos del cliente: Se estable con las expectativas del cliente sobre algunas especificaciones de desempeo, cmo satisfacerlos?.

3. 4. 5. 6. 7.

Importancia relativa y ponderacin de los requerimientos del cliente. Estudio comparativo del producto con algunos similares de la competencia. Traduccin de los requerimientos en trminos mensurables de ingeniera. Establecimiento de las metas de diseo en base a lo anterior. Planeacin administrativa. Relacionados con ciertos argumentos de venta en el producto.

Figura 3.1. Configuracin Bsica QFD, Casa de la Calidad.

Paso 1. En la matriz 1, se obtiene toda la informacin sobre los requerimientos del cliente, esta se usa para comparar las caractersticas tcnicas del producto que se obtienen en la matriz 2, de estas, se originan las dems matrices. Paso 2. Para la matriz 2 la determinacin de los requerimientos y expectativas de cliente, define algunos datos tcnicos sobre el producto en desarrollo.

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Paso 3. En la matriz 3 se obtiene una ponderacin de estos requerimientos del cliente, basndose en aquellos bsicos y los requerimientos que el cliente deseara obtener en su producto a travs de su importancia relativa. Paso 4. En la matriz 4 se desarrolla un estudio comparativo usando como base las caractersticas de los requerimientos del cliente. Paso 5. En la matriz 5, los requerimientos y expectativas del cliente se traducen mediante datos tcnicos en trminos de ingeniera que son mensurables y claros. Paso 6. Para la matriz 6 se definen los objetivos de diseo una vez hecha la traduccin en datos tcnicos. Paso 7. Esta matriz 7 realiza un plan de calidad del producto, la relacin de mejora entre la importancia del cliente y la relativa, el argumento de venta obtenido y lo objetivos de mejora en niveles de satisfaccin que se pretende integrar al cliente Cada paso es desarrollado por una matriz que compone la configuracin bsica de la casa de la calidad, con la adicin del sptimo paso, donde existe un estudio basado en un plan de calidad.

Figura 3.2. Proceso de Calidad QFD para el Desarrollo.

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3.3. Bondades del QFDEl QFD aporta un gran nmero de beneficios a las organizaciones que intentan incrementar su competitividad mejorando continuamente calidad, calidez y productividad [47]. El proceso tiene las bondades de estar orientado al cliente, eficiente en tiempo, enfocado al trabajo en equipo, dirigido hacia la documentacin y proyectado a un plan de venta.

Figura 3.3. Bondades del QFD en su Aplicacin.

Orientado al Cliente: Una organizacin que est orientada al cliente es una organizacin con calidad total, donde existe una entrada de datos y una retroalimentacin del cliente, traducindose en requerimientos especficos para el desempeo de la organizacin y compararse cuidadosamente estudiando su competencia.

Eficiente en tiempo: Se reduce el tiempo de desarrollo, concentrando los requerimientos del cliente especficos y claramente identificados, eliminando caractersticas nulas para el cliente.

Enfocado hacia el trabajo en equipo: Pensado hacia el trabajo en equipo, la toma de decisiones estn basadas incluyentes que aterrizan en lluvia de ideas y anlisis a fondo en un ambiente de calidez.

Dirigido a la documentacin: Todo proceso est plenamente documentado, reuniendo los datos acerca de los procesos y resultados, donde constantemente cambia al ser actualizada la informacin que se descarta y queda obsoleta, principalmente cuando ocurre un trastorno en el desarrollo.

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3.4. Informacin del ClienteLa informacin del cliente es muy importante, ya que al ser datos de entrada, tambin resulta ser dato de retroalimentacin inmediata, permitiendo hacer ajustes sobre el proceso, ayudando a garantizar la calidad en el prximo lote con el mnimo de errores en el proceso.

La informacin del cliente puede clasificarse en varias categoras [48]: Informacin solicitada. Informacin no solicitada. Informacin aleatoria. Informacin estructurada. Informacin cualitativa. Informacin cuantitativa.

Figura 3.4. Tcnicas para la Obtencin de Informacin.

3.4.1. Informacin SolicitadaNormalmente, la informacin solicitada es hecha por la organizacin, esta informacin puede ser a travs de la encuesta directa de satisfaccin al cliente, retroalimentndose mediante pruebas rpidas a clientes potenciales seleccionadas aleatoreamente con muestras del producto y pidiendo opinin. Las encuestas son otros medios de informacin as como su modelaje a travs de dibujos, modelos y prototipos los cuales por su objetividad facilitan la revisin y mejora del producto.

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3.4.2. Informacin no SolicitadaLa informacin no solicitada, frecuentemente viene en forma de quejas, debe tomarse en cuenta dentro del sistema y debe tratarse de la misma manera que la informacin solicitada, permitiendo emplearse para mejorar el producto de la organizacin.

3.4.3. Informacin EstructuradaEsta informacin proviene de encuestas y mecanismos que utilizan preguntas especficas en determinadas categoras, midiendo las opiniones, satisfaccin y preferencias comparndolos contra crterios especficos. El enfoque estructurado garantiza que los datos de entrada y retroalimentacin se den en reas especficas de inters para la organizacin simplificando los resultados.

3.4.4. Informacin CualitativaEste tipo de informacin es subjetivo, ya que no se pueden obtener con exactitud datos mensurables, esta viene en forma de opiniones o preferencias mediante preguntas como: Qu te gusta?, Qu no te gusta?, Qu opcin prefiere?, Qu opcin le interesa menos?.

3.4.5. Informacin AleatoriaLa informacin de este tipo es tpicamente no pedida por orden natural y se da a conocer mediante quejas, comentarios y sugerencias. Se usa para ayudar a mejorar los mecanismos utilizados para la obtencin de informacin estructurada y se identifica sencillamente por elaborar preguntas como: Estamos haciendo las preguntas correctas?, Estamos logrando las caractersticas correctas del producto?, Son nuestros clientes lo que pensamos que son?.

3.4.6. Informacin CuantitativaLa informacin cuantitativa es aquella que tiene caractersticas tpicas de datos tcnicos, donde la informacin es mensurable, y optimizante con ello permite estructurar el mecanismo para una disposicin inmediata de los datos.

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3.5. Herramientas Auxiliares del QFDOtras herramientas utilizadas por el QFD, adems de las mencionadas anteriormente, son los diagramas de afinidad, el dgrafo de interrelaciones, el diagrama de rbol y el diagrama de matriz. Todas estas herramientas pueden ser aplicadas durante el desarrollo del QFD [45].

Figura 3.5. Herramientas del QFD.

3.5.1. Diagrama de AfinidadEl diagrama de afinidad tiene la caracterstica de promover el pensamiento creativo y la calidez en grupo, utilizado para derribar barreras creadas por fallas no contempladas, estructurando el proceso creativo organizando las ideas y permitiendo su discusin e interaccionadas con las mejoras de cada uno de los participantes del equipo de trabajo, apoyndose en respuestas planteadas en tarjetas, para despus ser analizadas, eliminando el concepto de crtica.

3.5.2. Diagrama de Interrelaciones o DgrafoEl diagrama de afinidad registra el proceso creativo, y al hacerlo identifica los aspectos e ideas con la meta especifca del problema. El dgrafo de interrelaciones es utilizado para poner lgica al proceso de identificar las relaciones entre las diversas ideas anotadas en el diagrama de afinidad, apoyndose tambin en tarjetas.

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3.5.3. Diagrama de rbolEl diagrama de afinidad y el dgrafo de interrelaciones identifican los puntos o problemas y cual es su interaccin entre ellas. El diagrama de rbol muestra las tareas que necesitan ser terminadas para resolver el problema tomando en cuenta la identificacin clara del problema por resolver para llegar a una sesin de tormenta de ideas.

3.5.4. Diagrama de MatrizEl diagrama de matriz se utiliza frecuentemente como herramienta principal del QFD, ya que identifica y despliega grficamente las conexiones entre responsabilidades, tareas, funciones, etc., desarrollando un listado de elementos y permitiendo la codificacin de sus intersecciones, permitiendo utilizar smbolos, nmeros, letras, etc.

3.6. Metodologa para el Diseo ConceptualLa fase del diseo conceptual requiere de creatividad dentro del proceso de diseo, y la originalidad del producto depende de las decisiones que se tomen, ya que tiene un impacto significativo en el costo de produccin y el grado en que el producto satisface los requerimientos del cliente, depende en gran medida del concepto a partir del cual est desarrollado, con cierta medida de creatividad invertida durante su concepcin. Esta fase se basa en la estrategia de la forma sigue a la funcin, se identifican las funciones que debe realizar el producto que responde a las expectativas del cliente, para despus convertirlos en un modelo funcional. Despus se generan conceptos de diseo, donde las ideas surgen para dar solucin al problema y evaluar con la finalidad de obtener aqul que cumple con el objetivo [45,47].

Figura 3.6. Metodologa para el Diseo Conceptual.

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3.6.1. Clarificacin de los Requerimientos del ClienteEl objetivo de clarificar los requerimientos del cliente es establecer el enlace entre el proceso de diseo QFD y el diseo conceptual. Esto significa la revisin de resultados en la aplicacin del QFD, y la comprensin de las metas de diseo planteadas, permitiendo establecer en el proyecto la funcin global de servicio e identificar los lmites del sistema.

Funcin global de servicio: Implica una actividad que es capaz de realizar el elemento en conjunto. Lmites del sistema: lmites entre aquellos que se van a disear y el entorno que lo rodea y restringe.

3.6.2. Definicin del Modelo FuncionalEn la definicin del modelo se determinan qu funciones son necesarias para satisfacer los requerimientos del cliente, jerarquizarlas, determinar la relacin que se debe tener entre ellas, y describirlo grficamente, siguiendo un anlisis funcional descendente. Este anlisis es un mtodo grfico de las funciones en un sistema, y est basado en una sucesin coherente de diagramas procediendo desde lo general hasta lo particular en cada uno de los niveles obtenidos.

3.6.3. Generacin de ConceptosLa principal estrategia es la generacin de conceptos en la mayor cantidad posible, utilizando tcnicas como tormenta de ideas o la sinctica [45].

3.6.3.1. Tormenta de IdeasConsta de dos tiempos, el primero es la deliberacin con el nico objetivo de obtener una serie de ideas encaminadas a resolver un problema, el segundo trata de determinar el valor de las ideas y realizarles mejoras, combinado con ciertas reglas:

1. 2.

El juicio crtico es excluido reservndose para otro momento Las ideas deben fluir sin importar lo absurda que parezca82

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3. 4.

Generar la mayor cantidad de ideas Combinar y mejorar las ideas generadas

3.6.3.2. La SincticaDel griego unir, la tcnica trata de la combinacin de elementos heterogneos con razonamiento lgico tradicional, para llegar a desarrollar la habilidad de detectar paralelismos o conexiones entre tpicos aparentemente similares, basndose en la analoga personal, la analoga directa, la analoga simblica y la analoga fantstica.

