Sistemas de fabricación Flexible

Ingeniera de Sistemas y Automtica

Tecnologa de Fabricacin y Tecnologa de Mquinas

SISTEMAS DE FABRICACIN FLEXIBLE




ndice

Introduccin a los SFF Conceptos Bsicos Caractersticas de la Fabricacin Flexible Elementos de la Fabricacin Flexible El control de clulas de Fabricacin Seleccin de una clula flexible




INTRODUCCIN A LOS SFF

Dcada de los 80 : Cambio en polticas y sistemas de produccin Industrial

Menor tasa de crecimientoNuevas necesidadesExigencia de CalidadCompetencia MundialCiclo de vida cortoNuevas y sofisticadas Tecnologas

Fabricas convencionales Producto Estndar. Grandes SeriesExceso capacidad productivaImposibilidad atender peticiones variantes a costes razonables





COMO CONSEGUIR LA RENTABILIDAD DE LAS EMPRESAS EN ESTE ENTORNO?

Flexibilidad del producto y de los procesos de produccin. Diseo modular. Marquismo Reduccin tiempos de programacin. Automatizacin de almacenes.Manutencin. Flexibilidad mano de obra.

Calidad y fiabilidad del producto. Se desplaza la calidad al puesto de trabajo. 100% inspecciones,Crculos de Calidad

Predicibilidad y confiabilidad del producto. Controles predictivos y adaptativos

Integracin del producto, proceso y organizacin. Ingeniera concurrente





Reduccin de tiempos de respuesta para el lanzamiento de nuevos productos.

Tcnicas CAD_CAM. Prototipado rpido.

Eliminacin del gasto no estrictamente necesario. AutomatizacinReduccin mano de obraAumento utilizacin de equipos.JIT

Reduccin de los tiempos de preparacin y de espera. Estudio de procesosEstandarizacin

Automatizacin de los procesos. Aumento de la produccin global.





QUE JUSTIFICA LA IMPLANTACIN DE UN S.F.F.?

Mayor competitividad. Mayor calidad. Menores costes. Aumento de la variedad de piezas a fabricar. Reduccin del tamao de los lotes. Reduccin de los tiempos de reaccin. Reduccin de los tiempos de recorrido. Reduccin de las existencias. Aprovechamiento de las mquinas y los medios de servicio.




CONCEPTOS BSICOS

La Fabricacin Flexible permite que la produccin de una serie limitada de piezas obtenga las ventajas reservadas a la fabricacin de grandes series (Economa de Escala ).




CONCEPTOS BSICOS

DEFINICION

Por sistema de fabricacin flexible se entiende un grupo de mquinas-herramientas de control numrico enlazadas entre s mediante un sistema de transporte de piezas comn y un sistema de control centralizado. Para cada pieza a fabricar, se dispone de programas de piezas comprobados y memorizados en una estacin de datos central. Varias mquinas-herramientas CN diferentes (complementarias entre s) o similares (redundantes) realizan los mecanizados necesarios en las piezas de una familia, de manera que el proceso de fabricacin tiene lugar de modo automtico.

Los sistemas de fabricacin flexible son, por tanto, una combinacin de componentes ya existentes:

mquinas-herramientas sistema de transporte de piezas dispositivo de cambio de piezas y un sistema de control central




CONCEPTOS BSICOS

CELULA DE FABRICACION FLEXIBLE

Generalmente, por clula de fabricacin flexible se entiende una sola mquina, normalmente un centro de mecanizado o un centro de torneado, complementada con dispositivos para un funcionamiento, limitado en el tiempo, para el mecanizado completo de piezas sin la atencin del operario.




CONCEPTOS BSICOS

CELULA DE FABRICACION FLEXIBLE Condiciones de funcionamiento :

Existencias de piezas suficientes en forma de palets cargados o de almacenes de palets

Alimentacin automtica a la mquina desde el almacn de piezas.

Un dispositivo de supervisin de herramientas para el control de roturas o desgastes con requerimiento automtico de herramientas equivalentes.

Control dimensional de las piezas mecanizadas integrado en la mquina

Codificacin de los palets despus de la mecanizacin




CONCEPTOS BSICOS

LINEA DE FABRICACION FLEXIBLE

Varias mquinas con control numrico o clulas flexibles, se relacionan entre s mediante un sistema de transporte de piezas e identificacin de las mismas. En general disponen en lnea de almacenes de piezas y herramientas automatizados. Permiten la entrada al azar de gran diversidad de piezas y el software de gestin de lnea las asigna a la mquina ms adecuada. El microordenador que coordina la lnea realiza tambin funciones de planificacin y programacin de la produccin.

TALLER FLEXIBLE

Los sistemas de recepcin, inspeccin, almacenaje, transporte, mecanizacin, verificacin, montaje, inspeccin y distribucin, estn totalmente automatizados y coordinados por un ordenador central y a travs de los microordenadores satlites de cada funcin o taller.




