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INTEGRACIÓN DEL ALMACÉN AL SISTEMA

FLEXIBLE DE MANUFACTURA.

TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES

DE ECATEPEC.

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO MECATRÓNICO.

PRESENTA:

MISAEL ROQUE SÁNCHEZ.

ELIZABETH ALICIA SUAZO MADRID

ECATEPEC, ESTADO DE MÉXICO, 2013.

REVISORES:

ING. MIGUEL ANGEL ANDRADE RÍOS.

ING.EDGAR VICENTE TORRES GONZALEZ.

ASESOR:

ING. ÁNGEL LAREDO MARTÍNEZ.

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3

INTEGRACIÒN DEL ALMACEN EN UN SISTEMA DE MANUFACTURA FLEXIBLE.

REPORTE TÈCNICO PRESENTADO POR: ROQUE SÁNCHEZ MISAEL.

TECNOLÒGICO DE ESTUDIOS SUPEIORES DE ECATEPEC.

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AGRADECIMIENTOS.

En primer lugar le doy infinitas gracias a dios que me dio la oportunidad de poder llegar hasta

aquí y realizar este sueño que anhelaba durante mucho tiempo atrás…..gracias papá dios.

En segundo lugar doy gracias a mis padres; Federico Roque Sánchez y Socorro Sánchez cruz por

su gran apoyo y cariño que recibí durante la carrera, sé que su cariño y amor durara toda la

vida…gracias papas.

En tercer lugar a mis hermanos María del Rosario Roque Sánchez, Rubén Roque Sánchez y

Cecilia Roque Sánchez, ellos que en su momento cada uno tuve un apoyo especial hacia

mi….gracias hermanos.

A mis niños; María Fernanda Romano Roque y Miguel Ángel Romano Roque que siempre

tengan hacia mí ese bonito cariño….gracias mis niños.

En este momento de mi vida agradezco la llegada de mi pareja Elizabeth Alicia Suazo Madrid,

que estuvo apoyándome para poder concluir este sueño….gracias flaquita.

A profesores, amigos y compañeros que dentro y fuere de la escuela ayudaron a terminar mi

carrera de ingeniería en mecatrónica… a todos ellos gracias.

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INDICE

INTRODUCCION ............................................................................................................................................. 7

OBJETIVO ....................................................................................................................................................... 7

JUSTIFICACION .............................................................................................................................................. 7

DESCRIPCION DE LA METODOLOGIA Y LA PROBLEMÁTICA A RESOLVER ..................................................... 8

CAPITULO 1: DESCRIPCION TECNICA DEL SISTEMA DE MANUFACTURA FLEXIBLE. ...................................... 9

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS FLEXIBLES DE MANUFACTURA .......................................................... 10

DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL SISTEMA DE MANUFACTURA FLEXIBLE POR ESTACIONES ......................... 11

ALMACEN ............................................................................................................................................ 11

ROBOT MOTOMAN ............................................................................................................................. 13

CENTRO DE MAQUINADO CNC ........................................................................................................... 14

CONTROL DE CALIDAD ........................................................................................................................ 15

EMPAQUETAMIENTO .......................................................................................................................... 16

CONVEYOR .......................................................................................................................................... 17

CAPITULO 2: DESCRIPCION TECNICA DEL SISTEMA A INTEGRAR. ............................................................... 18

CAPITULO 3: SOLUCION AL PROBLEMA DE INTEGRACION ......................................................................... 20

CONCLUSIONES ........................................................................................................................................... 43

REFERENCIAS. .............................................................................................................................................. 44

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INDICE DE FIGURAS

FIGURA 1. DIAGRAMA DE FLUJO PARA UNA INTEGRACIÓN ENTRE ALMACÉN-CONVEYOR.......................................... 8

FIGURA 2. DIAGRAMA DE FLUJO PARA UNA INTEGRACIÓN DEL SISTEMA DE MANUFACTURA FLEXIBLE. ................... 9

FIGURA 3. CONFIGURACIÓN DE LA RED PROFIBUS CON MÓDULOS INTELIGENTES. .................................................. 10

FIGURA 4. : ALMACÉN DE MATERIA PRIMA. ............................................................................................................... 12

FIGURA 5. DIAGRAMA ROBOT MOTOMAN UPJ. ......................................................................................................... 13

FIGURA 6. CENTRO DE MAQUINADO EMCO PC TURN. ............................................................................................... 14

