universidad tecnológica de querétaro

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Universidad Tecnológica Tecnológica de Querétaro
DN: CN = Universidad Tecnológica de
de Querétaro
Querétaro, C = MX, O = UTEQ
Date: 2005.01.03 12:35:49 -06'00'
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA
DE QUERÉTARO
VOLUNTAD.CONOCIMIENTO.SERVICIO
Reporte de Estadía para obtener el título de:
TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN
PROCESOS DE PRODUCCIÓN
EMPRESA
FORJAS SPICER S.A.DE C.V.
OPTIMIZACIÓN DE LA OPERACIÓN EN ROBOTS
DE LA SERIE R - J2 Y R – J3
PRESENTA: C. JUAN CARLOS GARCÍA LARA.
Santiago de Querétaro, Qro.
Septiembre del 2004
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA
DE QUERÉTARO
VOLUNTAD.CONOCIMIENTO.SERVICIO
Reporte de Estadía para obtener el título de:
TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN
PROCESOS DE PRODUCCIÓN
EMPRESA
FORJAS SPICER S.A.DE C.V.
OPTIMIZACIÓN DE LA OPERACIÓN EN ROBOTS
DE LA SERIE R – J2 Y R – J3
PRESENTA: C. JUAN CARLOS GARCÍA LARA
ASESOR EMPRESA
ING. SALVADOR GARCÍA J.
Santiago de Querétaro, Qro.
ASESOR UTEQ
ING. VICTOR H. LARA P.
Septiembre del 2004
Agradecimientos:
Principalmente a Dios Padre por iluminar mi camino, por hacerme entender
que sólo con esfuerzo y dedicación se obtienen los mejores resultados.
A mis Padres quienes con sus sabios consejos y sus atinados regaños me
guiaron por el camino correcto para tomar siempre las mejores decisiones y
por enseñarme que:
“Cada quien Cosecha lo que siembra...”
Gracias Papas por estar siempre detrás de mí para apoyarme y transmitirme
sus conocimientos.
A Víctor Hugo Lara mi tutor y amigo quien fue como un padre dentro de la
escuela y en quien encontré un modelo de respeto y admiración.
A mis hermanos que me apoyaron y brindaron su atención en todo
momento.
A Denise Olivares por apoyarme dentro y fuera de la escuela, por hacerme
conocer mis errores y virtudes, por ayudarme a ser una persona más
humana... “El verdadero Juan”.
Por escuchar y apoyar mis ideas cuando lo ameritó y hacérmelo entender
cuando no…
Pero sobre todo gracias por ser mi novia, confidente y mi mejor amiga.
Juan Carlos García Lara
1
Dedicatoria.
A mis padres que me lo dieron todo y por que gracias a ellos soy quien soy.
Gracias Rodrigo y Mary por ayudarme a entender que para ser alguien en la
vida hay que ser constante y comprometido con sus metas e ilusiones, pero
sobre todo con si mismo.
A toda la gente que creyó en mi y me apoyó para cumplir mi objetivo.
A los profesores que me brindaron además de educación, su amistad y
respeto.
A la empresa Forjas Spicer S.A. de C.V. por permitirme conocer su proceso
y darme la oportunidad de poner en práctica lo que se me enseño en la
escuela.
A todos mis compañeros y a los caídos en batalla de lo que comenzó siendo
el A-81. Sirva este simple ejemplo para demostrar que con un poco de
dedicación y esfuerzo todos los objetivos se cumplen.
A Denise Olivares por creer en mi y alentarme siempre para trabajar.
Juan Carlos García Lara
2
Introducción.
La Universidad Tecnológica de Querétaro, basada en un modelo francés, es
caracterizada como una universidad de alto nivel académico, ya que los
Técnicos Superiores Universitarios cubren y rebasan con las expectativas de
las industrias.
El plan de estudios que ofrece la UTEQ es 30% teoría y 70% practica. La
Universidad Tecnológica de Querétaro ofrece seis carreras las cuales son:
Telemática, Electrónica y Automatización, Procesos de Producción,
Administración, Comercialización y Mantenimiento Industrial, estas divididas
en seis cuatrimestres en un periodo de dos años.
Existen dos etapas importantes dentro del proceso de formado del T.S.U. ,
estas son: Etapa de Estancia (1 mes) y Etapa de Estadía (4 Meses) dentro
del sector productivo, permitiéndole al estudiante familiarizarse con el campo
laboral.
Este proyecto es realizado en la empresa Forjas Spicer S.A. de C.V. para
satisfacer la necesidad de contar con medios de apoyo para capacitar de
forma rápida y practica a los operadores de los robots de la serie R – J2 y
R – J3, los cuales realizan el proceso de forjado mediante una manera
automatizada.
El manual debe abarcar de forma sencilla y de fácil comprensión para el
operador, una manera eficaz de realizar su trabajo y solucionar los
problemas que se le pueden presentar sin necesidad de detener la
producción por grandes espacios de tiempo, realizar la toma de decisiones
por si mismo y de esta forma aminorar costos en cuestión de capacitación.
