TMK01031

 

 

DISEÑO DE CARGA AUTOMATICO DE PREFORMAS PLASTICAS PARA MAQUINAS SOPLADORAS SEMIAUTOMATICAS

MAURICIO LONDOÑO TICORA

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE AUTOMATICA PROGRAMA DE INGENIERIA MECATRONICA SANTIAGO DE CALI 2012

 

 

DISEÑO DE CARGA AUTOMATICO DE PREFORMAS PLASTICAS PARA MAQUINAS SOPLADORAS SEMIAUTOMATICAS

MAURICIO LONDOÑO TICORA

Pasantía para optar el título de ingeniero mecatrónico

Director JORGE IVAN VELANDIA ROMERO Ingeniero Electrónico

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE AUTOMATICA PROGRAMA DE INGENIERIA MECATRONICA SANTIAGO DE CALI 2012 2

 

 

Nota de aceptación: Aprobado por el Comité de Grado En cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar al título de Ingeniero Mecatrónico

JESÙS ALFONSO LÒPEZ SOTELO  ____________  ___________________________ _________________ __ Jurado

JIMMY TOMBÈ ANDRADE  ________________________  ____________ _________________ _____ Jurado

3

 

 

CONTENIDO  Pág. RESUMEN

14

INTRODUCCIÓN

15

1. PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO

16

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA   1.2 ANTECED ANTECEDENTES ENTES

16

2. OBJETIVOS

19

2.1 OBJETIVOS GENERALES

19

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

19

3. DESARROLLO CONCEPTUAL 3.1 IDENTIFICACION DE LAS NECESIDADES

20 20

3.2 ESPECIFICACIONES TECNICAS

21

3.2.1 Especificaciones técnicas preliminares

21

4. GENERACION DE CONCEPTOS

22

4.1 DESCOMPOSICION FUNCIONAL

22

4.1.1 Diagrama de la caja negra

22

4.1.2 Descomposición funcional

23

4.2 BUSQUEDAS EXTERNAS E INTERNAS PARA EL DISEÑO

23

4.2.1Búsqueda externa

23

4.2.1.1Sopladora de pet GWTGPL-1800

23

4.2.1.2Sopladora pet AL-3000-S

24

4.2.1.3 Máquina de soplado pet SBD 480-3

25

4.2.1.4 Máquina de soplado MG-SS 2500 pet

25

4

16

 

 

4.2.1.5 Máquina sopladora automática DYNATEK HC-12.3

26

4.2.2 Búsqueda interna

26

4.2.2.1 Datos e información de la búsqueda interna

26

4.2.2.2 Prototipo para invertir las preformas

27

4.3 SELECCIÓN DE CONCEPTOS

28

4.3.1 Clasificación de la energía

28

4.3.2 Distribuir la preforma

28

4.3.3 Selección del motor para la banda

28

4.3.4 Alineación de preformas

28

4.3.5 Giro de las preformas

28

4.3.6 Control de velocidad de la banda 4.3.7 Análisis y control de datos

28 29

4.3.8 Poner preformas en portapreforma portapreformass del horno

29

4.4 COMBINACION DE CONCEPTOS

29

4.5 DISEÑO

29

5. DESARROLLO DESARROLLO DE LA ARQUITECTURA DEL PRODUCTO

31

5.1 ANALISIS DE LA ARQUITECTURA DEL PRODUCTO

31

5.2 INTERACCIONES ENTRE ELEMENTOS FISICOS Y FUNCIONALES

31

5.3 ESQUEMA DEL PRODUCTO

32

5.4 DISTRIBUCION GEOMETRICA

32

6. ARQUITECTURA ARQUITECTURA DEL SISTEMA DE CONTROL

33

6.1 DISEÑO DEL CONTROLADOR

33

6.1.1 Control SCR

33

6.2 ESPECIFICACIONES

34

5

 

 

6.3 DISEÑO ARQUITECTU ARQUITECTURAL RAL

35

6.3.1 Características

35

7. DISEÑO DETALLADO

36

7.1 MATERIAL

36

7.1.1 Las siguientes características son comunes a todos los aceros

36

7.2 DIMENSIONES GENERALES DEL DISEÑO

37

7.3 ESTRUCTURA SOPORTE BANDA

37

7.3.1 Especificaciones

37

7.4 BANDA DOSIFICADORA

38

7.4.1 Parámetros para el diseño

38

7.4.2 Tensiones en la banda 7.4.3 Cargas en los rodamientos

39 43

7.4.4 Vida en los rodamientos

44

7.4.5 Dimensión en los rodillos

45

7.4.6 Acople eje rodillo y eje motor

46

7.5 POTENCIA Y PAR MOTOR NECESARIOS

47

7.6 MECANISMO DOSIFICADOR DE PREFORMAS

49

7.6.1 Análisis estático de la palanca

50

7.7 CALCULO DEL RESORTE DE EXTENSION

52

7.7.1 Materiales para resortes

53

7.7.2 Factor de seguridad

54

7.7.3 Números de espiras activas del resorte

55

7.8 DISEÑO DEL BAJANTE DE PREFORMAS

56

7.8.1 Selección del perfil

56

6

 

 