FIGURA 7. CONTROL DE CALIDAD................................................................................................................................ 15

FIGURA 8. ROBOT ADEPT COBRA TIPO SCARA ............................................................................................................ 16

FIGURA 9, SISTEMA DE TRANSPORTE CONVEYOR ....................................................................................................... 17

FIGURA 10. PARTES DEL ALMACÉN DE MATERIA PRIMA. ........................................................................................... 18

FIGURA 11. TABLA DE LA DESCRIPCIÓN DE LAS PARTES DEL ALMACÉN DE MATERIA PRIMA. ................................... 19

FIGURA 12. VENTANA DE PROGRAMA DE MSM 2103. ............................................................................................... 20

FIGURA 13. PLATAFORMA DE TRABAJO ...................................................................................................................... 21

FIGURA 14. MESA DE TRABAJO ................................................................................................................................... 21

FIGURA 15. ROBOT ADEPT COBRA S800 ..................................................................................................................... 22

FIGURA 16. COLOCACIÓN DE SUJETADOR EN ROBOT ADEPT COBRA S800. .............................................................. 22

FIGURA 17. CONEXIÓN DE ENTRADAS Y SALIDAS DEL SUJETADOR AL ROBOT. .......................................................... 23

FIGURA 19. PIEZAS A MANIPULAR CON EL ROBOT ADEPT COBRA S800. ................................................................... 24

FIGURA 18. MESAS DE TRABAJO................................................................................................................................. 24

FIGURA 20. CÓDIGOS DEL PROGRAMA PARA MANIPULACIÓN DEL ROBOT ADEPT COBRA S800. ............................. 25

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INTRODUCCION

Este documento es un análisis que define las propiedades que integran un sistema de

manufactura en tiempo real. Se desarrollan un conjunto de conceptos teóricos de tiempo real

aplicables a un proceso de manufactura flexible automatizado que sirven para mantener las

especificaciones de los productos y los requerimientos de la línea de producción CNC EMCO PC

TURN (maquinado mediante torno-fresadora). El sistema de manufactura flexible (SMF)

ubicada en el Tecnológico De estudios Superiores De Ecatepec está estructurado de la siguiente

manera:

1) Robot antropomórfico (motoman UPJ)

2) Robot cartesiano (almacén)

3) Riel con vehículos AGV (conveyor)

4) Robot adept cobra s800 (empaquetamiento)

.

Un Sistema de Manufactura Flexible (SMF) está dinámicamente interactuando con los

elementos antes mencionados, lo cual beneficia en la operación general cumpliendo con una

operación determinada, más adelante haremos una descripción rápida y técnica de los 4

elementos mencionados para integrar un sistema de manufactura flexible y por último en el

capítulo tres tendremos la integración del robot adept cobra s800 para el área de

empaquetamiento por medio del programa MSM 2103.

OBJETIVO

Configurar el Robot adept cobra s800 para poder resolver el algoritmo y poder

interactuarlo con el área de empaquetamiento.

JUSTIFICACION

En el sistema de manufactura flexible del tecnológico de estudios superiores de Ecatepec

muchos componentes como son electroválvulas, motores, botones pulsadores, de paro,

actuadores, sensores, etc., operan muy distantes de las computadores ó autómatas, por eso se

instala una unidad periférica descentralizada para que se puedan comunicar las diferentes

estaciones del sistema también debido a que el intercambio de información es voluminoso, se

utiliza la red PROFIBUS que ofrece una manera de programación estructurada esto quiere decir

8

que en cada PLC se realiza un programa para una tarea determinada e independiente sin

interferencia de datos, así se puede saber en qué momento emerge un problema a través de

módulos inteligentes permitiendo el envío y recepción de datos, de esta manera se puede

controlar e integrar el robot con el área de empaquetamiento.

DESCRIPCION DE LA METODOLOGIA Y LA PROBLEMÁTICA A RESOLVER

En la figura 1 se muestra un diagrama de flujo en donde se resuelve una manera de integrar el

almacén con el conveyor a través de la red profibus, teniendo en cuenta que se utilizan dos PLC

uno configurado como maestro (313C-2 DP) y otro como esclavo (314).

Figura 1. Diagrama de flujo para una integración entre almacén-conveyor.

PLC maestro (313.DT)

Robot cartesiano (almacén)

PLC esclavo (314)

Conveyor

9

CAPITULO 1: DESCRIPCION TECNICA DEL SISTEMA DE MANUFACTURA FLEXIBLE.