3
ÍNDICE
Agradecimientos......................................................................................... 1
Dedicatorias................................................................................................2
Introducción................................................................................................ 3
CAPÍTULO I
Aspectos Generales de la Empresa
1.1 Antecedentes de la Empresa............................................................. 7
1.2 Productos........................................................................................... 9
1.3 Misión................................................................................................. 12
1.4 Visión.................................................................................................. 12
1.5 Políticas y Valores.............................................................................. 12
1.6 Clientes.............................................................................................. 14
1.7 Ubicación de la Empresa................................................................... 14
CAPÍTULO II
Definición del Proyecto
2.1 Antecedentes..................................................................................... 16
2.2 Definición del Problema..................................................................... 17
2.3 Justificación........................................................................................ 18
2.4 Objetivos............................................................................................ 18
4
CAPÍTULO III
Desarrollo del Proyecto
3.1 Etapas en las que se Planeó el Desarrollo de Proyecto.................... 20
3.2 Cronograma para el Desarrollo del Proyecto..................................... 22
3.3 Soporte Teórico.................................................................................. 23
3.4 Desarrollo del Proyecto...................................................................... 37
CAPÍTULO IV
Resultados y Análisis
4.1 Análisis de los Resultados................................................................. 44
4.2 Conclusiones Finales......................................................................... 44
Glosario………………………………………………………………………. 47
Bibliografía............................................................................... 50
5
CAPÍTULO I
ASPECTOS GENERALES
DE LA EMPRESA
6
CAPÍTULO I
Aspectos Generales de la Empresa
1.1Antecedentes de la Empresa
Descripción de la Empresa.
Forjas Spicer S.A de C.V., es una empresa dedicada a la fabricación y venta
de forjas automotrices para componentes que se integran al eje trasero,
transmisión, flecha de velocidad constante, embragues y flecha cardán, tanto
para autos, camionetas y camiones, así como algunos vehículos fuera de
carretera.
Historia de la Empresa.
La Empresa fue fundada en 1975 en la ciudad de Santiago de Querétaro
Qro., bajo el nombre de “Autoforjas S.A. de C.V.” Ubicada en Acceso II
numero 8 en el fraccionamiento industrial Benito Juárez. Como parte de la
estrategia de descentralizar y crecer el grupo Spicer, manteniendo su
nombre hasta 1992, año en que se fusiono con la empresa “Forjamex S.A.
de C.V.” Ubicada en el kilómetro 143.6 en la carretera federal México –
Veracruz en San Cosme Xalostoc, Tlaxcala, la cual se definió como una
planta operativa centralizándose
la administración en la planta de
Querétaro; a partir de esta fecha cambio a su razón social actual. “Forjas
Spicer S.A. de C.V.”
7
Estructura Corporativa.
Somos una empresa Desc integrada en el sector Autopartes en el grupo
Unik y Spicer los principales procesos administrativos de Forjas Spicer con
la parte corporativa son:
•
La Plantación Estratégica.
•
Proyectos de Inversión.
•
Políticas de Personal.
•
Políticas Financieras.
•
Políticas Legales y Administrativas.
•
Tesorería.
•
Supervisión Financiera para consolidar a Nivel Grupo.
DANA Corporation es Copropietaria en 49% de las acciones del grupo
Spicer. En el aspecto tecnológico, del producto y herramentales inicialmente
dependíamos
totalmente de DANA, actualmente para los productos que
vendemos a nuestros clientes nacionales tenemos la capacidad para realizar
los cambios al producto necesarios para satisfacer las necesidades
requeridas y para proponer mejoras a los productos que van destinados a
DANA; en cuanto a diseño de herramentales actualmente somos
autosuficientes utilizando el CAD y en la fabricación de los herramentales el
CAM.
Nuestros principales clientes pertenecen al mismo grupo Unik
(filiales),
trabajamos bajo una misma dirección y un mismo sistema de Administración
por calidad total para dar valor superior a la cadena social de valor del
negocio (cinco clientes); trabajamos en equipo para la integración de nuevos
productos y mejora de procesos para dar valor superior al cliente usuario del
producto.
8
1.2 Principales Productos
Cliente: Ejes tractivos S.A de C.V.
Aplicación: Se utiliza en la fabricación de
ejes tractivos para camiones de las
siguientes marcas:
Asiento de Muelle
Material:
Acero
1020.
Material:
Acero
1020.
Cliente: Ejes tractivos S.A de C.V.
Aplicación: Se utiliza en la fabricación de
ejes tractivos para autos ycamiones de las
siguientes marcas:
Bridas
Material: Acero 1020.
Cliente: Engranes Cónicos S.A de C.V.
Aplicación: Se utiliza en la fabricación de
ejes tractivos para autos ycamiones de las
siguientes marcas:
Corona
Material: Acero SAE 8620.
9
Cliente: Cardanes S.A de C.V.
Aplicación: Se utiliza en la fabricación de
ejes tractivos para autos y camiones de las
siguientes marcas:
Cruceta
Material: Acero 8625
Cliente: Tremec, TSP.
Aplicación: Se utiliza en la fabricación de
tractocamiones, camiones y autobuses de
las siguientes marcas:
Engrane
Material: Acero SAE 8620.
Cliente: Velcon y Cardanes S.A de C.V.
Aplicación: Se utiliza en la fabricación de
flechas de velocidad y cardanes para autos
ycamiones de las siguientes marcas:
Espiga
Material: Acero CK - 45
Cliente: Engranes Cónicos S.A de C.V.
Aplicación: Se utiliza en la fabricación de
ejes tractivos para autos ycamiones de las
siguientes marcas:
Piñon
Material: Acero SAE 8625
10
Cliente: Engranes Cónicos S.A de C.V.
Aplicación: Se utiliza en la fabricación de
ejes tractivos para autos ycamiones de las
siguientes marcas:
Planetarios
Material: Acero 8620 8615 H.
Cliente: Ejes tractivos S.A de C.V.
Aplicación: Se utiliza en la fabricación de
ejes tractivos para autos ycamiones de las
siguientes marcas:
Semi Eje
Material: Acero SAE 1050 M.
Cliente: Ejes tractivos S.A de C.V.
Aplicación: Se utiliza en la fabricación de
ejes tractivos para autos ycamiones de las
siguientes marcas:
Tubo
Material: Acero 8620 8615 H.