3.7. Evaluacin de ConceptosEsta es la parte final del diseo conceptual, el objetivo es seleccionar el mejor concepto de diseo entre la gran mayora de los que se generaron, con la menor cantidad de inversin en recursos y llegar a convertirlo en un producto definido, sometindose a las tcnicas de evaluacin como factibilidad, disponibilidad tecnolgica, filtro pasa/no-pasa y matriz de decisin.

Figura 3.7. Pasos para la Evaluacin de Conceptos de Diseo.

3.7.1. Evaluacin con Base en la Factibilidad del ConceptoDe manera general, los primeros juicios se hacen basndose en la experiencia y el conocimiento acumulado durante la vida profesional, esto permite considerar las siguientes relaciones:Tesis de grado

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No es factible: Debido a que el concepto es muy diferente, y que no ayuda nada en resolver el problema.

Es factible a condicin: Se considera que el concepto podra funcionar a condicin que surja alguna accin que lo adapte al problema.

3.7.2. Evaluacin con Base en la Disponibilidad TecnolgicaEsta tcnica implica si la tecnologa a utilizar est desarrollada y madura, disponible y al alcance para su aplicacin; algunas ocasiones los proyectos de diseo tienen lmites debido a este punto y normalmente obliga a invertir esfuerzos y recursos para incorporarlas. Puede suceder que la tecnologa est desarrollada y madura, hay que tomar en cuenta si est disponible, debido a los derechos que posee la empresa de la competencia, ya que puede estar reservada para instituciones de seguridad nacional; tambin puede ocurrir que la tecnologa est desarrollada y disponible, pero que est al alcance es otro punto a considerar debido a razones econmicas o polticas que involucran trminos legales para quienes desarrollan un producto.

3.7.3. Evaluacin con Base en los Requerimientos del ClienteLa evaluacin est dada por la confrontacin directa con los requerimientos del cliente y se verifica si cumple o no con tales requisitos, permitiendo mas adelante hacer modificaciones para que cumpla con ellos.

3.7.4. Evaluacin con Base en Matrices de DecisinEsta tcnica compara los conceptos con otros en la capacidad para cumplir los requerimientos del cliente, los resultados proporcionan las bases para identificar las mejores acciones y permite contar con una referencia para la toma de decisiones en cuatro sencillos pasos.

1. 2. 3. 4.

Establecimiento de los crterios de comparacin Seleccin de las ideas a comparar Definicin de conceptos como objetivos y despus calificarlo Clculo de la calificacin total

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3.8. Metodologa para el Diseo de DetalleEl objetivo consiste en convertir el concepto idealizado, un croquis, un bosquejo, etc. Con un conjunto de smbolos expresados en formas de lenguaje como el semntico, analtico, grfico y fsico, es decir, en especificaciones, clculos, dibujos, modelos y prototipos en un objeto fsico.

En esta fase la abstraccin del modelo funcional, debe convertirse en un modelo concreto, expresado en formas, dimensiones, acabados, tratamientos, recibimientos, especificaciones, etc.

Figura 3.8. Estructura de la Metodologa para el Diseo de Detalle.

3.8.1. El Modelo GeomtricoEl modelo geomtrico consiste en la concepcin del conjunto, a los subconjuntos y a los componentes aislados. Su elaboracin es definir formas y dimensiones de los componentes y del conjunto, partiendo del lo general a lo particular, es decir, comienza con el diseo de conjunto, y concluye con la descripcin de la tcnica, precisa de cada componente.

3.8.1. El modelo de ManufacturaEl modelo de manufactura es el conjunto de documentos tcnicos que expresan las caractersticas del producto diseado a travs de especificaciones que permite la fabricacin del producto, desde la definicin de formas de cada componente que se requiera fabricar, hasta las dimensiones con lmites de tolerancia, los materiales que se emplean, la rugosidad de superficies, los eventuales tratamientos y recubrimientos superficiales, las condiciones de manejo y almacenamiento, las condiciones de inspeccin y pruebas funcionales, etc, toda la informacin necesaria para un producto de calidad.

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3.8.3. RestriccionesLa teora de acotacin incluye los conocimientos para asignar el tamao, la forma y la textura de las superficies de los objetos tcnicos producidos mediante los procesos industriales. La forma y los dibujos de detalle deben ser suficientemente claros y completos sin ambigedades, as como la acotacin de longitudes debe tomarse en cuenta todas las restricciones en sus diferentes orgenes.

Restricciones por cargas externas: Pueden ser mecnicas, trmicas, elctricas o qumicas. Restricciones espaciales: Con otras piezas, sistemas completos o con seres humanos (antropomtricos). Restricciones funcionales: Asociadas principalmente con el ensamble y el empleo de una interfaz. Restricciones por manufactura: Importancia entre lmites de tamao, exactitud, forma, textura y normalizacin. Restricciones por normalizacin: Consideraciones por piezas intercambiables, registros, etc. Restricciones legales: normalmente aplicados a todo tipo de diseo.

3.9. Metodologa para el Diseo en ConjuntoEsto solo es una recapitulacin sobre lo ya analizado con anterioridad.

Figura 3.9. Estructura de la Metodologa para el Diseo de Conjunto.

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1. 2.

Se consideran los componentes que forman parte del sistema mecnico. Definicin de procesos de fabricacin y materiales en el producto para el proceso de diseo.

3. 4. 5. 6. 7.

Tomar en cuenta todas las restricciones y limitantes. Funcionalidad con el menor nmero de piezas. Revisar y en su caso corregir las soluciones dadas a diferentes interfaces. Consideracin de componentes sometidas a cargas. Revisin entre el trabajo de diseo y las metas establecidas.

Las consideraciones anteriores, son los fundamentos y argumentos bsicos necesarios para su aplicacin en el desarrollo del efector final de ventosa por vaco, en los puntos siguientes se desenvuelven de manera explicita de acuerdo con lo descrito.

3.10. Metodologa QFD (Aplicacin sobre el diseo)En este captulo se presentan las caractersticas del diseo de un efector final de ventosa por succin, a travs de la aplicacin del QFD (Despliegue de Funciones de Calidad). Este marca los requerimientos necesarios, estableciendo las caractersticas de diseo mediante la interpretacin de la voz del cliente y permitiendo la definicin de metas y objetivos de diseo.

3.10.1. Identificacin del ClienteLa metodologa QFD permite identificar al cliente y/o clientes potenciales interesados en el diseo del efector final de succin.

El cliente y/o clientes es todo aquel que sea impactado por el proceso de paletizacin en productos con un peso mximo de 0.5 kg, aplicado a superficies no porosas y/o formas irregulares; entre algunos clientes se pueden sealar procesos en la industria:

Automotriz. Mobiliaria. Ingeniera espacial.

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En cada una de las industrias, existe la aplicacin de manipuladores robticos que realizan tareas por medio de herramientas de vaco.

3.10.2. Determinacin de los Requerimientos y Expectativas del ClienteEl diseo est basado en los requerimientos del manipulador robtico desarrollado por la Seccin de Estudios de Posgrado e Investigacin del Instituto Politcnico Nacional (SEPI-IPN).

-caractersticas que debe cumplir el diseo del producto-

El gripper de ventosa por succin, tendr la funcin de transportacin en plataformas sobre productos con forma plana o semiesfrica, y superficie no porosa; cuyo intervalo de presin de vaco sea ajustable, as como intercambiables las ventosas al mayor nmero posible en dimensiones, materiales y formas de acuerdo al ambiente donde se desempee con una carga mxima de 500gr.

En la mayora de los procesos de manufactura, existe la necesidad de transportar productos de un lugar a otro, especficamente en una clula de manufactura, el desplazamiento de elementos de un pallet (plataforma) a otro por medio de manipuladores robticos. Asimismo, los productos tienen que ser transportados con mucho cuidado debido a la fragilidad en el manejo.

Para el diseo del efector final de ventosa por succin de acuerdo a lo anterior, es necesario analizar informacin sobre requerimientos solicitados para tener un desarrollo factible durante la aplicacin de la metodologa planteada con anterioridad.

De acuerdo a la informacin obtenida de manera solicitada, se observaron caractersticas sobre el producto, tambin se identificaron en catlogos los diversos tipos de efectores finales con caractersticas comunes, adems otra informacin solicitada son catlogos sobre la tecnologa de vaco.

La informacin es recopilada y clasificada segn su importancia, siendo utilizada durante el desarrollo.

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Tabla. 3.1. Determinacin de los Requerimientos y Expectativas del Cliente.

REQ UERIMIENTOSA B C D E F G H I J K L M El gripper sea lo ms ligero posible. Permita el cambio de ventosas en dimetro y tipo. Sea fcil de reparar. Sostenga la pieza de trabajo en la suspensin de energa. Sea de costo econmico. El mantenimiento sea fcil en cada uno de sus componentes. El gripper debe asegurarse bajo condiciones de aceleracin mxima en un tiempo corto del proceso. Tenga agarre en algunas superficies con porosidad mnima. Tenga agarre en superficies con forma planas y/o semiesfrica. Sea un equipo seguro. La fabricacin y el ensamble sean fciles. El gripper sea intercambiable y no permanente en el plato del manipulador. Tenga sensores de accionamiento y posicionamiento en la clula de trabajo. Use una interfase mecnica. Maneje un Intervalo de vaci para superficies frgiles. Sea rgido para mantener la exactitud del robot y reducir las vibraciones. Tenga estabilidad (centro de masa). Use una interfase elctrica. Use una interfase neumtica. Sea resistente a la corrosin. Se mantenga libre de impurezas ambientales de trabajo. Tenga fuentes de energa suficiente. Sea fcil de instalar. Sus dispositivos, accesorios y repuestos sean econmicos. Tenga tiempo mnimo de fabricacin, ensamble y prueba. Utilice aire comprimido como fluido.

QUE

N O P Q R S T U V W X Y Z

AA Tenga una vida til mayor a 5000 ciclos. AB Tenga un rango de temperatura a operar de 10 a 50 C. AC La mayora de las piezas sean reciclables.

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En la tabla 3.1. Se especifican todos aquellos requisitos y expectativas del cliente sobre lo que espera obtener en el producto en cuestin, por lo que agrupar segn el tipo, definir aun ms los requerimientos que son obligatorios durante el diseo y ponderar a los que son deseables.

3.10.3. Clasificacin de los Requerimientos DESEMPEO FUNCIONAL A. El gripper sea lo ms ligero posible B. Permita el cambio de ventosas en dimetro y tipo. D. Sostenga la pieza de trabajo en la suspensin de energa. G. El gripper debe asegurarse bajo condiciones de aceleracin mxima en un tiempo corto del proceso. H. Tenga agarre en algunas superficies con porosidad mnima. I. Tenga agarre en superficies con formas planas y/o semiesfricas. J. Sea un equipo seguro. N. Use una interfase mecnica. O. Maneje un Intervalo de vaco para superficies frgiles. P. Sea rgido para mantener la exactitud del robot y reducir las vibraciones. Q. Tenga estabilidad (centro de masa). R. Use una interfase elctrica. S. Use una interfase neumtica. T. Sea resistente a la corrosin. U. Se mantenga libre de impurezas ambientales de trabajo. Z. Utilice aire comprimido como fluido. AA. Vida til mnima mayor a 5000 ciclos. AB. Tenga un rango de temperatura a operar de 10 a 50 C. AC. La mayora de las piezas sean reciclables.

