LINEAS TRANSFERAutomatizacin de Fabricacin Avanzada

Introduccin

Las lneas transfer se emplean para producir altas cantidades de piezas que requieren mltiples operaciones en su proceso. Cada operacin de proceso se hace en una estacin de trabajo y todas las estaciones de trabajo estn integradas fsicamente por medio de un sistema de transporte mecanizado que forma una lnea automatizada de produccin.

Tipos de partes

Operaciones tpicas de fresadora, tales como barrenado, fresado y similares operaciones hechas por cortadores rotatorios, son las comunes en partes hechas en lneas transfer. Las lneas transfer tambin se denominan mquinas transfer.

Limitaciones

Una lnea transfer se disea para una sola parte e involucra un diseo especial, mucha automatizacin y cuando se termina la demanda de esa parte, es casi imposible que se pueda reacondicionar para otro uso. Es muy comn su empleo en la industria de partes automotrices.

Condiciones necesarias para invertir en una lnea transfer

Esta lneas automatizadas de produccin requieren de alta inversin de capital. Por ello es apropiada la inversin solo cuando: Existe una alta demanda del producto. El diseo del producto es estable ( no es flexible a cambios ). La vida del producto es larga. Hay operaciones mltiples para manufacturar el producto.

Beneficios de las lneas transfer

Bajo contenido de mano de obra. Bajo costo del producto, porque el costo fijo del ducto se divide entre una enorme cantidad de unidades. Alta velocidad de produccin. Tiempo de entrega de produccin y trabajo en proceso se minimizan. El espacio de piso se minimiza.

FUNDAMENTOS DE LINEAS TRANSFEREn la Fig 18.1 se muestra la configuracin general de una lnea transfer. Se observa lo siguiente : La materia prima entra en un extremo. Los procesos se hacen sucesivamente. La lnea incluye estaciones de inspeccin, para efectuar verificaciones de calidad intermedias. Tambin hay estaciones manuales que no conviene automatizar. Cada estacin realiza una operacin diferente de tal forma que la suma de las operaciones completa una unidad de trabajo. Simultneamente se procesa una pieza en cada estacin.

Fundamentos de lneas transfer El nmero de piezas en la lnea puede ser igual al nmero de estaciones. Si hay almacn temporal de partes en cada estacin, entonces, el nmero de partes en la lnea ser mayor que el nmero de estaciones. La lnea transfer opera en ciclos. Cada ciclo de proceso consiste de tiempo de proceso ms tiempo de para transferir la parte a la siguiente estacin. La estacin ms lenta establece la velocidad de la lnea, igual que en una lnea de ensamble.

TarimasDependiendo de la geometra de una parte, la lnea de transferencia puede necesitar un dispositivo con forma de tarima que la sujete y ayude a trasladarla. El dispositivo con tarima esta diseado para : Localizar con precisin la parte con relacin a la base de la tarima Que se pueda mover, localizar y sujetar con precisin en las estaciones sucesivas de la lnea. Si la parte est localizada y sujetada con precisin respecto a la base, y sta tiene un registro preciso en la estacin, entonces la parte est perfectamente localizada para la operacin de cada estacin.

Precisin de las tarimas

De hecho las tarimas son dispositivos de gran precisin pues las piezas que en ellas se transportan y tambin son procesadas, tienen caractersticas con tolerancias de milsimas de pulgadas o centsimas de milmetro. Las lneas que usan tarimas se denominan lneas transfer con tarimas.

Caractersticas de los dispositivos para lneas transfer

Las partes a procesar debern tener al menos una cara plana maquinada y uno o dos barrenos maquinados para localizacin correcta. La sujecin es en base a dispositivos que son activados por pistones hidrulicos o neumticos. Para desmontar las piezas se usan los mismos elementos actuadores.

Lnea transfer libre

As se les llama a las lneas transfer que no usan tarimas. En su lugar , en cada estacin son posicionadas . Sin embargo la geometra de algunas partes hacen obligatorio el uso de dispositivos en tarima. Cuando termina una parte el ciclo completo de la lnea transfer, se debe tener algn medio para regresar el dispositivo y su tarima al principio del ciclo.0

Configuraciones de lneas transfer

Puede haber tres tipos : 1. Lnea transfer en lnea. Como Fig 18.1 para partes grandes. 2. Lneas segmentadas, como en Fig 18.2 3. Lnea transfer rotatoria. Ver Figura 18.4

Lnea transfer rotatoria

Las partes de trabajo son sujetadas a los dispositivos que estn alrededor de la mesa circular, mientras esta mesa gira en movimientos angulares fijos, para presentar las piezas a la estacin de trabajo y sean procesadas. Este equipo a veces se le llama mquina indexadora . Aunque no se le puede llamar lnea de produccin, su operacin es muy similar. Generalmente es para piezas pequeas y pocas estaciones de trabajo.

