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TESINA
AUTOMATIZACIÓN DE LINEA DE PALETIZADO
QUE PRESENTA
C. Manuel Uriel Castañeda Peraza
EN CUMPLIMIENTO PARCIAL DE LA
ESTADÍA PRÁCTICA DE
INGENIERÍA MECATRÓNICA
ASESOR ACADÉMICO
Ing. Rolando Lizárraga Bañuelos
ORGANISMO RECEPTOR
IDTec Automatización
Mazatlán, Sin. 9 de Diciembre de 2016
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Diciembre 9, 2016
C. Manuel Uriel Castañeda Peraza
PRESENTE
Le comunico que la Unidad Académica de Ingeniería Mecatrónica le ha otorgado la
autorización para la impresión de su Tesina de Estadía Práctica cuyo título es:
“Automatización de línea de paletizado”
Y su contenido es:
I. Introducción
II. Marco teórico
III. Desarrollo del proyecto
IV. Conclusiones
V. Bibliografía
A T E N T A M E N T E
__________________________________________________
M.C. VICTOR MANUEL RODRÍGUEZ VELÁZQUEZ
DIRECTOR DE LA UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA
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Diciembre 9, 2016
M.C. VICTOR MANUEL RODRÍGUEZ VELÁZQUEZ
DIRECTOR DE LA UNIDAD ACADÉMICA INGENIERIA MECATRÓNICA
PRESENTE
Por medio de la presente notifico a Usted que en cumplimiento parcial de los
requerimientos de la Estadía Práctica, ha sido aprobado y aceptado para su impresión
el documento de Tesina del C. Manuel Uriel Castañeda Peraza, cuyo título es:
“Automatización de línea de paletizado”
Agradeciendo de antemano la atención prestada a la presente, quedo de Usted
__________________________________________
Ing. Rolando Lizárraga Bañuelos
Asesor académico de Tesina
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Diciembre 9, 2016
M.C. VICTOR MANUEL RODRÍGUEZ VELÁZQUEZ
DIRECTOR DE LA UNIDAD ACADÉMICA INGENIERIA MECATRÓNICA
PRESENTE
Por medio de la presente notifico a Usted que en cumplimiento parcial de los
requerimientos de la Estadía Práctica, ha sido aprobado y aceptado para su impresión
el documento de Tesina del C. Manuel Uriel Castañeda Peraza, cuyo título es:
“Automatización de línea de paletizado”
Agradeciendo de antemano la atención prestada a la presente, quedo de Usted
__________________________________________
Ing. Jorge Abraham Peña
Asesor Externo
IDTec Automatización
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Índice
I. Introducción. 1
1.1 Objetivos 1
1.2 Metas 1
II. Diseño mecánico 2
2.1 Estaciones de paletizado 2
2.2 Mesa alineadora 3
2.3 Conveyor 4
2.4 Herramienta del robot 5
III. Diseño eléctrico 6
3.1 Componentes eléctricos 6
IV. Robótica aplicada 14
4.1 Software de simulación 16
4.2 Programación 17
V. Conclusión 18
5.1 Bibliografía 18
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Índice de imágenes
Figura 1.1 Banco de Estación 3
Figura 1.2 Mesa alineadora 4
Figura 1.3 Conveyor 5
Figura 1.4 Herramienta de control 6
Figura 2.1 Allen-Bradley CompactLogix 8
Figura 2.2 POINT I/O 9
Figura 2.3 Driver Allen-Bradley PowerFlex 525 10
Figura 2.4 Terminales gráficos PanelView 11
Figura 2.5 software FactoryTalk View Machine Edition 11
Figura 2.6 Switches no administrados Ethernet Stratix 2000 12
Figura 2.7 Fuentes de alimentación eléctrica
de fuente conmutada de rendimiento 14
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Figura 3.1 Robot Manipulador 16
Figura 3.2 RoboGuide 18
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I. INTRODUCCION
IDTec es una empresa mecatrónica que posee capacidades de
Administración de Proyectos, Diseño, Programación, Fabricación y
Ensamble. En términos generales la actividad principal de IDtec es la
automatización implementado nuevas propuestas para los requerimientos
de calidad y performance de sus clientes.
De igual forma IDtec provee soluciones llave en mano, hasta
consideraciones especiales de desarrollo, las cuales incluyen las etapas de
diseño conceptual, mecánico, eléctrico, instrumentación y control,
fabricación, suministros de partes, comprobación y pruebas de aceptación
en sus instalaciones así como en planta y puesta en marcha en sitio.
1.1 Objetivos
Los objetivos de este proyecto son realizar de manera efectiva el
paletizado de las placas lo cual involucra la perfecta comunicación entre
PAC- robot y viceversa.