LMITE DE ESPACIO M. Tenga sensores de accionamiento y posicionamiento en la clula de trabajo. V. Tenga fuentes de energa suficiente. W. Sea fcil de instalar.

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CONSERVACIN C. Sea fcil de reparar. F. El mantenimiento sea fcil en cada uno de sus componentes. L. El gripper sea intercambiable y no permanente en el plato del manipulador.

TIEMPO Y. Sea el tiempo mnimo de fabricacin, ensamble y prueba.

COSTO E. sea de costo econmico. X. sus dispositivos, accesorios y repuestos sean econmicos.

MANUFACTURA K. La fabricacin y el ensamble sean fciles.

La clasificacin de los requerimientos est basada en su naturaleza, considerando especialmente aquellos como obligatorios, es decir, los que deben estar implcitos en el diseo del efector final, de acuerdo al mnimo de crterios para el diseo de un efector final.

La clasificacin permite identificar los requerimientos deseables, esto con la finalidad de determinar su importancia relativa y tomarlos en cuenta durante el diseo, esperando como resultado, un grado de satisfaccin mayor en el cliente.

En la tabla 3.2. se organizan todos los requerimientos y expectativas del cliente, sealando aquellos que son obligatorios y deseables, de acuerdo a su naturaleza. Se entiende como deseable, aquellos requisitos que se desean incorporar al diseo del producto, aportando correcciones y mejoras durante la definicin del modelo conceptual. El siguiente paso a elaborar, es separar el grupo de requerimientos deseables, y llevarlos a una definicin de importancia relativa entre cada uno de estos. As, la ponderacin resultante, se tomar en cuenta durante el desarrollo del producto.

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Tabla 3.2. Identificacin de Requerimientos de Calidad, Obligatorios y Deseables.DES OBLI REF RO1 RO2 RO3 RO4 RO5 RO6 RD1 RD2 RD3 RO7 RD4 RO8 RD5 RO9 RD6 RO10 RO11 RO12 RO13 RO14 RO15 RD7 RD8 RD9 RD10 RD11 RD12 RD13 RO16 92

REQUERIMIENTOS DE CALIDADEl gripper sea lo ms ligero posible. El gripper debe asegurarse bajo condiciones de aceleracin mxima en un tiempo corto del proceso. Integridad estructural Sea resistente a la corrosin. Utilice aire comprimido como fluido. Vida til mnima mayor a 5000 ciclos. Tenga un rango de temperatura a operar de 10 a 50 C. La mayora de las piezas sean reciclables. Sea rgido para mantener la exactitud del robot y reducir las vibraciones. Tenga estabilidad (centro de masa). Sea un equipo seguro. Permita el cambio de ventosas en dimetro y tipo. Sostenga la pieza de trabajo en la suspensin de energa. Atributos Maneje un Intervalo de vaco para superficies frgiles. Tenga agarre en superficies con forma planas y/o semiesfrica. Tenga agarre en algunas superficies con porosidad mnima. Se mantenga libre de impurezas ambientales de trabajo. Interfase con el Use una interfase mecnica. producto entra Use una interfase elctrica. Use una interfase neumtica. Tenga sensores de accionamiento y posicionamiento en la clula de trabajo. Tenga fuentes de energa suficiente. Sea fcil de instalar. Sea fcil de reparar. CONSERVACIN El mantenimiento sea fcil en cada uno de sus componentes. El gripper sea intercambiable y no permanente en el plato del manipulador. TIEMPO COSTO Sus dispositivos, accesorios y repuestos sean econmicos. MANUFACTURA La fabricacin y el ensamble sean fciles. Tenga tiempo mnimo de fabricacin, ensamble y prueba. Sea de costo econmico.

DESEMPEO FUNCIONAL

LIMITE DE

ESPACIO

Tesis de grado

No

Entra

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En la tabla 3.3. Se hace la separacin del grupo de requerimientos deseables.

Tabla 3.3. Identificacin de Requerimientos de Calidad Deseables.

REQUERIMIENTOS DESEABLESLa mayora de las piezas sean reciclables. Sea rgido para mantener la exactitud del robot y reducir las vibraciones. Tenga estabilidad (centro de masa). Permita el cambio de ventosas en dimetro y tipo. Maneje un Intervalo de vaco para superficies frgiles. Tenga agarre en algunas superficies con porosidad mnima. Sea fcil de instalar. Sea fcil de reparar. El mantenimiento sea fcil en cada uno de sus componentes. El gripper sea intercambiable y no permanente en el plato del manipulador. Tenga tiempo mnimo de fabricacin, ensamble y prueba. Sea de costo econmico. Sus dispositivos, accesorios y repuestos sean econmicos.

REFERNCIA RD1 RD2 RD3 RD4 RD5 RD6 RD7 RD8 RD9 RD10 RD11 RD12 RD13

3.10.4. Importancia Relativa de los Requerimientos de CalidadUna vez definido los requisitos de calidad obligatorios deseables, se llevan a un nivel de ponderacin, donde aquellos requerimientos obtienen una cuantificacin de la importancia relativa entre ellos, esto a travs de las siguientes expresiones:

C= Ir =

N ( N 1) Cantidad total de comparacin. 2 (+ ) x100 Valor relativo del requerimiento. C

Para tener el clculo se utilizan dos valores de comparacin.

(1). Significa que el requerimiento de comparacin es ms importante que los dems. (0). Significa que el requerimiento de comparacin no es ms importante que los dems.

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Tabla 3.4. Matriz de Importancia Relativa en los Requerimientos Deseables.

RD10

RD11

RD12

Deseables

RD13

RD1

RD2

RD3

RD4

RD5

RD6

RD7

RD8

RD9

Requerimientos

relativa (+) Ir(%)8,97 6,41 6,41 10,26 7,69 5,13 10,26 2,56 1,28 12,82 11,54 14,1 2,56 100

RD1 RD2 RD3 RD4 RD5 RD6 RD7 RD8 RD9 RD10 RD11 RD12 RD13

X 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 X 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 X 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 X 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 X 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 X 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 X 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 X 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 X 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 X 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 X 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 X 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 X TOTAL

7 5 5 8 6 4 8 2 1 10 9 11 2 78

5 7 7 4 6 8 4 9 10 2 3 1 9

As en la tabla 3.4 se determina el orden de importancia de los requerimientos deseables, es decir, que existen requisitos deseables ms importantes que otros. En concreto, el requerimiento RD10 tiene mayor nivel de importancia sobre los dems, siendo RD8 y RD13 aquellos con menor valor de importancia, de manera que el primero puede ser tomado en cuenta ms fcilmente que los dos ltimos.

3.10.5. Estudio Comparativo a Productos de la CompetenciaSe hace un anlisis de comparacin del producto en cuestin con aquellos elaborados por empresas que son lderes en el mercado. Esta se hace tomando en cuenta el producto en proyecto o elementos que componen el producto, desde elementos de ensamble y repuestos, hasta piezas fijas y maquinadas, tomando como criterio, cada requisito propuesto por el cliente, desde los obligatorios hasta los deseables.

importancia94

Importancia Orden de

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Tabla 3.5. Nivel de Satisfaccin.

54321

Clasificacin No satisface requerimiento. Ligeramente satisface requerimiento. Medianamente satisface requerimiento. En mayor parte satisface requerimiento. Totalmente satisface requerimiento.

Se seleccionaron compaas lderes en el mercado, de las cuales slo dos sern tomadas en cuenta, de acuerdo al rea geogrfica del mercado en que se encuentran y la variedad de productos que ofrezcan.

1. EOA SYSTEMS-Robot Automation. 2. ROBOTIC GRIPPER. 3. FESTO AG & CO. 4. AIMCO End Effectors. 5. S.A.S. AUTOMATION Ltd. 6. PARKER HANNIFIN CORPORATION-automation actuator division.

Seleccin factible:

A. FESTO AG & Co. B. PARKER HANNIFIN CORPORATION (Automation Actuator Division)\SMC.

Las compaas A y B fueron las seleccionadas de acuerdo a los crterios antes mencionados y se compara con el diseo del producto objetivo. Los argumentos bsicos son aquellos listados en la tabla 3.2, calificando en grado de similitud con aquellos propuestos en la tabla 3.5. En la tabla 3.6, se muestra el Benchmarking comparativo de las compaas seleccionadas A y B, contra el diseo propuesto (Efector Final de Ventosa por Vaco).

Tesis de grado

95

QFD

Tabla 3.6 Benchmarking Comparativo de los Requerimientos de Calidad.Nuestro

(BENCHMARKING COMPARATIVO)El gripper sea lo ms ligero posible. El gripper debe asegurarse bajo condiciones de aceleracin mxima en un tiempo Integridad estructural corto del proceso. Sea resistente a la corrosin. Utilice aire comprimido como fluido. Vida til mnima mayor a 5000 ciclos. Tenga un rango de temperatura a operar de 10 a 50 C. La mayora de las piezas sean reciclables. Sea rgido para mantener la exactitud del robot y reducir las vibraciones. Tenga estabilidad (centro de masa). Sea un equipo seguro. Permita el cambio de ventosas en dimetro y tipo. Sostenga la pieza de trabajo en la suspensin de energa. Atributos Maneje un Intervalo de vaco para superficies frgiles. Tenga agarre en superficies con forma planas y/o semiesfrica. Tenga agarre en algunas superficies con porosidad mnima. Se mantenga libre de impurezas ambientales de trabajo. Interfase con el Use una interfase mecnica. producto Use una interfase elctrica. Use una interfase neumtica.

Cia. A

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

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

3 5 3 5 5 5 4 4 4 4 5 5 3 5 4 4 3 4 3

DESEMPEO FUNCIONAL

Entra

LIMITE DE

ESPACIO

Tenga sensores de accionamiento y posicionamiento en la clula de trabajo. Tenga fuentes de energa suficiente. Sea fcil de instalar. Sea fcil de reparar.

3 4 4 4 3 1 4 4 3 4 105

4 4 4 4 3 1 4 4 3 4 109

4 5 3 3 2 3 3 2 2 3 108

entra

No

CONSERVACIN

El mantenimiento sea fcil en cada uno de sus componentes. El gripper sea intercambiable y no permanente en el plato del manipulador.