11
1.3 Misión
Es la manufactura y venta de forjas con formas cercanas al perfil de
maquinado, para obtener la preferencia de nuestros clientes; con equipo
humano de calidad.
1.4 Visión
Lograr la preferencia y entusiasmo de nuestros clientes, excediendo sus
expectativas, con la gente Spicer, un equipo humano de gran calidad.
1.5 Política de Calidad
Manufacturar productos forjados de calidad, basados en la mejora continua y
trabajo en equipo.
Objetivos de Calidad
•
Satisfacción al cliente
•
Mejora de imagen
12
Valores de la Organización
Respeto: Considerar al individuo en sus pensamientos, sentimientos y
capacidades.
Honestidad: Hacer lo que se debe con entereza e integridad.
Trabajo en Equipo: Trabajar con los demás con intereses en un fin común.
Primero el Cliente: Mostrar la actitud para mantener entusiasmados a
nuestros clientes internos y externos.
Mejorar Continuamente: Aceptar el cambio teniendo acciones de calidad
en un clima de aprendizaje y progreso.
Política para la Comunidad.
Compartiendo nuestras estrategias de calidad en los sectores de la
comunidad que defina la empresa, se estará apoyando la mejora del nivel de
calidad de vida.
Política Ambiental.
En Forjas Spicer trabajamos en equipo en la mejora continua del desempeño
ambiental, cumpliendo requerimientos legales y voluntarios.
13
1.6 Principales Clientes.
Ejes Tractivos (Etrac), Engranes Cónicos (Enco), Cardanes, Velcon,
Transmisiones y Equipos Mecánicos (Tremec), Transmisiones TSP (TTSP)
y DANA en Estados Unidos de Norteamérica.
CARDANES
TRANSMISIONES T.S.P.
EMGRANES CÓNICOS
1.7 Ubicación de la Empresa
La empresa esta ubicada en Acc. II No. 8 en la Zona Industrial Benito Juárez
14
CAPÍTULO II
DEFINICIÓN DEL
PROYECTO
15
CAPÍTULO II
Definición del Proyecto
2.1 Antecedentes
El grupo Spicer realiza productos para la industria automotriz mexicana
desde 1950. Desde entonces mantiene una serie de programas para la
creación de nuevas industrias y productos utilizando procesos y tecnologías
específicas. Una de ellas es Forjas Spicer S.A. de C. V. Que nació en 1974
probando la primera maquina que fue creada para producir forjas de Acero,
las cuales, se convierten en partes indispensables para que un vehículo
automotor funcione.
Como parte de la innovación, el apoyo de nuevas tecnologías, y la
necesidad de contar con mas producción y de mejor calidad, la empresa
adquirió tres robots marca FANUC los cuales desempeñarían el trabajo de
forjado de Flecha, Espiga y Semi Eje.
Al llegar a la empresa se hizo conocer que existía la necesidad de realizar
un manual que apoyara la baja capacitación con la que contaba el personal
operario de los robots de la serie R-J2 y R-J3, estos tres robots tenían
aproximadamente seis meses de haber llegado a la empresa con el fin de
optimizar el proceso de forjado en tibio, reduciendo así costos de
capacitación para el personal.
16
2.2 Definición del Problema
Se necesita cubrir la necesidad de dejar plasmado un medio informativo y
gráfico para capacitar al personal operario de los robots de la serie R-J2 y
R-J3 de una manera rápida y eficiente, debido a que cuando llegan por
primera vez a operar estos robots, el proceso de adaptación y manejo
correcto de este, en ocasiones es muy tardado ya que el operador tiene que
recibir capacitación básica y aprender el resto por su cuenta en el terreno de
acción.
Se debe reducir el tiempo de aprendizaje para operar los robots de manera
correcta así como hacer del conocimiento del operador sobre las labores que
se realizan diariamente en su lugar de trabajo.
Por lo tanto se llevará a cabo la elaboración de un manual personalizado
para cada robot que sea práctico y de fácil comprensión, abarcará puntos
esenciales como la operación básica del robot así como la operación
correcta de los elementos que conforman la “Batería” (que es el conjunto
Robot – Prensa – Horno) y todo el proceso que se debe llevar a cabo en un
día normal de producción ya sea de Flecha, Espiga o Semi eje.
17
2.3 Justificación
Todo personal que opera una máquina debe ser capacitado para el uso
correcto de la misma que está utilizando y lograr mejor desempeño en su
trabajo.
Esta capacitación muchas veces es muy costosa y por periodos de tiempo
demasiado largo, teniendo así perdidas de producción por el mismo lapso ya
que el operador se encuentra en su curso de inducción y posiblemente no
habrá quien supla su lugar.
De esta manera se recurre a una capacitación de forma rápida, eficaz y de
muy bajo costo, que reduce el tiempo de aprendizaje en un 30% o 40 % ya
que en este manual se encuentra detallado con ayudas visuales las cuales
apoyan a que el reconocimiento del entorno de trabajo y de la máquina sea
más rápido y eficiente.
2.4
Objetivos
9 Disminuir costos en capacitación del personal operario
9 Tener documentado un material de apoyo que sirva para consulta en
cuanto a problemas frecuentes, sus causas y la solución de estos.
18
CAPÍTULO III
DESARROLLO DEL
PROYECTO
19
CAPÍTULO III
Desarrollo de Proyecto
3.1 Etapas en las que se Planeó el Desarrollo del Proyecto
El proyecto se divide en:
9 Etapa de Elaboración de Manual del Robot M 710i R-J3
En esta etapa se llevará a cabo el estudio completo del Robot, tomando en
cuenta cada movimiento e identificando los problemas frecuentes que se le
presentan al operador tanto con el Robot, como todo el conjunto de
máquinas que integran la “Batería”, así como la toma de imágenes que
puedan apoyar visualmente el contenido del manual para una optimización
del proceso de forjado.