2.1 Metas
Entregar satisfactoriamente en tiempo y forma el proyecto al
cliente.
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II. MARCO TEORICO
Diseño Mecánico
En años recientes, en el campo de Ingeniería Mecánica se ha
manifestado una tendencia hacia requerimientos más estrictos de diseño
que respondan a los nuevos estándares y normas nacionales e
internacionales. Esto conlleva a la necesidad de crear sistemas mecánicos
más modernos y complejos de sistemas mecánicos que utilicen nuevos y
mejores materiales, con el objeto de obtener mejorar su desempeño y
reducir su costo. De esta manera IDtec elaboro sus propios diseños con la
finalidad de satisfacer las necesidades del cliente en cuestión de calidad y
performance de los cuales se hablaran a continuación.
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III. DESARROLLO DEL PROYECTO
1.1 Estaciones de paletizado
La estación de paletizado es el mecanismo que se encarga de transportar
las placas de plomo hacia afuera de la celda para su recolección. Para ser
esto posible se diseñó un mecanismo él cual cuenta con un motor mediante
un coplee en el rotor es conectado a un tornillo sin fin lo cual logra
producir el movimiento de desplace.
Figura 1.1 Banco estación para el traslado de las placas
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1.2 Mesa alineadora
Este mecanismo se encarga de acomodar los layer; estos son unas
láminas en las cuales se asientan los bloques de las placas, después el robot
los tomara para colocarlos en las estaciones de paletizado para su traslado.
Esta mesa cuenta con tres partes fijas y dos móviles las cuales están
conformadas por pistones accionados mediante electroválvulas realizando
así el alineamiento para su perfecto agarre
Figura 1.2 Mesa alineadora para el acomodo de los layer para la
formación de las camas de placas
1.3 Conveyor
Un conveyor o cinta trasportadora es un mecanismo el cual realiza un
movimiento continuo permitiendo asía el traslado de material de un punto
a otro, este puede estar elaborado por una banda de varia tipos posibles
como goma, plástico rodillos metálicos, cadenas, etc.
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Pueden estar elevadas, a nivel del suelo, con rampa de subida, bajada
etc.
En este caso se optó por utilizar el de cadenas por el tipo de material el
cual se trasportara, el componente principal usado para la elaboración del
conveyor es el PTR con el cual esta echa la estructura además de contar con
chumaceras, sprokets, cadenas, niveladores, tensores y guardas.
Figura 1.3 Conveyor el cual trasportara las placas
1.4 Herramienta del robot
La herramienta del robot será la encargada del traslado de las placas
hacia la estación de paletizado, esta herramienta fue diseñada con el
objetivo de facilitar el agarre y acomodo de las placas las cuales son
sujetadas por pistones y cuchillas lo cual le da un buen agarre impidiendo
así su posible caída. Otra parte de la herramienta es el sistema de succión
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conformado por cuatro ventosas encargadas de la recolección de los layer
para el formado de las camas para los bloques de placas.
Figura 1.4 Herramienta robot utilizada para el agarre de las placas
Diseño eléctrico
Para la elaboración del diseño eléctrico para este proyecto primeramente
se selecciona los componentes dependiendo de las actividades a realizar. A
continuación se presentaran los componentes a necesitar los cuales
incluyen de control y seguridad.
1.5 componentes eléctricos
PLC
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Un controlador lógico programable o PLC es una computadora
utilizada en la automatización industrial, para automatizar procesos, el
PLC está diseñado para señales de entrada y salida.
El PLC surgió a finales de los 60 como una solución mediante la nueva
tecnología de la electrónica para remplazar los sistemas de control
antiguos los cuales estaban basados en circuitos electrónicos en los cuales
se encontraban los sistemas de relés lógicos, interruptores y otros
componentes comunes utilizados para los sistemas de control lógicos.
El lenguaje de los antiguos PLC se basaban mediante el lenguaje
maquina pero este fue cambiado después pues el lenguaje ladder o de
escalera, los PLC más modernos pueden ser programados de varias
maneras tales como diagramas de contacto lenguaje Basic y C entre otro.
El PLC utilizado en este proyecto es un Allen-Bradley CompactLogix el
cual ya no se le define como PLC sino como PAC ya que posee una nueva
tecnología escalable, multidisciplinaria y habilitada para información. La
función principal del PAC en este proyecto es el control de entradas y
salidas que le entrega tanto los sensores como el control de motores y
actuadores neumáticos además de la comunicación con el sistema robótico.
Los controladores CompactLogix y Compact GuardLogix usan un
motor de control común con un entorno de implementación común para
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proporcionar control de aplicación de alcance medio en un entorno fácil de
usar. La estrecha integración entre el software de programación, el
controlador y los módulos de E/S reduce el tiempo y costo de
implementación en la puesta en marcha durante el funcionamiento normal.