TIEMPO COSTO MANUFACTURA

Tenga tiempo mnimo de fabricacin, ensamble y prueba. Sea de costo econmico. Sus dispositivos, accesorios y repuestos sean econmicos. La fabricacin y el ensamble sean fciles. TOTAL

Como se puede observar, la compaa B tiene alto nivel de satisfaccin sobre el producto, y nuestro diseo, queda en segundo lugar, debido a la disponibilidad en la materia prima procesada.

Tesis de grado

96

diseo

Cia. B

REQUERIMIENTOS DE CALIDAD

QFD

3.10.6. Traduccin de los Requerimientos y Expectativas de los Clientes en Trminos MesurablesEn base a los requerimientos, se tienen que llevar a un nivel de traduccin cuantificable, es decir, todos aquellos requerimientos hechos por el cliente hay que definirlos en trminos mensurables de ingeniera, de manera que se asociarn directamente con una unidad de medicin; Aquellos que no puedan ser asociados directamente a una unidad de medicin, lo harn con un significado explcito, donde se referir a la actividad que sta implica.

Tabla 3.7. Traduccin de los Requerimientos de Calidad a Requerimientos de Ingeniera.REFERENCIA

CANTDAD

DE CALIDADEl gripper sea lo ms ligero posible

DE INGENERIAPeso mximo permitido Peso mximo a levantar Wld Coeficiente de friccin mximo

RO1

0,5 0,5 0,6 5 1 2 118.1

N/A m/s m m/s N2

El RO2

gripper

debe

asegurarse

bajo

Velocidad mxima de desplazamiento Distancia mnima a recorrer Aceleracin mxima calculada Fuerza de levantamiento

condiciones de aceleracin mxima en un tiempo corto del proceso

RO3 RO4 RO5 RO6

Sea resistente a la corrosin Utilice aire comprimido como fluido Vida til mnima mayor a 5000 ciclos Tenga un rango de temperatura a operar de 10 a 50 C La mayora de las piezas sean Vida til Temperatura de operacin 5000 -10 a +40 3 ciclos C

RD1

reciclables Sea rgido para mantener la exactitud del robot y reducir las vibraciones. Tenga estabilidad (centro de masa). Sea un equipo seguro. Permita el cambio de ventosas en dimetro y tipo. Sostenga la pieza de trabajo en la suspensin de energa.

Elementos reciclables

piezas

RD2 RD3 RO7 RD4

Factor de seguridad min-ma

2 15-80

N/A mm

RO8

UNIDADkg kg 97

REQUERIMIENTO

REQUERIMIENTO

Tesis de grado

QFD

rea mnima-mxima de superficie de RD5 Maneje un Intervalo de vaco para superficies frgiles. contacto Presin Mnima Presin mxima RO9 Tenga agarre en superficies con forma planas y/o semiesfricas Tenga agarre en algunas superficies con porosidad mnima. Se mantenga libre de impurezas

0.00030.0009 7.05 28.19

m

2

Kpa kpa

RD6

RO10

ambientales de trabajo

RO11 Use una interfase mecnica RO12 Use una interfase elctrica RO13 Use una interfase neumtica. RO14 Tenga sensores de accionamiento y posicionamiento en la clula de trabajo. Fuente Elctrica de alimentacin RO15 Tenga fuentes de energa suficiente Fuente Neumtica de alimentacin RD7 RD8 Sea fcil de instalar Sea fcil de reparar. El mantenimiento lo puede realizar cierto RD9 El mantenimiento sea fcil en cada uno nmero de persona de sus componentes. Mantenimiento preventivo Equipo fcil de operar RD10 El gripper sea intercambiable y no permanente en el plato del manipulador. Tiempo mximo de acoplamiento: Fabricacin del prototipo Tenga tiempo mnimo de fabricacin, ensamble y prueba. Ensamble Prueba Equipo y herramienta sencilla y fcil de operar RD12 Sea de costo econmico. RD13 El costo mximo de fabricacin $15000 Pesos Pesos Pesos 45 3 1 1/2 Segundos Semanas Semana Semana 1 40 # Hr 2 l 127-220 V Nivel estndar de energa(ISA) 0-24 4-20 V mA

RD11

Sus dispositivos, accesorios y repuestos $ Mnimo sean econmicos $ Mximo Maquinado sencillo de las piezas de acoplamiento

RO16 La fabricacin y el ensamble sean fciles

El ensamble sea realizado por cierto nmero de personas.

3

#

Tesis de grado

98

QFD

Enseguida se listan (tabla 3.7), los requerimientos traducidos que se derivan de aquellos que no son directamente mensurables:

Sea resistente a la corrosin.-Implica: Seleccin de una proteccin anticorrosiva. Proteccin interna y externa de los conductos.

Utilice aire comprimido como fluido.-Implica: Humedad en el interior de los conductos. Filtro contra impurezas.

Sea rgido para mantener la exactitud del robot y reducir las vibraciones.-Implica: Propiedades del material para evitar la deformacin del efector final.

Tenga estabilidad.-Implica: Posicionamiento lo ms cercano al centro de masa en la pieza de trabajo.

Sea un equipo seguro.-Implica: Tenga un factor de seguridad dinmico de 8 en caso de aceleracin mxima. Tanque-compresor necesario para suministrar la presin requerida. Medidores de presin en el tanque y tubera. Tubera con el mnimo de conexiones y evitar cadas de presin considerables.

Sostenga la pieza de trabajo en la suspensin de energa.-Implica: Accesorio (vlvula check) para evitar la fuga del fluido.

Tenga agarre en superficies con forma planas y/o semiesfrica.-Implica: Superficie con una forma totalmente plana y lisa. Superficie con una forma semiesfrica cncava Superficie con una forma semiesfrica convexa. Superficie con forma plana inclinada no mayor a 20 .

Tenga agarre en algunas superficies con porosidad mnima.-Implica: Presin mxima necesaria para la sujecin de una pieza con mnima porosidad en la superficie.Tesis de grado

99

QFD

Ventosa adecuada para evitar al mximo fugas en la superficie porosa.

Se mantenga libre de impurezas ambientales de trabajo.-Implica: Utilice filtro para detener las partculas de polvo.

Use una interfase mecnica.-Implica: Permita el acoplamiento sin la intervencin del hombre.

Use una interfase neumtica.-Implica: Alimentacin a travs del fluido de aire. Conectores compatibles y dimensiones estndar.

Que tenga sensores de accionamiento y posicionamiento en la clula.-Implica: Dispositivo que indique el posicionamiento sobre la pieza. Interruptor de accionamiento para dar seal de sujecin.

Sea fcil de instalar.-Implica: No. de personas para la instalacin. Nivel tcnico como mnimo de escolaridad. Capacitacin previa.

La fabricacin y el ensamble sea fcil.-Implica: No. de personas para la fabricacin y ensamble. Nivel tcnico como mnimo de escolaridad. Capacitacin previa. Equipo y maquinaria suficiente.

Maquinado sencillo de las piezas de acoplamiento.-Implica: Materia prima maleable. Herramientas suficientes. Mnimo nmero de procesos de maquinado en la materia prima.

Tesis de grado

100

QFD

3.10.7. Plan de CalidadEsta calidad planificada est en relacin directa con el nivel que se quiere alcanzar en cada requerimiento, teniendo en cuenta la importancia que tiene cada una para el cliente, las valoraciones dadas por la organizacin y a los competidores.

Tabla 3.8. Identificacin de Requerimientos de Calidad, Obligatorios y Deseables.Cal.4 5 2 5 5 5 5 4 4 5 5 5 5 5 4 4 4 5 4 5 5 4 4 2 4 2 3 3 4

Plan de calidadEl gripper sea lo ms ligero posible. El gripper debe asegurarse bajo condiciones de aceleracin mxima en un tiempo corto del proceso. Integridad estructural Atributos Interfase con el producto entra Entra No LIMITE DE ESPACIO TIEMPO COSTO MANUFACTURA Sea resistente a la corrosin. Utilice aire comprimido como fluido. Vida til mnima mayor a 5000 ciclos. Tenga un rango de temperatura a operar de 10 a 50 C. La mayora de las piezas sean reciclables. Sea rgido para mantener la exactitud del robot y reducir las vibraciones. Tenga estabilidad (centro de masa). Sea un equipo seguro. Permita el cambio de ventosas en dimetro y tipo. Sostenga la pieza de trabajo en la suspensin de energa. Maneje un Intervalo de vaco para superficies frgiles. Tenga agarre en superficies con forma planas y/o semiesfrica. Tenga agarre en algunas superficies con porosidad mnima. Se mantenga libre de impurezas ambientales de trabajo. Use una interfase mecnica. Use una interfase elctrica. Use una interfase neumtica.

DESEMPEO FUNCIONAL

Tenga sensores de accionamiento y posicionamiento en la clula de trabajo. Tenga fuentes de energa suficiente. Sea fcil de instalar. Sea fcil de reparar.

CONSERVACIN El mantenimiento sea fcil en cada uno de sus componentes. El gripper sea intercambiable y no permanente en el plato del manipulador. Tenga tiempo mnimo de fabricacin, ensamble y prueba. Sea de costo econmico. Sus dispositivos, accesorios y repuestos sean econmicos. La fabricacin y el ensamble sean fciles.

Tesis de grado

101

QFD

3.10.7.1. Relacin de Mejora, Argumento de Venta e Importancia AbsolutaLa relacin de mejora expresa el grado de mejora de cada requerimiento, con base en la siguiente frmula:

Relacin de mejora =

Plan de calidad . . . . .(3.1) Nuestro producto

Esta relacin permite controlar la calidad planificada.

El argumento de venta permite introducir, en un anlisis, aquellos elementos que se consideran argumentos comerciales y que incrementan las ventas. Para esta calificacin se decide utilizar este factor de marketing:

1.5 Es un importante argumento comercial. 1.2 Es un argumento de menor importancia. 1 No supone un argumento de venta.

La importancia absoluta especifca el peso absoluto de cada requerimiento analizado, y se expresa en los siguientes trminos:

Importacia absoluta

Importacia = para el cliente X

Relacin de mejora X

Argumento de venta

. . . . . .(3.2)

Con estas expresiones se integra la ltima fase de la metodologa QFD para la obtencin de la Casa de la Calidad. En la tabla 3.9 se muestra cuales requerimientos pueden generar argumentos de ventas, es decir, elementos que son parte del producto diseado y que puede fabricarse como dispositivo e integrarse al mercado potencial.