En la figura #2 se muestran cada una de las estaciones por las que se compone el sistema de

manufactura flexible, como lo es la estación de almacén donde se encuentra un robot

cartesiano, en el maquinado esta una maquina CNC torno-fresadora sinumeric, en visión una

cámara que se encarga de clasificar el material que viene correctamente procesado y el que no,

y la última estación donde un robot de la marca adept se ocupa de empaquetar el producto ya

terminado,

Figura 2. Diagrama de flujo para una integración del sistema de manufactura flexible.

Visión

Almacén

Maquinado Empaquetamiento

C1

C6

C5

C2

C3

C4

TG2 TG3

TG1TG4

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El almacén se comunica con el sistema de transporte conveyor mediante una red PROFIBUS

donde el PLC que se encuentra en el almacén está configurado como maestro (PLC SIEMENS

313C-2DP) mientras que el que está en conveyor es configurado como esclavo (PLC SIEMENS

314) y dos módulos inteligentes (ET 200M) ubicados en las estaciones de maquinado y

empaquetamiento, como se puede mostrar en la figura 3.

Figura 3. Configuración de la red profibus con módulos inteligentes.

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS FLEXIBLES DE MANUFACTURA

El sistema flexible de manufactura del TESE está formado por un grupo de máquinas y equipo

auxiliar unidos mediante un sistema de control y transporte, que permiten fabricar piezas en

forma automática. La ventaja del SFM es su gran flexibilidad en términos de poco esfuerzo y

corto tiempo requerido para manufacturar un producto. Pueden diseñarse en formas muy

diferentes, según el número de puestos de maquinado, de control de medición, tipos de

transporte de piezas como por ejemplo en esta célula se maquinan piezas para ajedrez

completamente diferentes, desde un peón hasta una torre utilizando diferentes herramientas y

tipos de control. Además están automatizados otros tipos de trabajo, como carga y descarga,

transporte, almacenamiento ó sujeción de la pieza, los cuales forman un subsistema del flujo

del material. El transporte de piezas puede ser uní ó bidireccional con movimiento continuo o

Modulo ET 200

PLC MAESTRO (almacén)

PLC ESCLAVO

(conveyor)

Cobra S800 (empaquetamiento)

Modulo ET 200

Motoman

Maquinado

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intermitente, con un paso constante o variable según se necesite. Existen tres formas de paso

de la pieza por los puestos de maquinado: conservando la secuencia, en secuencia con

posibilidades de omitir algunos puestos o en secuencia libre. Los subsistemas de flujo de

materiales en el sistema flexible están formados por: almacén, conveyor, maquinado, visión,

empaquetamiento, manipulador y motoman.

.

DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL SISTEMA DE MANUFACTURA FLEXIBLE POR ESTACIONES

ALMACEN

Esta estación contiene la materia prima que como función tiene la de ordenar y administrar

esta misma, para que de este proceso que han de ser movidos posteriormente mediante una

transportador o bien conveyor pasando por cada una de las estaciones anteriormente

mencionadas.

12

Figura 4. : Almacén de materia prima.

13

ROBOT MOTOMAN

Este robot posee una arquitectura antropomórfica con 6 grados de libertad que consiste de un

hardware, un software, voltaje, un controlador, y un efector final aparte de elementos de

comunicación. El robot motoman tiene tres formas distintas de operar: modo manual en el que

se alojan el modo junta en el cual se controla el movimiento de cada una de las 6 juntas, el

modo x-y donde los movimientos en el centro del efector son lineales y tienen el origen en la

base del robot, y el modo tool que es similar al x-y la diferencia es que el plano coordenado

está en el efector final. Aparte de este modo manual se encuentra el teachcheck y el modo

automático. El robot se encarga simplemente de tomar la materia prima del pallet que se

encuentra en el conveyor para poderla poner en el cinc y así ser maquinada.

Figura 5. Diagrama Robot motoman UPJ.

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CENTRO DE MAQUINADO CNC

El centro de maquinado utiliza la programación control numérico computarizado que más que

nada es un lenguaje de bajo nivel o nivel usuario, para hacer que el operario haga del proceso

más maleable, fácil, rápido y secuencial, también contiene un selector de herramientas entre

ellas desbaste, tronzado, ranurados, etc. El centro de maquinado cumple una función muy

importante en el sistema ya que en este la materia prima pasa de ser un objeto simple a una

pieza de ajedrez ya sea un peón una torre ó hasta una reina.