9 Etapa de Elaboración de Manual del Robot S 430i F R-J2
En esta etapa se visualizará de manera más minuciosa la forma en que
trabaja el robot, ya que éste cuenta con mas implementos para su ejecución
del trabajo, es un robot más grande y de mayor capacidad lo cual implica
mayor maquinaria conjunta para su operación, la cual se debe especificar y
documentar en el contenido del manual, teniendo también en cuenta la toma
de imágenes para apoyar este material didáctico y documentar los
problemas mas frecuentes a los que se enfrenta el operador, sus causas
y
las soluciones.
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9 Etapa de Implementación de los dos manuales en producción
para sus posibles correcciones y actualización.
En esta etapa se pondrán a prueba los manuales para así determinar si el
contenido es completo y satisface las necesidades del operador o si se
necesitan incluir temas que han sido omitidos para su mejor comprensión, de
esta manera se deberán revisar los objetivos fijados con anterioridad sobre
el proyecto para de esta forma saber si se cumplieron o no.
9 Etapa de Implementación de correcciones (Si las hay) y
actualización de los manuales para puesta a punto.
En esta etapa se realizan las correcciones y actualizaciones del manual (Si
las hay) para dejarlo completo y que cubra completamente las necesidades
del operador teniendo como evaluación, el periodo en que éste es capaz de
operar cualquiera de los robot de los que se realizó el manual.
21
3.2 CRO NO G RAM A
UNIV ERSIDAD TEC NO LÓ G I CA DE Q UERÉ TARO
CAR R ERA PRO CES O S D E PR O D UC C IÓ N
Asesor em presa:_Ing.Victor H u go Lara P elayo
Proyecto: Elaboración de M anuales para Robots R -J2 y R -J3____________ __ _
Em presa: Forjas Spicer S.A de C.V._______________ ________________ ___ _
Asesor UT EQ :_Ing. Salvador G arcía Jim enez ____ __________ _
M AYO
JU N IO
JU LIO
AG O S TO
0 4/06/O 4 11/06/O4 1 8/06/O 4 25/06/O 4
02/07/O4 09/07/O 4 16/07/O 4 2 3/07/O 4
06/0 8/O 4 13/08/O 4 20/08/O 4
ACTIVID AD
07/05/O 4 14/05/ O4 21/05/O 4
Introducción, Definición de botones del Teach
Pendant, Esquem a detallado del Robot
Especificacion del Tablero G ral., Funciones y
Uso adecuado.
Medidas de Seguridad, Procedim iento de
Arranque
28/05/O4
P
R
P
R
P
R
Procedim iento Manual Básico de O peración,
P
R
Procedim iento Autom ático de O peración
P
R
Paro del Robot y Posicion de M antenim iento.
P
R
Problem as a los que se Enfrenta el O perador,
sus Causas y Las Soluciones Pertinentes
R
Elaboración de G losario, Revision total del
Manual
R
Actualizacion M anual R -J2
P
R
Ejecución en Producción de los Manuales y
Elaboración de Mejoras a los Mism os
R
P
P
P
P
R
P
R
P = Avance program ado
R = Avance real
22
3.3 Soporte Teórico
Introducción
Para elaborar un manual de operaciones, es necesario estar adentrado y
bien informado sobre cada proceso que se realiza, para así poder determinar
que temas son los mas prioritarios para abarcar en lo que va a quedar
documentado, evitando incluir temas que el operador nunca aplicará, tales
como datos técnicos internos de la herramienta o maquina que este vaya a
operar o información que no deberá ser divulgada debido a la
confidencialidad de la empresa.
Para lograr un entero conocimiento de cada proceso, antes se debe
comprender el proceso de forjado que es el principal que se lleva a cabo y
es la razón de ser de la empresa.
Como la empresa trabaja con acero, se deben conocer los tipos de acero
que se manejan, así como comprender el por que es más fácil manipularlo
cuando esta caliente.
También debe comprender cual es la función de un robot, como funciona y
cual es su objetivo, así como cada elemento que conforma la “Batería” , para
poder de esta manera estar bien informado de todo lo que es necesario
conocer para poder tener un producto terminado que cumpla con las
necesidades del cliente.
23
Forjado
La forja fue el primer método de trabajo en caliente, su principio básico
conocido como “forja abierta” se da principalmente en el trabajo de herrería,
donde el herrero tiene que calentar el metal y luego golpearlo con un mazo o
martillo para poder darle la forma deseada.
Un lingote de acero tiene un uso muy reducido hasta que le es dada una
forma tal que pueda usarse en un proceso de manufactura. Si el lingote es
admitido en frío, se vuelve bastante difícil, si no imposible, convertir el
material por medios mecánicos en una forma estructural, acero en barra o
lámina. Sin embargo, si el lingote se trabaja en caliente, puede martillarse,
prensarse, rolarse o extruirse en otras formas. Debido a la oxidación y otras
desventajas del trabajo en caliente a temperaturas elevadas, la mayoría de
los metales ferrosos se trabajan en frío o se terminan en frío después del
trabajo en caliente para obtener un buen acabado superficial, alta exactitud
dimensional y mejorar las propiedades mecánicas.
Todos los procesos de trabajo en caliente presentan unas cuantas
desventajas que no pueden ignorarse. Debido a la alta temperatura del metal
existe
una
rápida
oxidación
o
escamado
de
la
superficie
con
acompañamiento de un pobre acabado superficial.
Como resultado del escamado no pueden mantenerse tolerancias cerradas.