CARACTERISTICAS DE LA FABRICACIN FLEXIBLE

Mecanizacin automtica. Cambio automtico de piezas y herramientas. Transporte automtico entre mquinas. Identificacin de piezas y herramientas. Autocorreccin de desviaciones. Gestin de mquinas, materiales y herramientas.

FUNCIONES DESARROLLADAS





CRITERIOS DE UTILIZACION Piezas similares, tamaos de lote medianos y relativamente grandes:

mquinas-herramientas no encadenadas. se ha de disponer de almacenes intermedios para las piezas en curso

Produccin lotes medianos de piezas diferentes,

centros de mecanizado.

Fabricacin de varias piezas distintas, tamaos de lote pequeos y los modelos varan constantemente,

Se requiere gran flexibilidad en el sistema de fabricacin





ELECCIN Y DISPOSICIN DE MQUINAS

SERIE

PARALELO

MIXTACombinacin de las dos anteriores





ELECCIN Y DISPOSICIN DE MQUINAS




ELEMENTOS DE FABRICACION FLEXIBLE

MATERIALES HERRAMIENTAS UTILLAJES DETECCION DEL DESGASTE DE HERRAMIENTAS SISTEMAS DE IDENTIFICACION DE HERRAMIENTAS ESTACIONES PARA EL PREREGLAJE DE HERRAMIENTAS SISTEMAS DE IDENTIFICACION DE MATERIALES ALMACENES MAQUINAS CORRECCIONES TERMICAS SISTEMAS DE DETECCION DE POSICION Y VELOCIDAD MAQUINAS DE MEDICION DE COORDENADAS TRIDIMENSIONALES MANIPULADORES Y ROBOTS





MATERIALES

En una fbrica flexible se disea el producto pensando en el proceso de fabricacin. Las piezas se agrupan en familias, tanto desde el punto de vista para la base de datos, como desde el punto de vista para la fabricacin de clulas flexibles

Tecnologa de Grupos en Ingeniera Tecnologa de Grupos en Fabrica Codificacin de piezas





HERRAMIENTAS

Gran cantidad de HerramientasDiversidad tipos de acoplamientoConcepto modular.

HERRAMIENTAS MODULARESAcoplamientoAdaptadorHerramienta





UTILLAJES

Para disminuir el tiempo de montaje de las piezas en mquinas se recurre en general a la palatizacin, sobre todo en los centros de mecanizado

UTILLAJES MODULARES Embridado automtico y flexiblePalets giratoriosFijaciones por una sola cara





DETECCION DEL DESGASTE DE HERRAMIENTASPor clculo terico

Por medicin del desgaste:

Directa: Medicin de la distancia entre la arista de la herramienta y la pieza (Sensor neumtico) Medicin de la superficie de desgaste con reflexin de un rayo lser. Captacin de la imagen de la herramienta y comparacin con el perfil sin desgaste.

Indirecta: Evolucin de las cotas mecanizadas de la pieza. Medicin de los esfuerzos de corte de la herramienta. Medicin del consumo de los motores.





SISTEMAS DE IDENTIFICACION DE HERRAMIENTAS

Cpsulas de cdigo fijo, cpsulas de cdigo programable, cdigo de barras, etc

ESTACIONES PARA EL PRERREGLAJE DE HERRAMIENTAS

Son estaciones especficas para determinar o medir los correctores de las herramientas, fuera de las mquinas de mecanizacin.





SISTEMAS DE IDENTIFICACION DE MATERIALES pticos

Por cdigos de barras Por identificacin de caracteres Por reconocimiento de formas

MagnticosTarjetas magnticas Cpsulas Cintas





ALMACENESUno de los objetivos de la fabricacin flexible es la eliminacin de stocks, tanto de productos terminados como de materiales en curso de fabricacin o en bruto

JITPosicin determinadaPrimer hueco libre





MAQUINASDentro de una filosofa de fabricacin flexible las mquinas vienen caracterizadas por la flexibilidad en sus funciones; la flexibilidad es la capacidad de mecanizar piezas diferentes de manera automtica sin necesidad de una preparacin previa por parte del operario

FUNCIONES NECESARIAS

Mecanizado Herramientas Piezas Funciones auxiliares

CORRECCIONES TERMICASLas mquinas pueden disponer de sensores que miden la temperatura de la herramienta y de la estructura de la mquina, y permiten corregir automticamente las desviaciones por dilataciones trmicas





SISTEMAS DE DETECCION DE POSICION Y VELOCIDADLas mquinas con control numrico disponen de captadores de posicin para determinar con precisin la posicin de la herramienta respecto a la pieza de forma automtica.

Captadores de posicinAnalgicos o digitalesAbsolutos o incrementalesDirectos o indirectosLineales o rotativos Captadores de velocidad

Dinamo Taquimtrica





MQUINAS DE MEDICION DE COORDENADAS TRIDIMENSIONALES

Son automticas con CNC. La mquina de medicin de coordenadas con CNC, puede estar dotada de los medios de manutencin, transporte e identificacin de piezasnecesarios para su funcionamiento desatendido. Las piezas se depositan, en general, en un almacn tampn de carruseles de palets para conseguir una uniformidad trmica con el ambiente de la mquina





TRANSPORTEEl sistema de transporte debe garantizar el movimiento de piezas entre las mquinas, es decir, entre sus elementos de carga y descarga, y entre stos y los almacenes.