Ejemplos tpicos de lneas transfer

Enseguida se pueden ver dos lneas transfer y sus caractersticas en la Fig 18.3

Mecanismos de transferencia de las partes de trabajoLos mecanismos que mueven las partes entre estaciones de trabajo, normalmente son sncronas, donde todas las unidades de trabajo se mueven simultneamente entre estaciones con un movimiento rpido y discontinuo y luego posicionan las piezas en su estacin respectiva. Este sistema es ideal para lneas automatizadas. Tambin hay sistemas de transporte asncronos, pero son escasos. La pieza abandona una estacin al terminar, pero al llegar a la siguiente puede haber otras piezas en espera. No se puede controlar el rendimiento de la mano de obra.

Lneas transfer asncronas

Tambin tienen ciertas ventajas : 1. Mayor flexibilidad. 2. Se necesitan menos dispositivos en tarima. 3. Son ms fcil de reconfigurar o hacer expansiones

Tipos de mecanismos de transferencia Hay dos tipos : 1. Sistemas de transporte lineal. 2. Mecanismos divisores rotatorios para sistemas de mesa ndex. Sistemas transfer lineales Son transportadores de rodillos, transportadores de banda, transportadores jalados por cadena o transportadores con carros, todos motorizados.

Sistemas de transporte en lneas transfer

La Fig 18.5 muestra un transportador de cadena con carros montados, cuyo movimiento puede ser contnuo o intermitente . Tambin pueden tener banda que permite deslizamiento de las piezas para uso intermitente mediante mecanismos de paro o pistones verticales con precisin de 0.005 o (0.12 mm)

Sistemas transfer de viga mvil

En la Fig 18.6 se muestra este sistema que consiste de dos vigas. Una es fija y la otra (interna) tiene un movimiento hacia arriba, hacia adelante , hacia abajo y luego hacia atrs. De esta forma las partes avanzan el mismo espacio de manera sincronizada hacia la siguiente estacin de trabajo.

Mecanismos de divisin rotatoria

Existen varios mecanismos para lograr el movimiento rotacional indexado en una mesa redonda. Ejemplos de ellos son la cruz de Malta o mecanismo Ginebra y tambin el mecanismo de leva y seguidor. Existen otros mecanismos tambin. Enseguida estn dibujos y fotos de ellos.

Mecanismo Ginebra ( Geneva ) o Cruz de Malta

Mecanismo de leva de tambor y seguidor.

Mecanismo divisor de leva de tambor y seguidor

Amortiguador de almacenamiento

Las lneas de produccin automticas, pueden ser diseadas con amortiguadores de almacenamiento, los cuales pueden detener temporalmente partes, que se pasan a la lnea para seguir el proceso cuando se necesite. Pueden ser manuales o automticos. Ver Fig 18.9

Control de la Lnea de Produccin

El control de una mquina automatizada es complejo debido a el gran nmero de actividades secuenciales y simultneas que se deben hacer durante la operacin de la lnea. Enseguida se vern las funciones bsicas que se necesitan para que la lnea funcione y las caractersticas de los controladores usados.

Control de las funciones

En la operacin de una lnea transfer se tienen tres funciones bsicas de control : 1. Control de secuencia. 2. Monitoreo de seguridad. 3. Control de Calidad.

Control de secuencia

Como mnimo, se debe liberar la parte de su ltima estacin de trabajo, transportarse, localizar, sujetar en su posicin, luego los cabezales de trabajo hacen su rutina programada y lo mismo para las siguientes estaciones. El control de secuencia es bsico en una lnea transfer de produccin.

Monitoreo de seguridadEsta funcin asegura que el equipo no trabaje bajo condiciones inseguras. Cuida del trabajador y de la mquina. Adems de los sensores para la secuencia, debe tener sensores (interlocks) que sirvan de candado para evitar la mquina opere cuando se hace mantenimiento; detectores de baja presin en los cilindros de sujecin; deteccin de incorrecta posicin de la parte de trabajo; detectores de calor o humo; sistemas de deteccin de intrusos en reas no permitidas; etc.

Control de CalidadAlgunas caractersticas de calidad se monitorean con esta funcin de control de calidad. El objetivo es rechazar partes mal hechas en ese proceso. Algunas veces se incorpora el control en la estacin de trabajo. Otras veces hay estaciones separadas de inspeccin. La pregunta es : detener la lnea o continuar produciendo piezas malas ? La respuesta es control instantneo y control de memoria

Control Instantneo

Este control detiene inmediatamente al detectar un defecto o mal funcionamiento. Para evitar sea muy costoso el detener la lnea ( usar el tiempo mnimo ), se debe agregar elementos de diagnstico que nos indiquen de manera inmediata la localizacin y causa. Se recomienda este control para problemas serios de seguridad y para evitar problemas que se repetiran en cada ciclo.

