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Villa de Álvarez, Col., junio de 2013
Informe Técnico de Residencia
Profesional
Lijadora automática de bases para
reconocimientos en MDF
Leonid Alberto Ramos Nando
Ing. Mecatrónica
Asesor:
José Luis Rocha Pérez
2
Índice
Introducción ................................................ 4
Justificación ............................................... 5
Objetivos ................................................... 7
Objetivo general .......................................... 7
Objetivos Específicos ..................................... 7
Problemas a resolver ........................................ 8
Procedimiento y descripción de las actividades realizadas ... 9
Resultados, planos, gráficas, prototipos, maquetas,
programas, entre otros. .................................... 22
Conclusiones y recomendaciones ............................. 26
Competencias desarrolladas y/o aplicadas ................... 27
Referencias bibliográficas y virtuales ..................... 27
3
Índice de figuras
Ilustración 1 lijadora de cantos industrial japonesa. ............................ 10
Ilustración 2 lijadora de cantos industrial Alemana. ................................ 10
Ilustración 3 lijadora Alemana de modularas. ................................................. 11
Ilustración 4 lijadora Alemana de molduras industrial. ......................... 11
Ilustración 5 lijadora de cantos artesanal. .................................................... 12
Ilustración 6 diseño 3D lijadora semiautomática. ........................................ 13
Ilustración 7 diseño dimensiones lijadora automática. ............................ 13
Ilustración 8 diseño lijadora automática. ...................................................... 13
Ilustración 9 motor weg 1700 rpm. ............................................................................ 14
Ilustración 10 diagrama de conexión de motores a interruptores. ..... 15
Ilustración 11 estructura principal. .................................................................... 15
Ilustración 12 elementos plataforma motores. ............................................... 16
Ilustración 13 plataforma unida de motores. .................................................... 16
Ilustración 14 conmutador manual. ............................................................................ 17
Ilustración 15 lijadora semiautomática vista 1. .......................................... 17
Ilustración 16 lijadora semiautomática vista 2. .......................................... 18
Ilustración 17 alimentador lijadora automática. .......................................... 19
Ilustración 18 ajustador lijadora automática. ............................................... 19
Ilustración 19 tarjeta de control. ......................................................................... 20
Ilustración 20 tarjeta de relevadores con opto transistor. ................ 20
Ilustración 21 código de control. ............................................................................ 21
Ilustración 22 diseño interfaz de control. ...................................................... 21
Ilustración 23 lijadora semiautomática “el chato”. ................................... 22
Ilustración 24 lijadora semiautomática “el chato 1.0”. ......................... 22
Ilustración 25 prototipo lijadora automática “chato 2.0”. .................. 23
Ilustración 26 transmisión por cadena y Catarina. ..................................... 23
Ilustración 27 banda de alimentador chato 2.0. ............................................. 24
Ilustración 28 módulo de control. ............................................................................ 24
Ilustración 29 módulo de control chato 2.0. .................................................... 25
Ilustración 30 interfaz de control. ....................................................................... 25
4
Introducción
La empresa TSIDKENU registrada oficialmente como “Patricia
Nando Quintal” es una empresa dedicada a la elaboración y
venta de artículos de premiación. Dicha empresa se encuentra
ubica la dirección Arroyo los Trastes No.100-D en la colonia
Villas del Rio en Villa de Álvarez, Colima.
Dentro de las instalaciones de TSIDKENU se llevó a cabo el
proyecto “Lijadora automática para bases de reconocimientos
en MDF” el cual consiste esencialmente en el diseño y
construcción de un dispositivo mecatrónico capaz de realizar
el proceso de lijado requerido para la producción de bases de
reconocimientos en MDF, esto mediante la integración
sinérgica de áreas como microcontroladores, programación
avanzada, diseño avanzado, electrónica analógica, electrónica
digital y de potencia entre otras.
Actualmente el proceso de lijado es realizado por pura mano
de obra, es decir, sin ningún tipo de herramienta que
facilite esta tarea, ya que no se tiene la facilidad de
adquirir una, por lo que se ha planteado el objetivo de
construir un prototipo de dispositivo que automatice este
proceso.