El equipo para trabajo en caliente y los costos de mantenimiento son altos,
pero el proceso es económico comparado con el trabajo de metales a bajas
temperaturas.
24
Forjado en Prensa
Las prensas de forjado emplean una acción lenta de compresión
deformando el metal plástico, contrariamente al rápido impacto del golpe del
martillo. La acción de compresión es mantenida completamente hasta el
centro de la pieza que está prensándose, trabajando a fondo la sección
completa.
Estas prensas son del tipo vertical u horizontal y pueden ser operadas ya
sea mecánica o hidráulicamente.
Los dados pueden montarse como unidades separadas, o todas las
impresiones pueden ponerse en un solo bloque. Existen algunas diferencias
para el diseño de dados para metales diferentes. La forja de aleaciones de
cobre puede hacerse con menos ensayos que en acero; consecuentemente,
pueden producirse formas más complicadas. Estas aleaciones fluyen bien en
el dado y son extraídas rápidamente.
Mucho del impacto del martillo de caída libre es absorbido por la máquina y
su cimentación. La reducción del metal con prensa es más rápida, y el costo
de operación consecuentemente es menor. La mayoría de las prensas de
forjar son de formas simétricas con superficies que son totalmente lisas, y
proporcionan unas tolerancias más cerradas que las obtenidas con un
martillo de caída libre. Sin embargo, muchas piezas de formas irregulares y
complicadas pueden forjarse más económicamente por forja abierta.
25
Forjado Horizontal
El forjado horizontal implica la sujeción de una barra de sección uniforme en
dados y se aplica una presión sobre el extremo caliente, provocando el que
sea recalcado o formado según el dado. La longitud de la barra a ser
recalcada no puede ser mayor de dos o tres veces el diámetro, pues si no el
material se doblará en vez de expandirse para llenar la cavidad del dado.
El penetrado progresivo, o desplazamiento interno, es el método
frecuentemente empleado en máquinas de forjado horizontal para producir
partes tales como cascos de artillería y cilindros forjados de máquinas
radiales. La secuencia de operaciones para el forjado de un cilindro se
muestra en la siguiente figura:
La barra es recalcada y progresivamente penetrada hasta dejar una copa de
fondo grueso. En la última operación un punzón de extremo cónico expande
y alarga el metal dentro del extremo del dado, liberando el portabarra y
punzonando hacia afuera el extremo del pedazo de metal.
26
Forjado Tibio
Un proceso, conocido como Termoforjado utiliza una temperatura intermedia
que normalmente se usa para trabajo en frío y en caliente. No hay cambios
metalúrgicos en el metal ni imperfecciones de superficie frecuentemente
asociadas con el metal trabajado a temperaturas elevadas.
La imagen anterior es una fotografía de la sección transversal de un tornillo
cabeza Allen atacado con ácido. Se observa una alta resistencia indicada
por la estructura continua de las fibras. Dado que las líneas de flujo siguen el
contorno de la pieza, se reducen las concentraciones de esfuerzos.
La temperatura del metal y las presiones y velocidades de forjado deben
controlarse cuidadosamente, puesto que el metal está abajo de la
temperatura de recristalización.
27
Métodos Especiales
A medida que se obtienen secciones más delgadas en piezas forjadas,
pueden emplearse dados calientes. Si se usa el lubricante adecuado, la
oxidación adicional de la superficie se reduce al mínimo, pueden obtenerse
tolerancias más cerradas, la pieza permanece flexible por un periodo de
tiempo mayor, y el ritmo de producción se incrementa.
La mayoría de las partes formadas de esta manera son terminadas de un
golpe. De este modo la operación es rápida, pueden forjarse secciones
delgadas antes de que el calor sea perdido. Debido a la carga de impacto y
el rápido incremento de temperatura del dado asociado con este tipo de
operación, la vida del mismo es relativamente corta. El proceso es útil en la
forja a alta temperatura, difícil para formar aleaciones.
28
Clasificación del Acero
Los diferentes tipos de acero se agrupan en cinco clases principales: aceros
al carbono, aceros aleados, aceros de baja aleación ultrarresistentes, aceros
inoxidables y aceros de herramientas.
Aceros al Carbono
Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros
contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de
manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre.
Aceros Aleados
Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno
y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y
cobre que los aceros al carbono normales.
Aceros de Baja Aleación Ultrarresistentes
Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados
convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos
elementos de aleación.
29
Aceros Inoxidables
Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de
aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y
oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases
corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy
resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a
temperaturas extremas
Aceros de Herramientas
Estos aceros se utilizan para fabricar muchos tipos de herramientas y
cabezales de corte y modelado de máquinas empleadas en diversas
operaciones de fabricación.
Horno de Inducción
Un tipo de horno eléctrico más moderno es el de inducción, formado por un
crisol en el que se calienta una carga metálica mediante corrientes
rotacionales inducidas magnéticamente. Alrededor del crisol hay una bobina
por la que se hace pasar una corriente alterna de alta frecuencia.
El campo magnético generado por la bobina induce corrientes rotacionales
en el metal contenido en el crisol. Los hornos de inducción tienen una serie
de ventajas, la principal de las cuales es la velocidad con la que puede
fundirse el metal. Cuando la frecuencia de la corriente es relativamente baja,
las corrientes de remolino inducidas ejercen una acción de agitación sobre el
metal fundido.
30
Como las frecuencias más altas son más eficaces para calentar, algunos
hornos de inducción disponen de dos bobinas, una para corriente de alta
frecuencia y otra para corriente de baja frecuencia.
La desventaja del horno de arco eléctrico es que la temperatura alta del arco
puede llegar a refinar el metal.