Tesis de grado

102

QFD

Tabla 3.9. Identificacin de Requerimientos de Calidad, Obligatorios y Deseables.R.M A.V 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I.A 6.6 4 1.3 5 4 4 6.2 5 5 3.3 2 2 3 4 3.7 4 3 4 4 3 5.3 2.6 6 4.5 5.3

Relacin de mejora, Argumento de venta e importancia absolutaEl gripper sea lo ms ligero posible. El gripper debe asegurarse bajo condiciones de aceleracin mxima en un tiempo corto del proceso. Integridad estructural Sea resistente a la corrosin. Utilice aire comprimido como fluido. Vida til mnima mayor a 5000 ciclos. Tenga un rango de temperatura a operar de 10 a 50 C. La mayora de las piezas sean reciclables. Sea rgido para mantener la exactitud del robot y reducir las vibraciones. Tenga estabilidad (centro de masa). Sea un equipo seguro. Permita el cambio de ventosas en dimetro y tipo. Sostenga la pieza de trabajo en la suspensin de energa. Atributos Maneje un Intervalo de vaco para superficies frgiles. Tenga agarre en superficies con forma planas y/o semiesfrica. Tenga agarre en algunas superficies con porosidad mnima. Se mantenga libre de impurezas ambientales de trabajo. Interfase con el Use una interfase mecnica. producto Use una interfase elctrica. Use una interfase neumtica. Tenga sensores de accionamiento y posicionamiento en la clula de trabajo. Tenga fuentes de energa suficiente. Sea fcil de instalar. Sea fcil de reparar. CONSERVACION El mantenimiento sea fcil en cada uno de sus componentes. El gripper sea intercambiable y no permanente en el plato del manipulador. TIEMPO COSTO MANUFACTURA Tenga tiempo mnimo de fabricacin, ensamble y prueba. Sea de costo econmico. Sus dispositivos, accesorios y repuestos sean econmicos. La fabricacin y el ensamble sean fciles.

1,3 1 0.6 1 1 1

1.5 4.5 1.2 3.6

DESEMPEO FUNCIONAL

1.2 1.2 4.5 1 1 1.2 1 1 1.6 1 1 1 1.3 1.2 1.3

Entra

LIMITE DE

ESPACIO

1.2 1.5 7.5 1 1.3 1.3 1 1.3 0.6 1.5 1.5 1.3

3.10.8. Objetivos de diseoFinalmente, en la tabla 3.10. Se establecen las metas de diseo del efector final de ventosa por succin, estructurando la casa de la calidad o tambin llamado el grfico de planeacin, basndose en resultados de memoria de clculos.

entra

No

Tesis de grado

103

QFD

3.11. SumarioCabe sealar que lo ms importante de este captulo, es el desarrollo de la metodologa QFD, cada paso describe las metas de diseo a conseguir. El ejemplo ms claro es la tabla 3.10, ah se muestra cuales son los puntos importantes como:

Los requerimientos y expectativas del cliente. Los requisitos de ingeniera que se obtuvieron con la traduccin en trminos mensurables basado en lo anterior. El estudio comparativo o Benchmarking entre dos compaas lderes en el mercado y nuestro producto en diseo. La integracin de la planificacin de la calidad, es decir, la parte de la mercadotecnia sobre algunos elementos que tienen un potencial como

productos en el mercado. La representacin mediante la grfica de Pareto, sobre la importancia relativa de los requerimientos deseables. La relacin existente entre los requisitos del cliente y de ingeniera. Adems lo ms importante, los objetivos y metas de diseo en trminos cuantificables y dimensinales que terminan en una evaluacin tcnica entre las compaas seleccionadas y el producto diseado.

La casa de la calidad, se construye tomando los puntos ms importantes de cada paso desarrollado del QFD, arrojando como resultado una direccin en busca de la mejora, esto es, la viabilidad del producto en cuanto a diseo y satisfaccin hacia el cliente. Este grfico de la calidad es muy fcil de entender y de relacionar que se pretende conseguir, asimismo permite identificar en que punto es necesario hacer correcciones y aportar mejoras a la planeacin del producto. Esto abre paso de continuar con la construccin del modelo funcional, analizando cada requerimiento, generando conceptos y evaluando estos con detalle.

Tesis de grado

104

QFD

3.12. ReferenciasLiteratura [45] M. en C. Jorge Ramos Watanave, Curso de diseo mecnico IPN-ESIME-SEPI vol.1, vol. 2, vol. 3, vol. 4, 2000

Papers [46] Stephen Uselac Zen Leadership: The Human Side of Total Quality Team Management, Londonville, OH. Mohican Publishing Company, 1993. [47] Yoji Akao, Asahi University, QFD: Past, Present, and Future, International Symposium on QFD 1997. [48] [49] [50] Ayteco consultores S.L, Tabla de planificacin de calidad, QFD, Espaa, 2001. Concurrent Engineering and Simultaneous Engineering, A Common target dmayrh,2002. X. Ayneto, Ensayo y simulacin en un entorno de ingeniera concurrente, ST Mecnica aplicada, S.L. 1998. [51] [52] John R. Hattley, Ingeniera concurrente. Productivity Press, Ed. TGP-Hoshin, S.L. 1994. Research & innovation, S.L., Ingeniera concurrente, Centro de empresas de nuevas tecnologas, 2002.

Tesis de grado

105

DISEO CONCEPTUAL

el diseo conceptual de un efector final de ventosa por succin, describe paso a paso la obtencin del modelo funcional, la generacin de conceptos, su evaluacin y finalmente llegar al concepto de diseo.

La aplicacin de la metodologa para

Tesis de grado

106

DISEO CONCEPTUAL

4.1. Diseo Conceptual 4.1.1. Clarificacin del ProblemaEl problema consiste en disear un efector final de ventosa por succin, para procesos de transportacin. La particularidad que presenta el diseo es que cubra en lo posible, una compatibilidad con el mayor nmero de accesorios (ventosas) en su variedad de materiales y dimensiones estndar. Como primera etapa se deber disear un modelo cuyas caractersticas estn sealadas en el grfico de despliegue de funciones de calidad (QFD); la casa de la calidad, donde las unidades de medida estn establecidas en el Sistema Internacional. El efector final tendr la capacidad de trabajar con una, dos o tres ventosas segn la necesidad del proceso. La seleccin de algunos componentes de la tecnologa de vaco estar determinada por los resultados del diseo de acuerdo a la evaluacin tcnica de ingeniera.

4.1.2. Funcin Global de Servicio del ProductoLa funcin global de servicio del sistema en el proceso de diseo, describe el papel a desempear del mismo, es decir la capacidad que tiene para realizar cada elemento o el conjunto del sistema [45] la cual queda definida de la siguiente manera:

Transformar la energa disponible de una fuente de aire comprimido en un trabajo mecnico de sujecin, a travs de la succin, por medio de un vaco, para levantar y transportar productos de un lugar a otro

El esquema de la funcin global es:

salidas Entradas Energa fludica Sistema: Efector final de ventosa por succin Energa mecnica Aire despresurizado

Aire a presin

Figura. 4.1. Diagrama Funcional de Mayor Nivel en el Sistema.

Tesis de grado

107

DISEO CONCEPTUAL

4.1.3. Lmites del ProductoEl establecimiento de lmites al sistema, forma parte del mismo, ya que no puede estar aislado, porque est restringido por el entorno que lo rodea, tanto con elementos fsicos como humanos y que estn con relacin al ciclo de vida del producto. En este caso, El efector final de ventosa por succin tendr interaccin con los elementos siguientes:

Conexiones instaladas en los extremos de las mangueras conductoras del aire a presin. Conexin de alimentacin de aire a presin. Aire comprimido. Medio ambiente (temperatura, humedad, residuos slidos). Instalacin. Mantenimiento. Reparacin. Espacio disponible

Retener partculas slidas Cambio de ventosas Aire comprimido Conexin A Reparacin Generar vaco silenciador Efector final de ventosa por succin Instalacin Trabajo mecnico Mantenimiento Espacio disponible Medio ambiente Intercambiador de herramientas

Figura 4.2. Lmite y Entorno del Sistema.

Tesis de grado

108

DISEO CONCEPTUAL

4.1.4. Funcin de ServicioEs la funcin que representa la utilidad o rol que desempean cada uno de los elementos en el conjunto.

A1 Admitir aire comprimido como fluido. A2 Generar vaco. A3 Expulsar aire despresurizado. A4 Realizar un trabajo mecnico. A5 Retener partculas slidas. A6 Resistir la corrosin. A7 Facilitar la instalacin. A8 Facilitar la reparacin. A9 Facilitar el mantenimiento preventivo. A10 Entrar en un espacio disponible. A11 Manipular el nivel de vaco. A12 Mantener el trabajo mecnico a falta de energa (aire comprimido). A13 Facilidad para compatibilizar con ventosas de mayor dimetro y tipo de material. A14 El intercambiador de herramientas con accionamiento de la interfase mecnica y elctrica, permitiendo l desacople del efector final con el plato de herramienta.

Representacin de las funciones de servicio.

A1: Admitir aire comprimido como fluido y A2 Generar vaco: Esta funcin tiene lugar entre el generador de vaco y en el puerto P (conexin A).A1 Efector final de ventosa por succin A2

Conexin A

Generar vaco

Figura 4.3. Funcin de Admisin de Aire Comprimido.

A3: Expulsar aire despresurizado: Esta funcin tiene lugar entre el generador de vaco y en el puerto R.A3 Conexin R Efector final de ventosa por succin

Figura 4.4. Funcin de Despresurizacin.

Tesis de grado

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DISEO CONCEPTUAL

A4: Realizar un trabajo mecnico y A5: Retener partculas slidas: Esta funcin se lleva a cabo entre el generador de vaco y en el puerto U.A4 Conexin U Retener partculas slidas Efector final de ventosa por succin

A5

Figura 4.5. Funcin de Trabajo Mecnico.

A6: Resistir la corrosinA6 Resistente a la corrosin Efector final de ventosa por succin

Figura 4.6. Funcin de Resistencia a la Corrosin.

A7: Facilitar la instalacin, A8: Facilitar la reparacin y A9: Facilitar el mantenimiento preventivo

Retener partculas slidas Cambio de ventosas

Efector final Generar vaco A8 Conexin A A7 A9 Instalacin Mantenimiento

Trabajo mecnico

Reparacin

Figura 4.7. Funcin de fcil instalacin.

A10. Entrar en un espacio disponible:Generar vaco Cambio de ventosas silenciador

Conexin A

Efector final de ventosa por succin Retener partculas slidas

Figura 4.8. Funcin de Entrar en Espacio Disponible.

Tesis de grado

110

DISEO CONCEPTUAL

A11: Manipular el nivel de vaco, A12: Mantener el trabajo mecnico a falta de energa (aire comprimido) y A13: Facilidad para compatibilizar con ventosas de mayor dimetro y tipo de material

Aire comprimido Generar vaco

Trabajo mecnico

Efector final de ventosa por succin Silenciador Cambio de ventosas Conexin A

Figura 4.9. Funcin de Servicio.

A14: Intercambiador de herramientas (interfase mecnica): Esta funcin implica que exista una interfase elctrica y mecnica para permitir el cambio de herramienta en el plato del manipulador.Aire comprimido Conexin A Mantenimiento Reparacin Intercambiador de herramientas acoplamiento silenciador Instalacin Trabajo mecnico

Espacio disponible

Efector final de ventosa por succin

Figura 4.10. Correlacin entre el Entorno del Sistema y el Lmite.