El proyecto contemplo cinco partes fundamentales que son:
Un alimentador que previamente cargado, permita la
constante entrada de bases MDF al sistema de lijado.
Un ajustador de tamaño para el sistema de lijado.
Un sistema de lijado mediante cepillos que brinde un
acabado de calidad en las bases MDF.
Un módulo de control encargado de realizar el
accionamiento de todos los actuadores involucrados en el
sistema.
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Una interfaz hombre/máquina de fácil interacción con el
usuario, la cual permita al operador especificar el modo
de trabajo del sistema.
Justificación
Hoy en día existen procesos industriales de manufactura
realizados por el hombre que resultan ser múltiples tareas
demasiado pesadas y muy demandantes de tiempo, esfuerzo,
concentración y cuidado, que en realidad no deberían ser
tareas realizadas por las manos de un humano, ya que si un
humano realiza estas tareas siempre existirán riesgos tanto
en la integridad del personal como la calidad del producto
final, debido a factores como cansancio, fatiga, falta de
concentración, estrés, el ánimo de la persona, negligencia,
etc. Es aquí donde entra la automatización, ya que este tipo
de tareas corresponde a una máquina, no a un humano, al
existir una mayor eficiencia en el sector de maquinaria, se
lograra que una empresa industrial disminuya la producción de
piezas defectuosas, y por lo tanto aumente una mayor
calidad en los productos que se logran mediante la exactitud
de las maquinas automatizadas; todo esto ayudara a que la
empresa industrial mediante la utilización de inversiones
tecnológicas aumente su competitividad en un porcentaje
considerable con respecto a toda su competencia, ya que una
maquina no se cansa, no tiene conflictos emocionales, ni
fatiga que afecten en su rendimiento, además que puede
realizar la misma tarea más veces e menos tiempo, por lo que
aplicar la automatización ya no es un lujo sino una necesidad
para la industria.
La automatización a corto plazo puede resultar un gran gasto,
pero a largo plazo será una inversión muy conveniente que
ayudara a la misma empresa a crecer.
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Enfocándose en este proyecto, se pretende aplicar
automatización en el proceso de fabricación de bases para
reconocimientos, especialmente en el área del lijado, con la
finalidad de reducir tiempos tanto de mano de obra como de
producción, y aumentar la calidad del producto. Logrando así
obtener un poder de producción que permita cumplir con
pedidos mayores, lo cual hará crecer grandemente la empresa.
Sabiendo que hoy en día se tiene una capacidad de producción
limitada, a la que puede generar un hombre, y como se
mencionó, el lijado es una muy pesada tarea que no permite
tener una gran producción en poco tiempo, ya que el personal
poco a poco va bajando su rendimiento por la larga y
exhaustiva tarea que es la de lijado, se considera que con
una maquina automatizada se aumentara considerablemente esta
capacidad de producción.
TSIDKENU considera que la construcción de un dispositivo
mecatrónico encargado de realizar la tarea de lijado, dará a
la empresa bastantes beneficios como son el reducir tiempos,
aumentar cantidad de producción y además la calidad del
producto, ya que al ser esta una máquina, se encuentra libre
del factor fatiga o cansancio. Permitiendo así el crecimiento
de la empresa, generando más productos en menos tiempo.
Académicamente hablando, este proyecto resulta ser de grado
competitivo, en el que el estudiante involucrado tendrá que
poner a prueba todos sus conocimientos adquiridos durante su
formación como ingeniero mecatrónico en el Instituto
Tecnológico de Colima, brindando al joven estudiante la
oportunidad de adquirir una retroalimentación de sus
habilidades y conocimientos actuales desde un enfoque más
industrial y empresarial, teniendo como retos principales el
diseño del dispositivo, así como la construcción y control
del mismo. De tal forma que el estudiante podrá poner en
práctica su profesión.
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Objetivos
Como objetivo inicialmente se tenía general el Diseñar y
construir un solo prototipo de un dispositivo mecatrónico que
facilitara el proceso de lijado de las bases de MDF, conforme
pasó el tiempo y se avanzó más en el proyecto, los objetivos
fueron cambiando, quedando de la siguiente forma:
Objetivo general
Construir un sistema automático encargado de realizar la
tarea de lijado de las bases de MDF destinadas para los
reconocimientos.