Utilizan una corriente inducida que circula por una bovina que rodea a un
crisol en el cual se funde la carga. La corriente es de alta frecuencia y la
bovina es enfriada por agua, la corriente es de aproximadamente 1000Hz, la
cual es suministrada por un sistema de motogenerador. Estos hornos se
cargan con piezas sólidas de metal, chatarra de alta calidad o virutas
metálicas. El tiempo de fusión toma entre 50 y 90 min, fundiendo cargas de
hasta 3.6 toneladas. Los productos son aceros de alta calidad o con
aleaciones especiales.
31
Prensas
Las prensas tienen capacidad para la producción rápida, puesto que el
tiempo de operación es solamente el que necesita para una carrera del
ariete, mas el tiempo necesario para alimentar el material. Por consiguiente
se pueden conservar bajos costos de producción.
No es muy correcto llamar a una prensa, prensa dobladora, prensa de
repujado, o prensa cortadora, entre otras, pues los tres tipos de operaciones
se pueden hacer en una maquina.
A algunas prensas diseñadas especialmente para un tipo de operación, se le
puede conocer por el nombre de la operación, prensa punzonadora o prensa
acuñadora. La clasificación esta en relación a la fuente de energía, ya sea
operada
manualmente
o
con
potencia.
Las
maquinas
operadas
manualmente se usan para trabajos en lamina delgada de metal, pero la
mayor parte de maquinaria para producción se opera con potencia. Otra
forma de agrupar a las prensas, esta en función del numero de arietes o los
métodos para accionarlos.
Para seleccionar el tipo de prensa a usar en un trabajo dado, se deben
considerar:
El tipo de operación a desarrollar, tamaño de la pieza, potencia requerida, y
la velocidad de la operación. Para la mayoría de las operaciones de
punzonado, recortado y desbarbado, se usan generalmente prensas del tipo
manivela o excéntrica.
32
Prensas Utilizadas en Forjas Spicer
Prensa vertical de simple efecto:
Recalcadoras Horizontales de Doble Efecto
RECALCADORA NATIONAL 5”
RECALCADORA NATIONAL 7 1/2”
33
Robot
Sistema mecánico articulado dotado de sus motores(eléctricos, hidráulicos o
neumáticos) que arrastran a las articulaciones del robot mediante las
transmisiones (cables, cintas, correas con muescas). Para conocer en todo
instante la posición de las articulaciones se recurre a los captadores
(codificadores ópticos) que se denominan propioceptivos. Estos dan el valor
a las articulaciones, que no es más que la configuración o el estado del
robot.
Hoy la palabra robot tiene diferentes significados:
9 "Un manipulador multifuncional y reprogramable, diseñado para
mover materiales piezas, herramientas o dispositivos especiales,
mediante movimientos programables y variables que permitan llevar a
cabo diversas tareas".
9 "Un aparato mecánico que se parece y hace el trabajo de un ser
humano".
Propiedades características de los robots
Versatilidad:
Potencialidad estructural de ejecutar tareas diversas y/o ejecutar una misma
tarea de forma diversa. Esto impone al robot una estructura mecánica de
geometría variable.
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Autoadaptabilidad al Entorno:
Significa que un robot debe, por sí solo, alcanzar su objetivo(ejecutar su
tarea) a pesar de las perturbaciones imprevistas del entorno a lo largo de la
ejecución de su tarea. Esto supone que el robot sea consciente de su
entorno y que por lo tanto posea sentidos artificiales.
El entorno es el universo en que está sumergida la primera entidad. Si los
robots están sobre un puesto fijo se reduce al espacio alcanzable por el
robot. En él el robot puede encontrar obstáculos que ha de evitar y objetos
de interés, o sea los objetos con los que tiene que actuar. Por todo esto
existe interacción entre la parte física y el entorno. Mediante los captadores
exteroceptivos ( cámaras, detectores de fuerzas, detectores de proximidad,
captadores
táctiles)
se
toman
informaciones
sobre
el
entorno.
Comunicación con el Robot
El lenguaje siempre ha sido una vía eficaz de comunicación, las relaciones
robótica-hombre también utilizan estos mecanismos para una comunicación
eficaz. Entre las formas que existen de comunicación con los robots se
encuentran:
Enseñanza y repetición: Es la más comúnmente utilizada en los robots
industriales. Implica el enseñar al robot todos los movimientos que necesita
realizar. Normalmente la enseñanza se lleva atendiendo a los siguientes
pasos:
35
Dirigiendo al robot con un movimiento lento utilizando el control manual
(joystick, conjunto de botones, uno para cada movimiento, o un sistema de
manipulación maestro esclavo) para realizar la tarea completa y grabando
(jogeando) los ángulos del movimiento del robot en los lugares adecuados
para que vuelva a repetir el movimiento.
Reproduciendo y repitiendo el movimiento enseñado. Si el movimiento
enseñado es correcto, entonces se hace funcionar al robot a la velocidad
correcta en el modo repetitivo. Lenguajes de programación de alto nivel:
suministran una solución más general en la comunicación hombre-robot. Los
lenguajes clásicos (FORTRAN, BASIC, PASCAL) no disponen de los
comandos
e
instrucciones
específicas
que
se
necesitan
para
la
programación en la robótica. Hasta ahora los lenguajes utilizados han sido
diseñados para un modelo específico de manipulador, una tarea concreta,
por lo que en estos momentos no existe ningún lenguaje universal.
Programación Textual.