Esta homogeneidad brinda la integración rentable de una máquina o
aplicación de seguridad a un sistema de control a nivel de toda la planta
porque integra las capacidades de seguridad, movimiento, discreción y
variadores en un solo controlador.
Figura 2.1 Allen-Bradley CompactLogix controlador principal de la
línea de producción
Módulos POINT I/O
Los módulos POINT I/O en este proyecto son utilizados como
componentes de seguridad ya que ofrecen E/S digitales y analógicas
especiales además cuentan con E/S de clasificación de seguridad Point
Guard, con uno a ocho puntos por módulo.
Puede combinar E/S estándar y de seguridad en el mismo sistema.
Diagnósticos completos y características configurables hacen que POINT
I/O sea fácil de aplicar.
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Características
El diseño modular le permite seleccionar independientemente las E/S,
el estilo de terminación y la interface de redes de comunicación
Los módulos se deslizan juntos para instalación, desinstalación y
mantenimiento más fáciles
El sistema de cableado extraíble permite ahorrar tiempo y dinero
durante la instalación y la resolución de problemas.
Diagnósticos completos y características configurables hacen que
POINT I/O sea fácil de aplicar.
La desconexión y reconexión con la alimentación conectada (RIUP)
permite reemplazar módulos mientras el sistema está en operación.
Montaje horizontal o vertical sin necesidad de reducción del régimen
nominal.
La recuperación automática del dispositivo (ADR) reduce el tiempo
improductivo.
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Figura 2.2 POINT I/O componente de seguridad
Driver Allen-Bradley PowerFlex 525
El PowerFlex 525 es un variador de velocidad utilizado en el proyecto
para el control de los motores el cual consta de 4 motores, el motor
principal el cual se encuentra en el conveyor y tres para las estaciones.
La nueva generación de estos variadores ya cuentan con comunicación
mediante Ethernet/IP, programación USB y características de seguridad.
Este variador ofrece alimentación eléctrica de 0.4 a 22 kW (0.5 a 30 Hp)
con clases de voltaje global de 100 a 600 V, son funcionales para una
variedad de opciones de control de motores. El variador de CA PowerFlex
525 funciona hasta temperaturas de 70 °C y es ideal para trasportadoras,
ventiladores, bombas y mezcladoras.
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Para la programación del PowerFlex 525 este se programa por
comandos los cuales son establecidos por el operador y de igual manera en
las especificaciones del motor.
Figura 2.3 Driver Allen-Bradley PowerFlex 525 utilizados para la
regulación de la velocidad de los motores a utilizar.
Terminales gráficos PanelView
El HMI o PanelView es utilizado principal mente para el monitoreo de
la celda al igual que el cambio de receta del material, el diseño de este es
elaborado mediante el software FactoryTalk View Machine Edition el cual
te permite crear tu aplicación.
Estas terminales ofrecen conectividad Ethernet y le permiten monitorear
aplicaciones desde ubicaciones remotas con conectividad VNC.
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Figura 2.4 Terminales gráficos PanelView utilizado para la
visualización del proceso
Figura 2.5 software FactoryTalk View Machine Edition para la
elaboración de la aplicación del panelview
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Switches no administrados Ethernet Stratix 2000
Los switches no administrados Ethernet son ideales para redes
pequeñas de control. Estos interruptores aptos para la industria no
requieren configuración y usan conexiones de cable simples para una
conexión sencilla con controladores basados en Logix.
Características
Ofrece una solución compacta y de bajo costo
Incluye la capacidad para negociar automáticamente los ajustes
de velocidad y duplex
Opera con alimentación eléctrica de 20 VCA o 24 VCC
Incluye detección automática de cruce de cables
Figura 2.5 Switches no administrados Ethernet Stratix 2000 utilizado
para la interconexión de los componentes
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Fuentes de alimentación eléctrica de fuente conmutada de rendimiento
Las fuentes de alimentación eléctrica de fuente conmutada de
rendimiento usan una tecnología que reduce considerablemente el tamaño
de la unidad y ofrece un aumento de la alimentación eléctrica del 150 %.
Atractivos y compactos, estos dispositivos altamente eficientes tienen
corriente de reserva suficiente disponible para arrancar incluso las cargas
más exigentes.
En este proyecto esta fuente de alimentación se encargara de alimentar a
los componentes que usan un voltaje de alimentación de 24 Vcd.
Estas son algunas características de esta fuente de alimentación.
Incluye salidas con clasificación entre 80 y 960 W (3.3 a 40 A a 24
VCC).
Incluye múltiples entradas monofásicas y trifásicas disponibles
para aplicaciones globales.