Objetivos Específicos
Diseñar un dispositivo semiautomático de lijado de dos
cepillos.
Construir un dispositivo final semiautomático de lijado
de dos cepillos.
Diseñar un dispositivo automático de lijado de cuatro
cepillos con alimentador incluido.
Diseñar una tarjeta de control para un dispositivo
automático de lijado con alimentador incluido.
Diseñar una interfaz de control para un dispositivo
automático de lijado con alimentador incluido.
Construir un prototipo de dispositivo automático de
lijado para cuatro cepillos con alimentador incluido.
Construir una tarjeta de control para un dispositivo
automático de lijado con alimentador incluido.
Construir una interfaz de control para un dispositivo
automático de lijado con alimentador incluido.
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Problemas a resolver
Dentro de los problemas que se esperan resolver con el
proyecto, se tienen:
Poco poder de producción.
Largos tiempos de lijado.
Mala calidad del lijado.
Requerimiento de personal.
Gastos económicos por contratación de personal.
Gastos económicos por la constante capacitación del
nuevo personal.
Inversión de tiempo no disponible para capacitar
personal.
Riesgo de lesiones por la ejecución manual del lijado
en tiempos prolongados.
De los cuales con los resultado obtenidos se puede decir que
el poder de producción ha aumentado considerablemente,
teniendo que, lo que antes se realizaba en dos horas, ahora
con el dispositivo se realiza en quince minutos, reduciendo a
la vez los tiempos de lijado y la mala calidad del lijado.
Aun se requiere personal para realizar el proceso, ya que
dentro de los resultados finales solo se obtuvo concluido el
dispositivo semiautomático, sin embargo gracias a este
dispositivo se requiere menos personal y la capacitación
necesaria es mínima.
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Procedimiento y descripción de las actividades
realizadas
Para lograr este proyecto se realizaron las siguientes
actividades:
1.Conocer el proceso actual de fabricación de bases para
reconocimientos: conocer las herramientas que se usan, el
material (tamaño, peso, grosor), el área de trabajo, y
todas las variables que conlleva este proceso.
Se descubrió que el proceso de lijado era ejecutado en una
mesa de trabajo simple, colocando como único apoyo un tope
de madera con una presenta que detenía la base mientras se
lijaba manualmente por el personal.
2.Conociendo las variables del proceso se realiza una
búsqueda de información de productos existentes en el
mercado que realicen ya esta tarea.
Se encontraron varios modelos existentes en el mercado y
algunos productos de fabricación artesanal que realizan ya
la tarea de lijado, de cuales se pueden apreciar algunos en
las ilustraciones 1, 2, 3, 4 y 5.
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Ilustración 1 lijadora de cantos industrial japonesa.
Ilustración 2 lijadora de cantos industrial Alemana.
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Ilustración 3 lijadora Alemana de modularas.
Ilustración 4 lijadora Alemana de molduras industrial.
12
Ilustración 5 lijadora de cantos artesanal.
3.Con la información recopilada y tomando como referencia la
lijadora de la ilustración 4, se plantea una idea de
solución para automatizar.
4.Se dió a conocer la idea a un experto en el área (el dueño
de la empresa productora de reconocimientos) con la
finalidad de conocer su punto de vista, retroalimentar y
fortalecer el proyecto.
5.De acuerdo a la opinión de experto se realiza un plan de
trabajo para iniciar el diseño del dispositivo, o en este
caso particular, dos diseños uno de un dispositivo
terminado y otro de un prototipo para realizar pruebas.
Dichos diseños se pueden apreciar en las ilustraciones 6, 7
y 8.
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Ilustración 6 diseño 3D lijadora semiautomática.
Ilustración 7 diseño dimensiones lijadora automática.
Ilustración 8 diseño lijadora automática.
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6.A partir del diseño de la ilustración 6 se inicia la
primera etapa, que es, la construcción de un dispositivo
de lijado semiautomático de dos cepillos.
Esta primera etapa de dividió en siete partes que son:
Adquisición de motores.