En esta labor no participa la máquina (off-line). Las trayectorias del
manipulador se calculan matemáticamente con gran precisión y se evita el
posicionamiento
Programación mediante un dispositivo de enseñanza
Consiste en determinar las acciones y movimientos del brazo manipulador, a
través de un elemento especial para este cometido. En este caso, las
operaciones ordenadas se sincronizan para conformar el programa de
trabajo. Los dispositivos de enseñanza modernos permiten generar
funciones auxiliares, además del control de los movimientos:
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-Selección de velocidades
-Generación de retardos
-Señalización del estado de los sensores
Esta programación tiene como característica común que el usuario no
necesita conocer ningún lenguaje de programación, simplemente debe
habituarse al empleo de los elementos que constituyen el dispositivo de
enseñanza. De esta forma, se pueden editar programas, aunque como es
lógico, son muy simples.
3.4
Desarrollo del Proyecto
El proyecto comenzó identificando mediante una visita a producción, cada
uno de los Robots de los que se había hecho conocer, se tenía la necesidad
de elaborar los manuales. De esta forma se presentó a grandes razgos el
proceso que realizaba cada uno y la diferencia entre uno y otro.
Posteriormente se procedió a solicitar la información necesaria a
operadores, personal técnico de Robótica y al jefe inmediato para poder
comenzar a realizar el manual.
Se tuvo la necesidad de estar al lado de la operación del robot para poder
comprender de esta manera su operación y los problemas principales que se
tenían en el medio ambiente de trabajo así como los problemas técnicos
mas comunes a los que se enfrenta el operador de los robots de la serie
R-J2 y R- J3.
37
Al estar de cerca de la operación del robot así como al operador, fue mucho
más fácil comprender cada una de las operaciones que este realiza y lo que
se debe de tomar en cuenta para poder llevar a cabo un óptimo proceso de
forjado.
De esta forma se incluyeron temas específicos importantes tales como la
seguridad industrial y las medidas pertinentes que se deben tomar antes de
arrancar la operación.
A continuación se muestra un esquema detallado de la estructura del Robot,
así como sus periféricos con los que se tiene relación con la lógica interna
de operación (Software) y el Robot.
38
El contenido temático de estos manuales se describe a continuación:
INDICE:
INTRODUCCIÓN
Se da una breve explicación del propósito del proyecto para despertar el
interés del operador por aprender a manejar el robot.
ESTRUCTURA DEL ROBOT
Se describen físicamente mediante un grafico los elementos que conforman
el robot
TEACH PENDANT
Se hace una explicación detallada del medio de control del robot, señalando
para que funciona cada botón de este y su importancia
INDICADORES DE ESTADO
Se da a conocer que es lo que ocurre cuando se enciende una luz que indica
algún estado del robot o falla para que este sea atendido de inmediato
DEADMAN SWITCH
Se expresa la importancia de este botón, ya que es vital para poder operar el
robot
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PANEL DEL OPERADOR
Se detalla información que es necesaria para el operador para que
identifique fallas o alarmas de la batería para un correcto proceso de forjado
MEDIDAS DE SEGURIDAD (EQUIPO)
Cabe mencionar que en el manual se integró información complementaria
importante para una operación correcta que cuide la integridad tanto del
operador como del robot y así evitar accidentes.
ANTES DE ARRANCAR LA OPERACIÓN
Se hace la guía paso a paso de lo que hay que tomar en cuenta antes de
comenzar a forjar.
PROCEDIMIENTO DE ARRANQUE
Se explica de manera breve y sintetizada la forma de arrancar la operación
de forjado con el robot
PROCEDIMIENTO MANUAL BÁSICO DE OPERACIÓN
Se hace un concentrado de instrucciones para poder operar el robot de
manera manual y se explica que tiene que se tiene que hacer para poder
forjar con el robot de manera que el operador controle el tiempo en los
movimientos del robot
PROCEDIMIENTO AUTOMATICO BÁSICO DE OPERACIÓN
Se hace un concentrado de instrucciones para que el robot opere de manera
automática
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PROCEDIMIENTO DE PARO Y POSICIÓN DE MANTENIMIENTO
Se explica cual es la forma correcta para realizar un paro ya sea necesario u
obligado es decir cuando hay que parar el robot para darle mantenimiento o
cuando hay que parar el robot para evitar un accidente.(Paro de
Emergencia)
PROBLEMAS COMUNES, SUS CAUSAS Y LA SOLUCIÓN (R – J3)
Se hizo un concentrado mediante encuestas y experiencias de los
operadores en los que se integraron estos problemas en el manual para
poder identificar de manera rápida la falla, saber que la origina y darle una
eficiente solución.
GLOSARIO
Se explica el significado de palabras técnicas utilizadas en el manual que
pudieran crear confusión entre los operadores
Problemática Durante el Desarrollo del Proyecto
Siempre que se llega a un lugar nuevo se deben enfrentar retos y algunas
dificultades para poder por fin adaptarse a el medio ambiente de trabajo y a
la relación laboral, por lo que en este caso no fue la excepción, ya que de
principio existía la dificultad de conocer el proceso completo de elaboración
de Flecha y Semi eje, los cuales son el producto terminado de los robots de
los cuales se encomendó la tarea de realizar el apoyo didáctico.
41
En ocasiones el operador por miedo a ser desplazado de su trabajo, o por no
revelar los secretos que le han costado varios años de trabajo adquirirlos no
facilita la investigación sobre el proceso que este realizando, ya que para el
no es lo mas apropiado enseñar a alguien cuando a el no le enseño nadie.
Ese fue el principal problema que se presento durante la elaboración del
proyecto, ya que al momento de estar solicitando información sobre como
operaba el robot, se ignoraba la pregunta.
En ocasiones, el robot del que se realizaba el manual en ese momento, se
encontraba apagado o en el proceso de mantenimiento en el cual el robot no
trabaja, y de esta forma no se podían observar los problemas que existían
durante el proceso de forjado, así que se procedía a esperar a que el robot
estuviera en marcha.
