La Célula de Fabricación Flexible

Estación de la célula de manufactura flexible.

En esta ocasión hablaremos sobre una de las estaciones que forman parte de sistema de Manufactura Integrada por Computadora industrial (iCIM) que posee la Universidad Don Bosco de El Salvador, nos referimos a la célula de manufactura flexible y en particular veremos la aplicación del centro de maquinado CNC (Control Numérico por Computadora) para la fabricación de una pieza, que es la tapa de un robot de exploración de tuberías, sin la cual el robot móvil no podía funcionar y no estaba disponible como repuesto por parte del fabricante.

La célula de manufactura flexible que posee el laboratorio de iCIM consiste de dos segmentos (estación de alimentación al CNC de la empresa Festo y el Concept mill 105 de la empresa Emco). El primer segmento sirve para la alimentación de la máquina de procesamiento y el segundo es el centro de maquinado CNC. La manipulación de la pieza de trabajo la realiza el robot Mitsubishi RV-2AJ. El robot está montado sobre un eje lineal (articulación prismática), que expande el rango de operación del robot. Todas las posiciones necesarias pueden alcanzarse sin ningún problema, por medio de este eje lineal.

La materia prima está disponible en palés con 1 placa base o de compartimientos en la estación. Después del procesamiento, las piezas se colocan en sus posiciones de origen. Tres recepciones para palés están montadas en la placa de operación para la recepción de los palés.

El centro de maquinado procesa las placas base.

El control lo realiza la unidad de accionamiento del robot.

La comunicación entre la estación de alimentación al CNC y la unidad de accionamiento robótizada se da por medio de la interfaz Ria 1, donde los datos se colocan consecuentemente, antes de ser transferidos a la unidad de accionamiento, por medio de una interfaz especial.

La comunicación entre el centro de maquinado CNC y la unidad de accionamiento robótizada se da por medio de la interfaz Ria 2, donde los datos se colocan consecuentemente, antes de ser transferidos a la unidad de accionamiento, por medio de una interfaz especial.

La comunicación entre la unidad de accionamiento robotizada y la PC con el software de gestión de la producción CIROS Production se realiza por medio de Ethernet.
La comunicación entre la computadora que funciona como unidad de control del CNC y la PC con el software de gestión de la producción CIROS Production se realiza por medio de comunicación en serie punto a punto (RS-232).

Figura 1. Información general de la estación de la célula de manufactura flexible.

Construcción de una pieza utilizando el centro de maquinado CNC.

En este caso se va a fabricar una pieza que sirve de tapa a la cámara ORPHEUS Ex, dentro de ella se encuentra un sensor de posición que utiliza un potenciómetro que le permite saber al operador en que ángulo está la cámara cuando ésta se encuentra dentro de una tubería de aguas lluvias realizando una inspección. La cámara trabaja con un gas inerte para evitar alguna explosión dentro de ambientes que tienen atmósferas propensas a ello, la tapa presentaba grietas y debido a ello la cámara no se presurizaba y por lo tanto todo el sistema no funcionaba.

En la siguiente figura se resalta la pieza dañada en color amarillo.

Figura 2. Cámara ORPHEUS Ex.

Ya que el fabricante no ofrece la pieza de la tapa dentro de sus repuestos, la única forma de reparar la cámara era haciendo la pieza, por lo que fuimos contactados para realizar dicho trabajo.

1. El primer paso fue desmontar la pieza y quitar el sensor de posición angular

Figura 3. Desmontaje de la tapa de la cámara.

2. Luego se tomaron las medidas de la pieza original y se hizo un primer esquema en papel.

Figura 4. Primer esquema de la pieza.

3. El tercer paso fue digitalizar la pieza usando un software de diseño asistido por computadora (CAD) en nuestro caso utilizamos el software NX 8.0 de Siemens

Figura 5. Modelo en tres dimensiones de la pieza.

4. A continuación se realizó un prototipo rápido en una impresora 3D (En tres dimesiones) para comprobar las dimensiones de la pieza diseñada con respecto a la original.

Figura 6. Modelo en el formato de impresión en 3D.

Figura 7. Comprobación del ajuste de la pieza sobre la cámara.

5. El siguiente paso fue generar el código G para fabricar la pieza en el centro de maquinado Emco Concept Mill 105. Debido a que uno de los dos controladores CNC que tiene el centro de maquinado es el Sinumerik 840D de la empresa Siemens y el software NX 8 también tiene la herramienta de CAM (Manufactura Asistida por Computadora) con un post-procesador para generar código G para el controlador Simumerik, fue relativamente fácil crear el código G necesario para fabricar la pieza.

Figura 8. Generación del código G con ayuda de la herramienta de CAM del software NX 8.

6. Posteriormente se configuró el cero pieza en el centro de maquinado Concept Mill 105 de acuerdo a como se definió en el software CAM y se procedió a fabricar la pieza en un material más flexible que el original para evitar una nueva falla; primero se fabricó la cara de las cajeras (huecos) y luego se le dio vuelta a la pieza y se mecanizó la cara curva de la pieza.

Figura 9. Fabricación de la cara con las cajeras.

Figura 10. Fabricación de la cara curva.

7. Finalmente se colocó de nuevo el sensor de posición angular y se atornilló la tapa a la cámara.

Para comprobar el correcto funcionamiento del sistema de inspección de tubería, se montó la cámara ORPHEUS Ex en el Carro T 86 Ex con dispositivo elevador HEK 10 Ex, se llenó con gas inerte y se puso a funcionar controlándolo desde el Equipo de mando portátil BK 3.5.1

Figura 11. Sistema TV para alcantarillas funcionando correctamente luego de la reparación.

Conclusiones:

Las herramientas y el personal que posee el Instituto de Investigación e Innovación en Electrónica de la Universidad Don Bosco hacen posible el darle solución a los actuales problemas que presentan las instituciones y empresas regionales, además los estudiantes se benefician con los casos de estudio generados y el ingreso económico que ayuda a financiar a los estudiantes becados.