Ilustración 9 motor weg 1700 rpm.
Compra de materia prima.
Con los motores disponibles se realizan:
Diseño de la estructura de soporte.
Diseño de la conexión de los interruptores de
control.
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Ilustración 10 diagrama de conexión de motores a interruptores.
Construcción de la estructura de soporte.
Ilustración 11 estructura principal.
16
Ilustración 12 elementos plataforma motores.
Ilustración 13 plataforma unida de motores.
Construcción del circuito de control.
17
Ilustración 14 conmutador manual.
Ensamble del dispositivo.
Ilustración 15 lijadora semiautomática vista 1.
18
Ilustración 16 lijadora semiautomática vista 2.
Pruebas.
7.Al terminar esta fase, la siguiente etapa fue comenzar la
construcción de un prototipo de un sistema de lijado 100%
automático, con la finalidad de tener una perspectiva más
amplia para un mejor diseño, ya que habría factores que no
se conocerían hasta no realizar la construcción del
prototipo.
Esta segunda etapa se dividió en cuatro partes que son:
Un alimentador que previamente cargado, permita la
constante entrada de bases MDF al sistema de lijado.
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Ilustración 17 alimentador lijadora automática.
Un ajustador de tamaño para el sistema de lijado.
Ilustración 18 ajustador lijadora automática.
20
Un módulo de control encargado de realizar el
accionamiento de los actuadores involucrados en el
sistema, y su respectivo código.
Ilustración 19 tarjeta de control.
Ilustración 20 tarjeta de relevadores con opto transistor.
21
Ilustración 21 código de control.
Una interfaz hombre/máquina de fácil interacción con
el usuario, la cual permita al operador especificar
el modo de trabajo del sistema.
Ilustración 22 diseño interfaz de control.
22
Resultados, planos, gráficas, prototipos, maquetas,
programas, entre otros.
Ilustración 23 lijadora semiautomática “el chato”.
Ilustración 24 lijadora semiautomática “el chato 1.0”.
23
Ilustración 25 prototipo lijadora automática “chato 2.0”.
Ilustración 26 transmisión por cadena y Catarina.
24
Ilustración 27 banda de alimentador chato 2.0.
Ilustración 28 módulo de control.
25
Ilustración 29 módulo de control chato 2.0.
Ilustración 30 interfaz de control.
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Conclusiones y recomendaciones
Se concluye que la Lijadora automática de bases para
reconocimientos en MDF, es un proyecto con futuro, ya que es
posible su fabricación gracias a que se cuenta con las
herramientas y tecnologías adecuadas.
En base al diseño final, junto con los conocimientos
adquiridos en la fabricación del prototipo, se pretende
realizar un producto final con mayor calidad aplicable 100%
en la industria.
Como retroalimentación se recomienda adquirir nuevos motores
para el sistema alimentador, así como también para el sistema
de ajuste, motores con mayor torque en ambas áreas que
permitan realizar sus tareas de forma eficaz.
Se conoció también que el proyecto tiene grandes
posibilidades de mejorar, considerando un crecimiento en
expansión para abarcar otras tareas como el moldurado y
corte. En otras palabras este proyecto da inicio a la
posibilidad de tener un proceso 100% automatizado en la
producción de bases, no solo para en el lijado, sino para
todo el proceso de fabricación.
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Competencias desarrolladas y/o aplicadas
Se considera que el estudiante participante en este proyecto
logró desarrollar competencias en las materias de:
Diseño avanzado.
Electrónica de potencia.
Electrónica digital.
Electrónica analógica.
Microcontroladores.
Programación avanzada.
Instrumentación.
Referencias bibliográficas y virtuales
Eduardo García Breijo, COMPILADOR C CCS Y SIMULADOR PROTEUS
PARA MICROCONTROLADORES PIC, Marcombo, S.A., 9788426714954,
1998.
Robert L. Mott, Diseño de elementos de máquinas, cuarta
edición, Pearson, 2002.
Mengual, Pilar, STEP 7. Una manera fácil de programar PLC de
Siemens. Primera edición, Alfaomega, 978-607-7686-55-2.