Ya remontado al aspecto grafico, en ocasiones se tenia el problema de la
cámara digital con la que se tomaron las imágenes para ilustrar el manual,
no estuviera disponible en ese momento o la carga de la batería fuera
deficiente, así que esto retrasaba un poco el adelanto del proyecto.
Otro problema al que se enfrento durante este periodo, fue la falta de
comunicación entre el personal encargado de los practicantes ya que en el
caso de este proyecto, se tenia que tener el visto bueno de dos personas las
cuales tenían ideas diversas y en ocasiones muy diferentes a las de el
opuesto.
De aquí en fuera no existió mayor problema ya que la mayoría de la gente
coopera demasiado y tiene ganas de mejorar por lo que presta atención de
las inquietudes de quienes estamos para servirles durante este periodo.
42
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y ANÁLISIS
43
4.1 Análisis de los Resultados
Como resultado del proyecto se obtuvieron los dos manuales que se tenían
planeados, así como el cumplimiento satisfactorio de los objetivos de estos.
Debido a la confidencialidad del proceso de forjado y a la operación de los
robots para la empresa, en este caso se tuvo que omitir el anexo de dichos
manuales en este reporte, por lo que se dificulta un poco poder hacer bien
explicito todo el contenido del proyecto, ya que sería de mayor
entendimiento tenerlo anexo para poder dar a entender todo el trabajo que
se realizó para poder tener como resultado el medio de apoyo impreso.
4.2 Conclusiones Finales
Debido a la naturaleza del proyecto tal vez sea difícil explicar el contenido de
los manuales es este reporte, pero para la Empresa Forjas Spicer S.A. de
C.V. es un material de apoyo para capacitación de gran utilidad, ya que no
se contaba con ningún documento de este tipo en piso para que los
operadores tuvieran acceso para aprender, consultar o comparar las
situaciones rutinarias que suceden durante su turno de trabajo.
De esta manera se tiene la firme creencia de que estos manuales serán de
mucha utilidad para el personal operador de los robots de la serie
R-J3 y
R – J2 , así como el posible proyecto de otros practicantes para mantenerlo
actualizado.
A continuación se muestran las portadas de los manuales para los robots de
la serie R- J2 y R- J3 omitiendo el contenido de estos por contener
información confidencial y desarrollo de procesos únicos de la empresa
Forjas Spicer S.A. de C.V.
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QUERÉTARO
MANUAL DE OPERACIONES
PARA EL ROBOT
M – 710 i R – J3
PROYECTO DE ESTADÍA
T.S.U. JUAN CARLOS GARCÍA LARA
UTEQ - PROCESOS DE PRODUCCIÓN
FLECHA FLECHA FLECHA FLECHA FLECHA
FORJAS
FLECHA
Portada del Manual del Robot de la Serie R-J3
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QUERÉTARO
MANUAL DE OPERACIONES
PARA EL ROBOT
PROYECTO DE ESTADÍA
T.S.U. JUAN CARLOS GARCÍA LARA
UTEQ - PROCESOS DE PRODUCCIÓN
EJE
SEMI EJE
SEMI EJE
SEMI EJE
S – 430 i F
SEMI EJE
FORJAS
SEMI EJE
Portada del Manual del Robot de la Serie R-J2
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GLOSARIO
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Glosario
Acero:
Aleación de hierro y carbono, en diferentes proporciones, que
adquiere con el temple gran dureza y elasticidad
Automotriz:
Que pertenece a la rama de la industria que elabora
automóviles o partes componentes de ellos
Batería:
Conjunto de Horno, Volcador, Prensa y Robot que conforman el
proceso de Forjado.
CAD: Diseño Asistido por Computadora
CAM : Maquinado Asistido por Computadora
Confidencialidad: Que no se puede divulgar le información por pertenecer
a un proceso privado.
Divulgar: Publicar, propagar un conocimiento, poner al alcance del público
una cosa.
Eje: Barra horizontal que une ruedas opuestas de un vehículo.
Flecha: Pieza forjada de acero que es elemento de un eje tractivo.
Flexible: Que puede doblarse fácilmente sin partirse.
Forja:
Proceso mediante el cual se calienta el acero para posteriormente
darle forma mediante impacto a presión
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Hidráulica: Que se mueve por medio del agua.
Horno:
Espacio cerrado de obra, en general abovedado, con una o varias
bocas por donde se introduce lo que se quiere someter a la acción del calor.
Lingote: Trozo o barra de metal en bruto fundido.
Lubricante: Se dice de toda sustancia útil para lubricar: aceite lubricante.
Manufactura:
Que se esta llevando un proceso industrial de ensamble
para tener como resultado un producto terminado.
Prensa:
Máquina hidráulica provista de dos planchas que sirven para
comprimir.
Robot:
Máquina electrónica que puede ejecutar automáticamente distintas
operaciones o movimientos.
Sensor: Dispositivo formado por células sensibles que detecta variaciones
en una magnitud física y las convierte en señales útiles para un sistema de
medida o control.
Software: Término genérico que se aplica a los componentes no físicos de
un sistema informático, como p. ej. los programas, sistemas operativos, etc.,
que permiten a este ejecutar sus tareas.
Transmisión:
Conjunto de mecanismos que comunican el movimiento de
un cuerpo a otro, alterando generalmente su velocidad, su sentido o su
forma: la transmisión de un coche.
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Bibliografía
Seguridad Industrial en el Trabajo
Autor: Alberto P. Barragán
Editorial Grimaldi
Año 1998 lll Edición
http:\\www.monografias.com\ingenieria\procesosdetrabajodelacero.htm
Microsoft Encarta 2004 Premium ®
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