Figura 6. Centro de maquinado EMCO PC TURN.

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CONTROL DE CALIDAD

Ya que la pieza ha sido maquinada de aquí pasa al control de calidad que se posesiona como

una estrategia para asegurar el mejoramiento continuo de la pieza. Programa para asegurar la

optimización del producto. El Sistema de Visión desarrollado, es un Sistema que mide sin la

necesidad de contacto físico. Esto es posible con una cámara y un lente que nos entrega una

imagen a escala. Teniendo esta imagen acondicionada en una computadora, y desarrollando

algoritmos de imágenes, podemos trabajar el objeto como si lo dimensionáramos físicamente.

Esto se logra haciendo una comparación de píxeles que contiene la imagen tomada, con las

dimensiones de un objeto conocido a una distancia fija, de esta manera si la pieza tiene errores

esta se regresa nuevamente al almacén y de allí al maquinado para ser corregida y ahora si

pasar al empaquetamiento.

Figura 7. Control de calidad

Maquinado

Empaquetamiento

Visión

16

EMPAQUETAMIENTO

Una vez que la pieza ha sido maquinada y está en buenas condiciones las cuales fueron

aprobadas al pasar por la cámara de calidad esta es tomada por el adept o bien un robot que el

cual su eje z es rígido mientras que los ejes x-y son flexibles, y solo requiere de un pequeño

espacio, para que de esta manera el empaquetamiento sea más rápido y preciso.

Figura 8. Robot ADEPT COBRA tipo SCARA

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CONVEYOR

El conveyor es un sistema común de equipos de manipulación mecánica que mueve los

materiales de un lugar a otro. Los transportadores son especialmente útiles en aplicaciones que

permite el transporte rápido y eficiente para una amplia variedad de materiales, y sin duda el

conveyor es el más importante de todo el sistema de manufactura ya que sin este los

materiales a procesar no podrían ser manipulados ni transportados de una estación a otra,

cuenta con un sistema selector mediante electro válvulas para elegir una ruta interior o

exterior, también contiene carros AGV que son vehículos de guiado automático totalmente

inteligentes que guardan información, como lo es en qué posición se encuentra, y si está

próximo a otro AGV, así como si lleva carga o no.

Figura 9, Sistema de transporte conveyor

18

CAPITULO 2: DESCRIPCION TECNICA DEL SISTEMA A INTEGRAR.

Figura 10. Partes del almacén de materia prima.

3

2

5

4

1

19

Figura 11. Tabla de la descripción de las partes del almacén de materia prima.

20

CAPITULO 3: SOLUCION AL PROBLEMA DE INTEGRACION

CAPITULO III. PROGRAMA Y RESULTADOS

3.1 Programación del robot adept cobra s800.

Para la programación del robot adept es necesario antes que nada seleccionar la opción de un

nuevo proyecto, ahí aparecerá un cuadro de dialogo en el cual se asignara el nombre del

proyecto a realizar apareciendo en la pantalla el espacio para trabajar tal como se muestra en

la figura 12.

Figura 12. Ventana de programa de MSM 2103.

21

Es necesario presionar en la pestaña de object-insert-cell-gritter 1,1 con lo cual se lograra

insertar la superficie en la cual montaremos las mesas de trabajo tal como se muestra en la

figura 13.

Figura 13. Plataforma de trabajo

Después de haber insertado el área de trabajo tenemos que Seleccionar el piso en el cual se va

a insertar una mesa variable con las características (LENGTH 500),(WIDTH350)Y (HEIGTH650)

como se muestra en la figura 14.

Figura 14. Mesa de trabajo

22

Una vez elegida la mesa de trabajo se colocara sobre ella el robot adept cobra s800 dando clic

en la pestaña object-insert-robot y se selecciona el robot cobra s800 quedando como se

muestra en la figura 15.

Figura 15. Robot adept cobra s800

Se procede a la colocación del sujetador del robot dando clic en la pestaña object-insert-

manipulator, en donde se escoge el sujetador adecuado como se muestra en la figura 16.

Figura 16. Colocación de sujetador en robot adept cobra s800.

23

Una vez que se tiene el robot con el sujetador insertado, habrá que Conectar las entradas y

salidas del sujetador al robot dando así la instrucción de cuando abrir y cerrar el sujetador

como se muestra en la figura 17.

Figura 17. Conexión de entradas y salidas del sujetador al robot.