4.2. Definicin del Modelo FuncionalTomando las relaciones funcionales del sistema se describen aquellas funciones que son necesarias satisfacer de acuerdo a la jerarqua de la funcin en el sistema.

Tesis de grado

111

DISEO CONCEPTUAL

4.2.1. Anlisis Funcional Descendente (Modelo Funcional)En la aplicacin del anlisis funcional descendente, se seala grficamente las funciones del sistema, partiendo de lo general a lo particular, es decir, desde la funcin global de servicio en un primer nivel, hasta la traduccin de funciones complementarias en un segundo nivel de traduccin, o los que requieran de acuerdo a la complejidad del sistema.Presencia de aire a presin

Energa fludica Transformar la energa disponible de una fuente de aire comprimido en un trabajo mecnico de sujecin a travs de succin por medio de un vaco para levantar y transportar productos de un lugar a otro Energa mecnica Aire despresurizado

Aire a presin

Efector final de ventosa por succin

intercambiador de herramientas

Figura 4.11. Diagrama Funcional de Mayor Nivel para el Producto.

4.2.1.1. Primer Nivel de Descomposicin FuncionalEl primer nivel de descomposicin, no cumple con el objetivo de localizar las funciones complementarias, que son: x, y, z por lo que se pasa a un segundo nivel.Energa elctrica del Panel de control

Aire a presin Distribucin de la fuente neumtica(Seal elctrica para el accionamiento de la vlvula)

Aire a presin Efector final de ventosa por succin Conexion A1 Conexion A2 Energa Fludica Intercambiador de herramientas

Trabajo mecnico

Aire despresurizado

Energa Fludica

Trabajo mecnico

Figura 4.12. Primer Nivel de Descomposicin Funcional.112

Tesis de grado

DISEO CONCEPTUAL

4.2.1.2. Segundo Nivel de Descomposicin FuncionalDentro del segundo nivel de descomposicin funcional, an no se logra llegar al objetivo planteado en un principio con las 14 funciones de servicio. As que se prosigue con un tercer nivel de descomposicin.Presencia de seal elctrica

Conexin A1 Aire a presin Energa Fludica Admisin y Conduccin Aire a presin del aire a presin por la conexin A1 o A2 a Energa Fludica travs de una vlvula y una Conexin A2 seal elctrica

conduccin

Figura 4.13. Segundo Nivel de Descomposicin Funcional para la Distribucin de la Fuente Neumtica (Seal de Accionamiento de la Vlvula).

Mantenimiento

Retencin de partculas slidas Presencia de aire a presin como fluido Aire a presin Admisin de aire a presin Ajuste del nivel de vaco Trabajo mecnico

Fuerza de succin Energa Fludica C onvertir el aire a presin en presin de vaco Presin de vaco Fuerza

Ventosas de succin

Expulsa el aire a presin con velocidad supersnica

Silenciador Aire despresurizado

Figura 4.14. Segundo Nivel de Descomposicin Funcional para el Efector Final de Ventosa por Succin.

Tesis de grado

113

DISEO CONCEPTUAL

Presencia de aire a presin como fluido Aire a presin Admisin de aire a presin

Presencia de fuerza mecnica

Movimiento y Fuerza Trabajo mecnico Limitar y guiar el movimiento rectilneo

Energa Fludica

Convertir el aire a presin en un movimiento rectilneo

Transmitir el movimiento

Figura 4.15. Segundo Nivel de Descomposicin Funcional para el Intercambiador de Herramienta.

Como se puede observar, la complejidad de llegar a un tercer nivel de descomposicin, tienen que ser analizadas por separado y hallar las funciones complementarias.

4.2.1.3.

Tercer

Nivel

de

Descomposicin

Funcional

para

la

Distribucin de la Fuente Neumtica (seal de accionamiento de la vlvula)Funcin: Admisin, conduccin, y conexin de aire a presin al accionamiento de la vlvula mediante una seal elctricaPresencia de seal elctrica Presencia de aire a presin Aire a presin Aire a presin Fuerza fludica Admisin-conduccin del aire a presin y conexin a la vlvula de operacin Accin de distribucin del aire a presin a travs de la conexin A1 o A2 Fuerza fludica Conexin A1

Conexin A2

Conector y conduccin

Actuador

Figura 4.16. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional Admisin de Aire a Presin

Tesis de grado

114

DISEO CONCEPTUAL

4.2.1.4. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional para el Efector Final de Ventosa por SuccinFuncin: Admisin de aire a presinAire a presin Conexin del generador de vaco con la conexin de la manguera de alimentacin Conduccin del aire a presin a travs de la manguera hasta el generador de vaco (puerto P) Aire a presin

Conector

conductor

Figura 4.17. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional Admisin de Aire a Presin.

Funcin: Convertir el aire a presin en presin de vacoPresencia de aire comprimido Presencia de aire comprimido Aire a presin con velocidad supersnica Transformacin de la energa del aire comprimido en vaco Aire a presin

Aire a presin Energa fludica

Permitir que el fluido de aire a presin pase a travs de un tubo venturi para generar una presin de vaco y esta sea mayor a la presin atmosfrica.

Conversin Estrangulamiento

Figura 4.18. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional Convertir el Aire a Presin en Presin de Vaco.

Funcin: Presin de vacoPresencia de la conexin de la presin (-)

Aire a presin (-)

Conector del generador de vaco

Conducir la presin (-) hacia el ajuste de nivel de vaco

Aire a presin (-)

Fuerza

conector conductor

Figura 4.19. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional Presin de Vaco

Tesis de grado

115

DISEO CONCEPTUAL

Funcin: Ajuste de la presin de vacoPresencia de la presin (-)

Aire a presin (-)

Fuerza

Ajustar el nivel de vaco a travs de una compuerta

Conducir la presin (-) hacia el retensor de partculas slidos

Aire a presin (-)

Fuerza

manipulacin conductor

Figura 4.20. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional Ajuste de la Presin de Vaco.

Funcin: Retencin de las partculas slidasPresencia de la presin ( ) -

Aire a presin (-)

mantenimiento Retener las partculas por medio de un filtro Conducir la presin (-) hacia la ventosa de succin Aire a presin ( ) Fuerza

Fuerza

Filtracin Cconducto

Figura 4.21. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional. Retencin de las Partculas Slidas

Funcin: Ventosas de succinPresencia de la presin (-)

Aire a presin (-)

Conector del filtro hacia la ventosa de succin

Ventosa de succin de material, forma y dimetro diverso

Aire a presin (-) Fuerza

Fuerza

conector

compatibilidad

Figura 4.22. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional Ventosas de Succin.

Tesis de grado

116

DISEO CONCEPTUAL

Funcin: Fuerza de succinPresencia de la presin (-)

Aire a presin (-)

Fuerza

Sujetar una pieza de trabajo al contacto con Ventosa mediante una fuerza de succin generada por la presin negativa(vaco)

Energa mecnica

sujecin

Figura 4.23. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional Fuerza de Succin.

Funcin: Expulsa el aire a presin con velocidad supersnica y silenciadorPresencia de ruido Presencia de la conexin a la descarga

Aire a presin con velocidad supersnica

Reducir el nivel de ruido con que el fluido de aire a velocidad supersnica sale por la descarga

Conector del generador de vaco a descarga

Conducir el aire sin presin y sin ruido al exterior

Aire despresurizado

silenciador conector conector

Figura 4.24. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional Expulsar el Aire a Presin con Velocidad Supersnica y Silenciador

4.2.1.5.

Tercer

Nivel

de

Descomposicin

Funcional

para

el

Intercambiador de HerramientasFuncin: Admisin de aire a presinAire a presin Conexin de la manguera de alimentacin Conduccin del aire a presin a travs de la manguera hasta la entrada del pistn Aire a presin

Conector

Conductor

Figura 4.25. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional Admisin de Aire a Presin.

Tesis de grado

117

DISEO CONCEPTUAL

Funcin: Convertir el aire a presin en movimiento rectilneoPresencia de aire comprimido Presencia de aire comprimido

Aire a presin Energa fludica Contener la presin del aire comprimido Transformacin de la energa del aire comprimido

Fuerza mecanica Movimiento rectilneo

conversin contenedor

Figura 4.26. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional Convertir el Aire a Presin En Movimiento Rectilneo.

Funcin: Limitar y guiar el movimiento rectilneoPresencia de movimiento Presencia fuerza Lmite de carrera Fuerza mecnica Movimiento Detener y guiar el movimiento de avance o retroceso Resistir las fuerzas que interactan Fuerza movimiento

Resistir Limitador

Figura 4.27. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional Limitar y Guiar el Movimiento Rectilneo.

Funcin: Transmitir el movimientoPresencia de movimiento y fuerza

Fuerza mecnica movimiento Transferir fuerza y movimiento

Trabajo mecnico

transmisor

figura 4.28. Tercer Nivel de Descomposicin Funcional Transmitir el Movimiento.

Tesis de grado

118

DISEO CONCEPTUAL

Una vez que se describen las funciones complementarias en su nivel mas bajo, se analizan cada una de ellas.

Las funciones tcnicas y de servicio para el accionamiento de la vlvula (distribucin de la fuente neumtica) se describe a continuacin:

Admisin-conduccin de aire a presin Conectar la vlvula con la lnea de alimentacin neumtica Conducir el flujo de aire al interior de la vlvula

Distribucin de la lnea neumtica de alimentacin Distribucin Conectar la salida A1 para alimentacin neumtica al efector final de ventosa Conectar la salida A2 para alimentacin neumtica al intercambiador de herramientas

Resumiendo las funciones tcnicas y de servicio para el efector final de ventosa por succin, se describe a continuacin:

Admisin de aire a presin Conectar el generador de vaco con la manguera de alimentacin Conducir el flujo de aire al interior del generador de vaco Convertir el flujo de aire a presin en presin de vaco (presin negativa) Estrangular el paso del flujo de aire a presin a travs de un tubo venturi Convertir ese flujo de aire que sale del tubo venturi a velocidad supersnica en vaco Presin de vaco Conectar el puerto de vaco con el ajustador de nivel de vaco Conducir la energa de la presin negativa hacia el ajustador de nivel de vaco Ajustador del nivel de vaco Manipulacin del nivel de vaco en el ajustador de vaco Conducir el nivel de vaco al filtro Retencin de las partculas slidas Filtro de residuos slidos de tamao muy pequeo (partculas de Mantenimiento para el cambio de filtro polvo)

Tesis de grado

119

DISEO CONCEPTUAL

Conduccin del nivel de vaco hacia la ventosa de succin Conectar la ventosa con el filtro Compatibilidad en el mayor nmero de ventosas en dimensiones, tipo y forma hacia la conexin del filtro

Aire despresurizado Resistente a la corrosin Facilitar la instalacin Entrar en espacio disponible

Resumiendo las funciones tcnicas y de servicio para el intercambiador de herramientas que a continuacin se describe:

Admisin de aire a presin Conectar el actuador a la manguera de alimentacin Conducir el flujo de aire al interior del actuador Convertir el flujo de aire a presin en movimiento rectilneo Contener la presin del aire comprimido Convertir la energa de aire comprimido en movimiento rectilneo Limitar y guiar el movimiento rectilneo Detener el movimiento Resistir las fuerzas de movimiento Fijar el actuador Conectar el actuador con la cua Facilitar la instalacin Entrar en espacio disponible mecnico

4.3. Generacin de ConceptosLa generacin de conceptos es una tcnica que propicia la creatividad, la generacin de ideas y el planeamiento del problema a resolver con la aplicacin del Brainstorming.