Control de Memoria

Este control es para mantener la lnea operando. Se emplea cuando se trata de errores al azar y poco frecuentes, de tal forma que la parte contina en la lnea, pero ya no se agregan procesos y al final se separa por el control de memoria que maneja la estacin de clasificacin. Para evitar producir todo mal desde la falla inicial, se debe incluir un contador de errores que decidir donde se programe que es un problema contnuo y para la lnea.

Controladores de lnea transfer

Hasta antes de 1970, los controles fueron a base de relevadores electromecnicos, pero al aparecer los PLC (controladores lgicos programables ), stos se han encargado de las nuevas instalaciones. Ms recientemente, se han usado PC (computadoras personales ) para obtener estas funciones de control de las lneas automatizadas.

Ventajas de controles computarizados1. Se puede agregar software mejorado con funciones no existentes al hacer el primer diseo. 2. Se puede registrar resultados de rendimiento, confiabilidad del equipo y calidad del producto para fines de anlisis posterior. Algunas veces se tienen que conservar para fines legales. 3. Diagnsticos rutinarios mejoran el mantenimiento y reducen los tiempos de reparacin al anticipar fallas. 4. Generacin automtica de programas de mantenimiento preventivo. 5. Mejora la interfase humano-mquina.

Aplicaciones de las lneas automatizadas de produccin

Se emplean para ensamble y para operaciones de proceso. La ms empleada es en procesos de maquinado. Tambin es frecuente en corte y formado de metal, operaciones de rolado, soldadura de puntos de carroceras automotrices, operaciones de pintura y cromado.

Lneas transfer de maquinado

Las primeras lneas transfer se hicieron para maquinar partes automotrices y sigue siendo la ms empleada. Las operaciones ms comunes son : fresado, barrenado, rimado, machuelado, rectificado y otras operaciones de herramienta rotatoria. Tambin hay lneas para torneado y calibrado, pero son mnimas.

Lneas transfer de maquinadoSon los equipos ms automatizados y que pueden efectuar el mayor nmero de operaciones y para acomodarse a diversas configuraciones geomtricas obteniendo velocidades muy altas de produccin. A mayor nmero de operaciones, la confiabilidad del sistema decrece. El transporte puede ser sincrnico o asincrnico. Las partes se pueden transportar con o sin tarimas, dependiendo de la geometra y facilidad de manejo. Las caractersticas de monitoreo y control pueden ser las necesarias para el mejor manejo de la lnea.

Actualizacin de lneas transferLas necesidades impuestas por los mercados globalizados han hecho que los diseos de las lneas transfer sean para un cambio fcil y rpido para poder fabricar diferentes partes en la misma lnea. Se han convertido en una combinacin de herramental fijo y mquinas de CNC, de tal forma que las diferencias en los productos se puedan acomodar en las estaciones CNC, mientras que las operaciones comunes se hacen en las estaciones de herramental fijo. La tendencia es, ir hacia los sistemas flexibles de manufactura (FMS).

Maquinas transfer rotatoriasEstas mquinas pueden tener bsicamente dos configuraciones : 1. La mquina de columna central, con cabezales en la columna central. Adems tiene cabezales en las estaciones de la periferia, que pueden ser horizontales o angulares. Ver Fig 18.11. La mesa de trabajo es horizontal. 2. Las mquinas de mesa vertical (trunnion) , brindan la oportunidad de hacer operaciones por ambos lados de la mesa. Se pueden colocar cabezales en la periferia. En ambos casos, se pueden hacer solo partes pequeas.

Sistemas de diseo y desarrollo de Mquinas TransferHay dos alternativas para construir una lnea transfer: 1. Convocar a varios integradores a que presenten una propuesta a concurso y elegir la mejor tcnicamente y en costo. 2. Usar equipo regular y unirlo en una lnea transfer. Los integradores disponen de equipo ya fabricado o ellos lo hacen tales como bases de alimentacin estndar cabezales, husillos, motores, mecanismos de transferencia, que se acoplan para las necesidades. La fig 18.12 y 18.13 muestra estos elementos.

Lneas Transfer hechas con equipo regular

Cuando una empresa tiene equipo en planta que puede usar en la nueva lnea y el personal capacitado para el diseo y puesta en marcha, entonces decide este camino. No va a depender de ingenieros externos, avanzarn ms rpido por tener equipo disponible y adems cuando terminen con este proyecto de produccin, tendrn mquinas para poder usar individualmente.

FIN DE PRESENTACION