24

Ya que se conectaron las entradas y salidas, se colocan dos mesas más de trabajo siguiendo los

mismos pasos que se realizaron para insertar la primera tal como se ve en la figura 18.

Una vez teniendo las mesas de trabajo se insertan tres piezas en una de ellas, las cuales serán

manipuladas por el robot adept cobra s800, como se puede observar en la figura 19.

Figura 19. Piezas a manipular con el robot adept cobra s800.

Figura 18. Mesas de trabajo.

25

Ya por último se procede a Introducir el código alfanumérico que se creo con la finalidad de que

el robot siga las instrucciones indicadas por el usuario logrando así el traslado de piezas de una

mesa a otra como se ve en la figura 20.

Figura 20. Códigos del programa para manipulación del robot adept cobra s800.

26

3.2 Código del programa.

A continuación se muestra el código alfanumérico que se utilizó para la programación del robot

adept cobra s800, el cual fue creado para lograr la simulación del traslado de piezas de un

punto a otro logrando así la manipulación del robot.

CÓDIGOS DEL

PROGRAMA:

.PROGRAM programa ()

speed 150

delay 2

move p0

delay 2

signal 1, 1

delay 2

move p1

delay 2

signal -1,-1

move p2

delay 2

move p3

delay 2

move p4

delay 2

signal 1, 1

delay 2

move p5

delay 2

signal -1,-1

delay 2

move p6

delay 2

signal 1,1

delay 2

move p7

delay 2

signal -1,-1

delay 2

move p8

delay 2

move p9

delay 2

move p10

delay 2

signal 1,1

delay 2

move p11

delay 2

signal -1,-1

delay 2

move p12

delay 2

signal 1,1

delay 2

move p13

delay 2

signal -1,-1

delay 2

move p14

delay 2

move p15

delay 2

move p16

27

delay 2

signal 1,1

delay 2

move p17

delay 2

signal -1,-1

delay 2

move p18

delay 2

.end

BLOQUE DE ORGANIZACIÓN 1 (PROGRAMA PRINCIPAL)

29

FUNCION 1

30

FUNCION 2

31

32

33

FUNCION 3

34

35

FUNCION 4

36

FUNCION 5

37

38

39

40

BLOQUE DE ORGANIZACIÓN 100

41

42

43

CONCLUSIONES

En la ejecución de las operaciones de un sistema de Manufactura Flexible (SMF) se observa las actividades realizadas con la programación del robot adept Cobra S800 con la ayuda del código alfanumérico. Se estableció un modelo de optimización de las tareas a realizar para poder asi interactuarlo con el área de empaquetamiento. Este reporte técnico provee datos para continuar con estudios aplicables a la optimización

de Sistema de Manufactura Flexible (SMF) utilizando métodos de control que permitan

obtener un modelo de programación a través del apoyo de aplicaciones tecnológicas y se

logre simular un número mayor de variables en función a los diferentes productos a

fabricar.

Lista de acrónimos.

CNC. (Control Numérico por Computadora)

PLC. (Controladores Lógicos Programables)

CONVEYOR. (Sistema Transportador)

AGV. (Vehículos Guiados Automáticamente)

FMS. (Sistemas de Manufactura Flexible)

MMF. (Módulo de Manufactura Flexible)

CIM. (Manufactura Integrada por Computadora)

IEEE 1394 (Es un estándar multiplataforma para la entrada y salida de datos en serie a gran velocidad)

CAD (Diseño Asistido por Computadora)

CAM (Manufactura Asistida por Computadora)

MHCN (Maquinas Herramientas de Control Numérico)

SOFTSTOP (Parada Suave).

TESE (Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec).

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REFERENCIAS.

Robótica industrial: tecnología, programación y aplicaciones.

MikellP.Grovell, Mitchell Weiss, Roger N. Nagel y Nicholson G. odrey

M.C Graw Hill.

Mecatrónica.

SabriCentinkunt.

Grupo Editorial Patria.

Robótica, Manipuladores y robot móviles.

Aníbal Ollero Baturone.

Alfaomega Marcombo.

Controladores lógicos y Autómatas programables.

Enrique Mandado Pérez, Jorge Marcos Acevedo, Serafín Alfonso Pérez López.

Alfa omega.

Automatización..

J. Pedro Romero.

J. Antonio Lorite.

Sebastián Montoro.

Editorial Parafino.

Step 7, una manera fácil de programar PLC de Siemens.

Pilar Menguar.

ANEXOS.