Tesis de grado

120

DISEO CONCEPTUAL

4.3.1. Generacin de Conceptos para la Distribucin de la Fuente Neumtica (seal de accionamiento de la vlvula)Funcin: Admisin-conduccin de aire a presin a la vlvula a.- Para la subfuncin Conectar-conducir la vlvula con la lnea de alimentacin neumtica

a1. Conexin con la lnea soldada

a2. Conexin con la lnea sellada

a3. Conexin a lnea con conector roscado

a4. Conexin a presin con la lnea

Funcin: Distribucin de la lnea neumtica de alimentacin b.- Para la subfuncin distribucin

b1. Vlvula direccional triple de 2 vas accionamiento manual

b2. Vlvula direccional triple de 2 vas accionamiento a solenoide (electrovlvula)

c.- Para la subfuncin Conectar a A1 para alimentacin neumtica al efector final de ventosa

c1. Conexin con la lnea soldada

c2. Conexin con la lnea sellada

c3. Conexin a lnea con conector roscado

c4. Conexin a Presin con la lnea

d.- Para la subfuncin Conectar a A2 para alimentacin neumtica al intercambiador de herramientas

d1. Conexin con la lnea soldada

d2. Conexin con la lnea sellada

d3. Conexin a lnea con conector roscado

d4. Conexin a presin con la lnea

Tesis de grado

121

DISEO CONCEPTUAL

El resultado es obvio, una serie de ideas que apuntan a la solucin del problema, el total de ideas generadas arroja una cantidad de combinaciones correspondiente:

C = 4 x 2 x 4 x 4 = 128

4.3.2. Generacin de Conceptos para el Efector Final de Ventosa por SuccinFuncin Admisin de aire a presin e.- Para la subfuncin Conectar el generador de vaco con la manguera de alimentacin

e1. Conexin con rosca

e2. Conexin directa

e3. Conexin a presin

e4. Conexin con extensin y abrazadera

f- Para la subfuncin Conducir el flujo de aire al interior del generador de vaco

f1. Conector roscado

f2. Conector soldado f3. Conector a presin

f4. Conector con adhesivo

Funcin Convertir el flujo de aire a presin en presin de vaco (presin negativa). g.- Para la subfuncin Estrangular el paso del flujo de aire a presin a travs de un tubo venturi.

g1. Tubo venturi A.

g2. Tubo venturi B

Tesis de grado

122

DISEO CONCEPTUAL

h.- Para la subfuncin Convertir ese flujo de aire que sale del tubo venturi a velocidad supersnica en vaco.

h1. Presin negativa

Funcin Presin de vaco i.- Para la subfuncin Conectar del puerto de vaco con el ajustador de nivel de vaco

i1. Conector soldado

i2. Conector con adhesivo

i3. Conector a presin i4. Conector roscado

j.- Para la subfuncin Conducir la energa de la presin negativa hacia el ajustador de nivel de vaco

j1. Conexin con extensin y abrazadera

j2. Conexin a presin y roca

j3. Conexin con tubo soldado

j4. Conexin directa

Tesis de grado

123

DISEO CONCEPTUAL

Funcin Ajustador del nivel de vaco k.- Para la subfuncin Manipulacin del nivel de vaco en el ajustado de vaco

k1.Actuador de vaco ajustable

k2.Vlvula de paso

k3.Vlvula de dos vas

l.- Para la subfuncin Conducir el nivel de vaco al filtro

l1. Conduccin a travs l2. Conduccin a travs de una conexin con de una conexin con adhesivo extensin a presin

l3. Conduccin a travs de una conexin soldada

l4. Conduccin a travs de una conexin directa enroscada

Funcin Retencin de las partculas slidas m.- Para la subfuncin Filtro de residuos slidos de tamao muy pequeo (partculas de polvo)

m1. Filtro de vaco

n.- Para la subfuncin Mantenimiento para el cambio de filtron1. Sistema libre de mantenimiento(usodesecho) n2. Con mantenimiento peridico

n3. Automantenimiento

Tesis de grado

124

DISEO CONCEPTUAL

Funcin Conduccin del nivel de vaco hacia la ventosa de succin o.- Para la subfuncin Conectar la ventosa con el filtro

o4. Conexin directa o1. Conexin con compensador de longitud o2. Conexin con compensador de ngulo o3. Conexin con vstago de movimiento libre

p.- Para la subfuncin Conectar la ventosa con el filtro

p1. Ventosa rectangular

p2. Ventosa simple

p3. Ventosa con 1.5 convolucin

p4. Ventosa con 3.5 convolucin

q.- Para la subfuncin Material de la ventosaq1. Material de silicn q2. Material de poliuretano q3. Material de perbunan

Funcin Aire despresurizado

r1. Aire despresurizado al medio ambiente.

r2. Aire despresurizado a travs de un silenciador.

Tesis de grado

125

DISEO CONCEPTUAL

Funcin Resistente a la corrosins1. Usando materiales resistentes a la corrosin s2. Aislando el sistema s3. Aplicando algn recubrimiento

Funcin Facilitar la instalacint1. Sin usar herramientas t2. Con una sola herramienta t3. Con dos o ms herramientas

Funcin Entrar en espacio disponibleu1. Sistema flexible u2. Sistema rgido compacto

El total de ideas generadas d como resultado un nmero de combinaciones igual a:

C = 4x 4 x 2x1x 4x 4x3x 4x1x 3x 4 x 4x 3x 2 x3x 3x 2 = 31,850,495

4.3.3. Generacin de conceptos para el intercambiador de herramientasFuncin Admisin del aire a presin v.- Para la subfuncin Conectar el actuador neumtico con la manguera de alimentacin

v1. Conexin con rosca

v2. Conexin directa

v3. Conexin a presin

v4. Conexin con extensin y abrazadera

w- Para la subfuncin Conducir el flujo de aire al interior del actuador neumtico

w1. Conector roscado

w2. Conector soldado w3. Conector a presin

w4. Conector con adhesivo

Funcin Convertir el aire a presin en movimiento rectilneoTesis de grado

126

DISEO CONCEPTUAL

x- Para la subfuncin Contener la presin del aire comprimido

x1. Recipiente esfrico

x2. Recipiente cilndrico

y- Para la subfuncin Contener la presin del aire comprimido

y1. mbolo con sellos

y2. Diafragma

Funcin Limitar y guiar el movimiento rectilneo z- Para la subfuncin Detener las fuerzas de movimiento

z1. Tope mecnico interno

z2. Tope mecnico externo

z3. Con sensor

aa- Para la subfuncin Resistir las fuerzas de movimientoaa1. Vstago rectangular aa2. Vstago cilndrico aa3. Vstago

ab- Para la subfuncin Tipo de cilndro

ab1. Cilndro de simple efecto

ab2. Cilndro de doble efecto

ab3. Cilndro de doble vstago

Tesis de grado

127

DISEO CONCEPTUAL

ac- Para la subfuncin Fijacin del actuador

ac1. Fijacin por rosca ac2. Frontal con rosca anterior-posterior

ac3. Oscilante posterior

ac4. Por pies

ac5. Ajustable

ac6. Oscilante

ac7. Caballete

ac8. Soporte con caballete

ad- Para la subfuncin Conectar el actuador con la cua

ad1. Perno

ad2. Enroscado

ad3. Atornillado

Funcin Facilitar la instalacinae1. Sin usar herramientas ae2. Con una sola herramienta ae3. Con dos o ms herramientas

Funcin Entrar en espacio disponibleaf1. Sistema flexible af2. Sistema rgido compacto

El resultado de ideas generadas es un total de combinaciones correspondientes:

C = 4x 4 x 2 x 2x 3x3x3x8x3x3x 2 = 248,832

Tesis de grado

128

DISEO CONCEPTUAL

4.4. Evaluacin de ConceptosLa evaluacin de conceptos consiste en la seleccin del mejor concepto de diseo entre los que se generaron anteriormente, tomando como base la menor inversin en cantidad de recursos y la cual definir el producto.

4.4.1. Evaluacin Fundamentada en la Factibilidad del ConceptoLa evaluacin est basada en la experiencia y el conocimiento durante la vida profesional, descartando aquellos conceptos que de entrada se sabe no son factibles. La lista de los conceptos no factibles son:

-Distribucin de la fuente neumtica. a2. Conexin con la lnea soldada. a4. Conexin a presin con la lnea. c2. Conexin con la lnea soldada. c4. Conexin a presin con la lnea. d2. Conexin con la lnea soldada. d4. Conexin a presin con la lnea. Al hacer la primer evaluacin se puede observar que el nmero de combinaciones posibles se reduce a un total de 16.

-Efector final de ventosa e2. Conexin directa. f4. Conector con adhesivo. i2. Conector con adhesivo. k3. Vlvula de 2 vas. l2.Conduccin a travs de una conexin con adhesivo. n1. Sistema libre de mantenimiento. r1. Aire despresurizado al medio ambiente. s3. Aplicando un recubrimiento. t1. Sin usar herramientas. u1. Sistema flexible.

Tesis de grado

129

DISEO CONCEPTUAL

En la primera evaluacin se puede observar que el nmero de combinaciones posible se reduce a un total de 497664.

-Intercambiador de herramientas v4. Conexin con extensin y abrazadera. w4. Conector con adhesivo. x1. Recipiente esfrico. y2. Diafragma. aa3. Vstago tubular. ab3. Cilndro de doble vstago. ac3. Oscilante posterior. ac4. Por pies. ac5. Ajustable. ac6. Oscilante. ac7. Caballete. ac8. Soporte con caballete. ae1. Sin usar herramientas. af1. Sistema flexible. Las combinaciones posibles se reduce a un total de 1296.

4.4.2. Evaluacin Con Base en la Disponibilidad TecnolgicaTodos los conceptos que hasta este punto han permanecido como viables, tienen una implicacin con respecto a las tecnologas disponibles y experimentadas por lo que se hace una segunda evaluacin.

-Distribucin de la fuente neumtica. a1. Conexin con la lnea soldada. c1. Conexin con la lnea a presin. d1. Conexin con la empotrada.