Proporciona los módulos de búfer para una función de refuerzo
contra cortocircuito al almacenar en búfer corrientes de carga durante
fallos típicos de la red eléctrica, eventos de conmutación o picos de carga.
Proporciona módulos de redundancia para administrar fuentes
de alimentación eléctrica dobles para alimentación eléctrica de respaldo.
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Figura 2.6 Fuentes de alimentación eléctrica de fuente conmutada de
rendimiento de 24 v para energizar los componentes
Robótica Aplicada
La robótica es una rama de la tecnología la cual se encarga de estudiar
el diseño y construcción de máquinas capaces de realizar tareas realizadas
por el ser humano al igual que es un conjunto de conocimientos teóricos y
prácticos que permiten realizar y automatizar sistemas basados en
articulaciones mecánicas y destinados a la producción industrial o sustituir
al hombre en muy diversas actividades.
Los inicios de la robótica se pudieron observar en los tiempos de la
industria textil cuando se inventó una maquina textil programable
mediante tarjetas perforadas.
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En 1954 se diseña el primer robot programable así continua hasta 1973
cuando se i
En la actualidad la robótica ha logrado grandes avances y se espera siga
evolucionando.
Clasificación de robots industriales
En el ámbito industrial existen varios tipos de robots los cuales se clasifican
dependiendo de las funcionalidades de estos a continuación se presentaran las
clasificaciones de los robots industriales.
Manipuladores
Son robots los cuales cuentan con un sistema mecánico multifuncional los
cuales cuentan con un sistema de control bastante sencillo de los cuales facilita
la manipulación del movimiento de sus elementos. Entre estos podemos
encontrar los siguientes:
Manual: es cuando el operador controla directamente al robot.
De secuencia fija: cuando la tarea se realiza con de forma constante no varia
De secuencia variable: cuando el trabajo puede sufrir algunos cambios en
los ciclos.
Este tipo de robots son recomendables cuando el trabajo a realizar es
sencillo r repetitivo.
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Figura 3.1 Robot manipulador utilizado en la mayoría de las industrias
Robot de repetición o aprendizaje
Son manipuladores que se limitan a repetir una secuencia de movimientos,
previamente ejecutada por un operador, haciendo uso de un controlador
manual, son los cuales se recrea el trabajo a realizar y el robot lo aprende y
posteriormente lo ejecuta.
Robots con control por computador
Son robots los cuales se programan por computador comúnmente suelen ser
microcontroladores.
En este tipo de robot el operario no necesita de la manipulación del robot el
programa del computador solo realizara el trabajo.
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Robots inteligentes
Son capaces de relacionarse con el mundo que les rodea a través de sensores
y tomar decisiones en tiempo real (auto programable).
5.1 Software de simulación
El robot que se utilizó para este proyecto fue el FANUC M-410ic/185 el
cual es un robot para paletizado diseñado especialmente para esta tarea.
Este robot cuenta con cuatro ejes los cuales le permiten lograr una alta
precisión, manipulación y velocidad en cargas de hasta 185 Kg.
este robot cuanta cuenta con un software el cual permite poder simular
tanto los movimientos como el proceso y programación del robot, este
software es el Robo GUIDE de igual manera perteneciente a la marca
FANUC, el cual es una gran herramienta ya que nos permite aprender y
simular la programación del robot sin correr ningún riesgo.
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Figura 3.2 RoboGuide utilizado para la simulación del robot
5.2 Programación
El lenguaje utilizado para la programación del robot es basado
mediante puntos los cuales el programador realiza manualmente y los
graba en el controlador. Registros; los cuales son variables dadas por el
programador. Y los registros de posición que al igual que los registros
son variables grabadas mediante puntos por el programador;
dependiendo de la tarea a realizar del robot quedara a decisión del
programador elegir el método más viable para la elaboración del
programa.
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IV. CONCLUSION
Actualmente gracias a los avances de la tecnología las industrias pueden
obtener cada vez mejores formas de mejorar sus procesos ya sea de
producción o de servicios y todo esto gracias a la automatización, ya que
con ella se buscan reducir tiempos y costos.
En este proyecto en particular se realizó un sistema de paletizado el cual
gracias al avance de la robótica existen ya robots especializados a los
diferentes tipos de tareas como lo es el FANUC M-410ic/315 empleando así un
excelente desempeño.
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V. BIBLIOGRAFIA
FANUC Robotics. (2009). Obtenido de FANUC Robotics: http://www.fanucrobotics.com.mx
IDtec automatizacion. (2010). Obtenido de IDtec automatizacion: http://www.idtec.com.mx
Road, W. H. (2010). FANUC Robotic Manual de estudiante Operacion de Robot.
RockWell Automation Allenb-Bradley. (2010).
Sendra, J. B. (2000). Automatas programables .
Solé, A. C. (2010). Instrumentacion industrial.
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