Mantener el stock tampn en las mquinas herramientas de las clulas flexibles.

Establecer un sistema de transporte entre todas las mquinas y los almacenes en el caso de lneas flexibles





TRANSPORTEFUNCIONES Y EXIGENCIAS

Capaz, Fiable y con acceso aleatorioSeguridadCoste y capacidad de adaptacinGarantizar exactitud de mecanizado, posicionamiento y orientacinPosibilidad de recorridos de esperaManejo sencilloPosibilidad de ampliacin y complementacinMantenimiento y servicio sin interrupcin de proceso





TRANSPORTEORGANIZACION

Paso obligado

Paso de bsqueda

Paso hacia el objetivo

DIRECCIONAMIENTO DE PIEZAS

Amarre al paletLecturaEliminacin direccinDireccionamiento a siguiente proceso





TRANSPORTEELEMENTOS DE TRANSPORTE

Cintas Rodillos Cadenas Monorailes Birailes AGV

FiloguiadosGuiado pticoRadioguiadosNavegacin automtica





MANIPULADORES Y ROBOTSLos robots industriales tienen caractersticas parecidas a las mquinas CN pero una cinemtica muy diferente. Las reas de trabajo, las exigencias especficas y la programacin son, as mismo, muy diferentes.





MANIPULADORES Y ROBOTS

Construccin de los robots industrialesPropiedades de los robots industrialesControl de robots industrialesPropiedades de los controles para robotPosibilidades de aplicacin de los robots industrialesCriterios para la utilizacin de robot industriales





MANIPULADORES Y ROBOTSConstruccin de los robots industriales

Un robot industrial est formado por hasta seis grupos constructivos principales::

1-Mecnica/cinemtica





MANIPULADORES Y ROBOTSConstruccin de los robots industriales

2-Pinza o mano





MANIPULADORES Y ROBOTSPropiedades de los robots industriales

1-Unidades de manipulacin

2-Robots con control de puntos

3-Robots con control de trayectoria





MANIPULADORES Y ROBOTSControl de robots industriales

La condicin ms importante para la utilizacin rentable de robots industriales es su flexibilidad, es decir, su capacidad de adaptacin a tareas distintas. En los robots industriales esta propiedad viene determinada esencialmente por el control integrado y su programabilidad

Se distingue en base al control entre :

-Dispositivos de alimentacin sencillos -Robots de control por puntos -Robots con control de trayectoria -Robots de reproduccin





MANIPULADORES Y ROBOTSPropiedades de los controles para robot

Memoria de programas Estructura del programaProgramacin Conexiones lgicas Conexin de sensores





MANIPULADORES Y ROBOTSPosibilidades de aplicacin de los robots industriales

Manipulacin de materialCarga y descarga de maquinas herramientasSoldaduraPinturaetc





MANIPULADORES Y ROBOTSCriterios para la utilizacin de robot industriales

Ambiente nocivoTareas repetitivasSeguridadetc

Para los humanos :Preparacin de piezasControlVerificacionesSentido Comun




El CONTROL DE LAS CELULAS DE FABRICACION

Para que el conjunto de mquinas y elementos de manutencin y transporte trabaje automticamente, segn unos ciclos de operaciones previstos, hace falta un sistema de coordinacin y mando de toda la instalacin.

Estas funciones de gobierno, es decir, de operacin coordinada de todos y cada uno de los elementos, son las que se incluyen dentro del sistema de control formado por un conjunto de dispositivos electrnicos - hardware -unidos entre s mediante una red de comunicaciones y una serie de programas - software - de las distintas secuencias de operaciones a efectuar.




El CONTROL DE LAS CELULAS DE FABRICACION

FUNCIONES DEL CONTROL :

Identificar

Ordenar

Monitorizar

ReaccionarControl CNC

Control de transporte

Control DNC




SELECCIN DE UNA CELULA FLEXIBLE

Caractersticas a tener en cuenta en la seleccin :Caractersticas generales:

Tipo de mquina N de ejes N de ejes controlados simultneamente Velocidad de trabajo Potencias en cada eje Precisin y repetibilidad Volumen de trabajo

Caractersticas funcin herramienta: Capacidad del almacn Tiempo de cambio Deteccin de rotura Control de desgaste Identificacin Acoplamientos




SELECCIN DE UNA CELULA FLEXIBLE

Caractersticas a tener en cuenta en la seleccin :

Caractersticas funcin pieza: Dimensiones y pesos manejables Tiempo de cambio Previsin del posicionado Capacidad del almacn Medicin en mquina

Caractersticas de funcin auxiliares: Evacuacin de viruta Evacuacin de viruta Refrigeracin Mantenimiento preventivo Autodiagnosis Acceso a la mquina Seguridad

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