Al hacer la segunda evaluacin se observa que el nmero de combinaciones posibles se reduce a 2. -Efector final de ventosaTesis de grado

130

DISEO CONCEPTUAL

e3. Conexin a presin. f2. Conector soldado. i1. Conector soldado. j4. Conexin directa. l3. Conduccin a travs de una conexin soldada. n3. Automantenimiento. s2. Aislando el sistema. t2. Con una sola herramienta. Al hacer la segunda evaluacin el nmero total de combinaciones se reduce a 9216.

-Intercambiador de herramientas v3. Conexin presin. w3. Conector a presin. z3. Con sensor.

aa1. Vstago rectangular ad3. Atornillado ae2. Con una sola herramienta. Al hacer la segunda evaluacin se observa que el nmero de combinaciones posibles se reduce a 64.

4.4.3. Evaluacin Fundamentada en los Requerimientos del ClienteEsta evaluacin se hace considerando la factibilidad tecnolgica directamente con los requerimientos del cliente, con el cual se obtiene una comparacin absoluta.

-Distribucin de la fuente neumticaTabla 4.1.Evaluacin para la Distribucin de la Fuente Neumtica Fundamentada en los Requerimientos del Cliente. Referencia b1 Concepto Vlvula direccional triple de 2 vas accionamiento manual. Requerimiento(s) que no cumple Use una interfase elctrica.

Tesis de grado

131

DISEO CONCEPTUAL

As solo se tiene, despus de la tercera evaluacin, un total de combinaciones posibles de acuerdo a los requerimientos del cliente con 1 variante.

Variante 1

Conceptos a3 x b2 x Figura 4.29. Matriz de Conceptos. c3 x d3 x

Por lo que se puede observar en la figura 4.29, la nica variante est formada por un conjunto de conceptos:

Variante 1=(a3-b2-c3-d3)

Por lo que la nica variante definida expresada en trminos escritos sigue como:

La fuente de alimentacin neumtica se conectar mediante un conector de montaje rpido a la entrada de la vlvula direccional triple de 2 vas accionada por solenoide (electrovlvula). Este dispositivo distribuir alimentacin al efector final y al

intercambiador de herramientas respectivamente; la salida A1, adems tendr una conexin de montaje rpido para alimentar al efector final de ventosa, y la salida A2 mediante una conexin de montaje rpido alimentar al intercambiador de herramientas.

-Efector final de ventosa

Tabla 4.2. Evaluacin del Efector Final de Ventosa Fundamentada en los Requerimientos del Cliente. Ref. e4 f3 g2 i3 j1 j3 k2 Concepto Requerimiento(s) que no cumple

Conexin con extensin y abrazadera. Sea fcil de instalar. Conector a presin. Tubo venturi B (generador de vaco). Sea fcil de instalar. Tenga una vida til mayor a 5000 ciclos. Maneje un Intervalo de vaco para superficies frgiles. Conector a presin. Sea fcil de instalar.

Conexin con extensin y abrazadera. Sea fcil de instalar. Conexin con tubo soldado Vlvula de paso. Sea fcil de instalar. Maneje un Intervalo de vaci para superficies frgiles.

Tesis de grado

132

DISEO CONCEPTUAL

l1

Conduccin a travs de una conexin con extensin a presin. Conexin con vstago de movimiento libre.

Sea fcil de instalar.

o3

El gripper sea lo ms ligero posible.

As solo se tiene, despus de la tercera evaluacin, un total de combinaciones posibles de acuerdo a los requerimientos del cliente con 36 variantes, de este valor de combinaciones posibles, puede elegir cualquiera, independientemente del concepto final ms viable, porque si se requiere se puede ofrecer al cliente dependiendo de su necesidad.

Todas las ideas generadas se pueden observar en la figura 4.30, la matriz de combinaciones de conceptos, sintetiza la posibilidad de elegir una variante distinta. Por ejemplo, se tabulan los 24 conceptos, hasta aqu filtrados de la e1 hasta u2. Se confrontan con las 36 posibles variantes antes calculadas.

Variantes

Conceptos e1 f1 g1 h1 i4 j2 k1 l4 m1 n2 o1 o2 o4 p1 p2 p3 p4 q1 q2 q3 r2 s1 t3 u2 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Tesis de grado

133

DISEO CONCEPTUAL 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Figura 4.30. Matriz de Combinaciones, Variantes y Conceptos.

Es decir, la Variante No.1 est compuesta por los conceptos (e1-f1-g1-h1-i4-j2-k1-l4-m1-n2-o1p1-q1-r2-s1-t3-u2), la Variante No.36 contempla los conceptos (e1-f1-g1-h1-i4-j2-k1-l4-m1-n2o4-p4-q4-r2-s1-t3-u2), y as sucesivamente.

La figura 4.30 muestra, cada variante que est formada por un conjunto de conceptos que son los siguientes:

Variante 1=(e1-f1-g1-h1-i4-j2-k1-l4-m1-n2-o1-p1-q1-r2-s1-t3-u2)

Por lo que la variante 1 expresada en trminos escritos sigue como:

La fuente de alimentacin neumtica A1 tendr una conexin con el generador de vaco mediante un conector de montaje rpido conduciendo el fluido a presin a travs del puerto P, este generador de vaco con principio del tubo venturi A, estrangular el paso del fluido a travs de la tobera de tal manera que este sale con una velocidad supersnica venciendo la presin atmosfrica y generando un vaco (presin -), en el puerto T del generador de vaco, donde el ajustador de nivel de vaco tendr una conexin directa con el puerto T a travs de un conector tipo montaje rpido, el ajustador de vaco tendr la manipulacin del nivel de vaco deseado a travs del actuador de vaco ajustable y el vaco se conducir a travs de un filtro con conexin directa tipo montaje rpido, donde retendr las partculas de polvo en el ambiente mayor a 80 m, permitiendo el mantenimiento peridico para el intercambio del filtro, adems tendr una

Tesis de grado

134

DISEO CONCEPTUAL

conexin con un compensador de longitud y una ventosa rectangular de silicn suficientemente resistente a una fuerza de levantamiento de 26 N; El aire despresurizado proveniente del puerto R se dejar libre al medio ambiente mediante un silenciador para reducir el ruido ambiental, cada elemento que constituye al efector final ser seleccionado con materiales resistentes a la corrosin, de fcil instalacin y con dos herramientas como mnimo para su instalacin dentro de un sistema rgido.

As, se desarrollan cada una de las variantes obtenidas que se describen con ms detalle en el ANEXO A.

-Intercambiador de herramientas

Tabla 4.3. Evaluacin del Intercambiador de Herramientas Fundamentada en los Requerimientos del Cliente. Referencia v2 w1 ac2 ad1 Concepto Conexin directa. Conector soldado. Frontal con rosca. Perno. Requerimiento(s) que no cumple Fcil de instalar. Fcil de instalar. Fcil de instalar. Fcil de instalar.

Solo se tiene, despus de la tercera evaluacin, un total de combinaciones posibles de acuerdo a los requerimientos del cliente con 4 variantes.

Variantes

Conceptos v1 w1 x1 y2 z1 z2 aa2 ab1 ab2 ac1 ad2 ae3 af2 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

1 2 3 4

Figura 4.31. Matriz de Combinaciones Variantes y Conceptos.

Por lo que se puede observar en la figura 4.31, cada variante est formada por un conjunto de conceptos que son los siguientes:

Variante 1=(v1-w1-x1-y2-z1-aa1-ab1-ac1-ad2-ae3-af2)

Tesis de grado

135

DISEO CONCEPTUAL

Por lo que la variante 1 expresada en trminos escritos sigue como:La fuente de alimentacin neumtica A2 tendr una conexin con el cilndro mediante un conector de montaje rpido conduciendo el fluido a presin hasta el recipiente, este recipiente cilndrico tendr la funcin pistn neumtico, un mbolo con sellos, con tope mecnico interno de vstago cilndrico y de simple efecto con avance de resorte y retroceso neumtico; se fijar con una sujecin frontal con rosca, en el vstago se enroscar una cua tomando en cuenta que sern necesarias dos herramientas como mnimo para instalacin en un sistema rgido compacto.

Variante 2=(v1-w1-x1-y2-z1-aa1-ab2-ac1-ad2-ae3-af2)

Por lo que la variante 2 expresada en trminos escritos sigue como:La fuente de alimentacin neumtica A2 tendr una conexin con el cilndro mediante un conector de montaje rpido conduciendo el fluido a presin hasta el recipiente, este recipiente cilndrico tendr la funcin pistn neumtico, un mbolo con sellos, con tope mecnico interno de vstago cilndrico y doble efecto con avance y retroceso neumtico; se fijar con una sujecin frontal con rosca, en el vstago se enroscar una cua tomando en cuenta que sern necesarias dos herramientas como mnimo para instalacin en un sistema rgido compacto.

Variante 3=(v1-w1-x1-y2-z2-aa1-ab1-ac1-ad2-ae3-af2)

Por lo que la variante 3 expresada en trminos escritos sigue como:La fuente de alimentacin neumtica A2 tendr una conexin con el cilndro mediante un conector de montaje rpido conduciendo el fluido a presin hasta el recipiente, este recipiente cilndrico tendr la funcin pistn neumtico, un mbolo con sellos, con tope mecnico externo de vstago cilndrico y de simple efecto con avance de resorte y retroceso neumtico; se fijar con una sujecin frontal con rosca, en el vstago se enroscar una cua tomando en cuenta que sern necesarias dos herramientas como mnimo para instalacin en un sistema rgido compacto.

Variante 4=(v1-w1-x1-y2-z2-aa1-ab2-ac1-ad2-ae3-af2)

Por lo que la variante 4 expresada en trminos escritos sigue como:La fuente de alimentacin neumtica A2 tendr una conexin con el cilindro mediante un conector de montaje rpido conduciendo el fluido a presin hasta el recipiente, este recipiente cilndrico tendr la funcin pistn neumtico, un mbolo con sellos, con tope mecnico externo de vstago cilndrico y doble efecto con avance y retroceso neumtico; se fijar con una sujecin frontal con rosca, en el vstago se enroscar una cua tomando en cuenta que sern necesarias dos herramientas como mnimo para instalacin en un sistema rgido compacto.

Tesis de grado

136

DISEO CONCEPTUAL

4.4.4. Evaluacin Fundamentada en Matrices de DecisinOtra etapa de evaluacin, es aquella basada en matrices de decisin, la comparacin de las variantes entre s que han pasado los filtros anteriores ahora lo harn con la base de comparacin a los requerimientos deseables, donde las variantes presentan una perspectiva de satisfaccin a todos los requerimientos del cliente.

-Efector final de ventosa

En la matriz de variantes y conceptos se puede observar que existen tres grupos con doce variantes cada uno, que a su vez presentan variantes en cada uno de ellos y que corresponden a la solucin propuesta por:

1. Conexin con compensador de longitud (variante 1-12). 2. Conexin con compensador de ngulo (variante 13-24). 3. Conexin directa (variante 25-36).

La decisin de utilizar un compensador de longitud, uno de ngulo o una conexin directa sin accesorio, y los cuales dependen de los factores siguientes