7.8.2 Dimensiones de trazo para el corte

56

7.9 SIMULACION

58

8. PROTOTIPADO

59

9. DESARROLLO DEL DISEÑO INDUSTRIAL

60

9.1 NECESIDADES ERGONOMICAS

60

9.2 NECESIDADES ESTETICAS

60

9.3 VALORACION DEL DISEÑO INDUSTRIAL

60

10. DESARROLLO DE MANUFACTURA Y ENSAMBLE DEL PRODUCTO 61 10.1 ANALISIS DISEÑO PARA MANUFACTURA (DPM)

61

10.1.1 Lista de componentes

61

10.1.2 Proceso de manufactura 10.1.3 Impacto del dpm sobre otros factores

62 62

10.2 ANALISIS DISEÑO PARA ENSAMBLE (DPE)

62

10.2.1 Estimación tiempo total de ensamble

62

10.2.2 Maximización de la facilidad de ensamble

63

10.2.3 Primer paso para el ensamble

63

10.2.4 Segundo paso para el ensamble

68

11. DESARROLLO DEL MANTENIMIENTO DEL PRODUCTO

75

11.1 FIABILIDAD DEL SISTEMA

75

12. CONCLUSIONES

76

BIBLIOGRAFIA

77

ANEXOS

78

7

 

 

LISTA DE CUADROS Pág. Cuadro 1. Identificación de las necesidades del cliente

20

Cuadro 2. Especificaciones técnicas preliminares

21

Cuadro 3. Especificaciones controlador DC modelo BC142-6

34

Cuadro 4. Características comunes de los aceros

36

Cuadro 5. Parámetros para el diseño

38

Cuadro 6. Caracteristicas Bandas Samplas

39

Cuadro 7. Valores de C1 para diferentes ángulos

41

Cuadro 8. Tipos de revestimiento inferior de la banda

42

Cuadro 9. Valores de carga en los rodamientos

43

Cuadro 10. Dimensiones rodillo motriz y conducido

45

Cuadro 11. Parámetros iníciales

47

Cuadro 12. Parámetros iniciales para resorte de extensión

52

Cuadro 13. Constantes para calcular resistencias de tensión mínimas de los aceros comunes para resortes.

53

Cuadro 14. Costo y lista de Componentes

61

Cuadro15. Procesos de manufactura

62

Cuadro 16. Mantenimiento del sistema

75

8

 

 

LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Máquina twister para preformas LRPU TW

17

Figura 2. Sistema cargador de preforma y botella de la serie MG-SS

18

Figura 3. Diagrama de la caja negra

22

Figura 4. Descomposición funcional del sistema

23

Figura 5. Gwtpl-1800

24

Figura 6. AL-3000-S

24

Figura 7. SDB 480-3

25

Figura 8. MG-SS 2500

25

Figura 9. Dynatek HC-12.3

26

Figura 10. Preformas de pet

27

Figura 11. Prototipo girador de preformas

27

Figura 12. Conceptos para realizar el sistema de carga automático de preformas

29

Figura 13. Sistema de carga automático de preformas.

30

Figura 14. Interacciones entre elementos físicos y funcionales

31

Figura 15. Esquema general del producto por bloques funcionales (chuncks).

32

Figura 16. Distribución espacial de los chuncks.

32

Figura 17. Símbolo SCR

33

Figura 18. Rectificador monofásico controlado

34

Figura 19. Controlador DC modelo BC142-6

35

Figura 20. Dimensiones del sistema

37

Figura 21. Estructura soporte banda

38 9

 

 

Figura 22. Características Bandas Samplas

39

Figura 23. Diagrama de fuerzas

43

Figura 24. Dimensiones rodillo motriz

45

Figura 25. Acople rígido

46

Figura 26. Esquema de fuerzas en el rodillo motriz

47

Figura 27. Palanca de segundo grado

49

Figura 28. Vista lateral partes Mecanismo y horno precalentador

49

Figura 29. Diagrama de cuerpo libre

50

Figura 30. Posición inicial preforma

50

Figura 31. Dimensionamiento del resorte

52

Figura 32. Tipos de extremos usuales para resortes de tensión o extensores

55

Figura 33. Dimensiones del perfil

56

Figura 34. Longitudes ab-cd

56

Figura 35. Perfiles semicirculares

57

Figura 36. Base para sujetar los perfiles semicirculares

57

Figura 37. Bajante de preformas

58

Figura38. Prototipo inicial de prueba real

58

Figura 39. Necesidades ergonómicas y estéticas

60

Figura 40. Posicionamiento del soporte banda-tolva

63

Figura 41. Colocación ubicador rodamientos en soporte banda-tolva

65

Figura 42. Ubicación rodamientos

65

Figura 43. Colocación de ejes

66

Figura 44. Ubicación de la banda

66

10

 

 

Figura 45. Instalación soporte del motor

66

Figura 46. Ajuste soporte del motor

66

Figura 47. Ubicación complemento del motor

67

Figura 48. Ubicación motor y ajuste

67

Figura 49. Ubicación base que soporta la tolva

68

Figura 50. Soportes base de los perfiles

68

Figura 51. Conjunto perfiles y encausador

69

Figura 52. Soportes superiores en el bajante

69

Figura 53. Unión del bajante

70

Figura 54. Ensamble del mecanismo

70

Figura 55. Montaje de tornillos Figura 56. Ubicación del resorte

71 71

Figura 57. Acoplamiento bajante y mecanismo

72

Figura 58. Ajuste parte inferior del bajante

72

Figura 59. Posicionamiento de las guías

73

Figura 60. Instalación de la tolva

73

Figura 61. Ubicación del controlador dc

74

11

 

 

LISTA DE ANEXOS Pág. Anexo 1. Estructura soporte banda

78

Anexo 2. Catalogo SNR serie UC200

79

Anexo 3. Dimensiones motoreductor GGP7461

80

Anexo 4. Caracteristicas motoreductor GGP7461

81

Anexo 5. Rodillo motriz

82

Anexo 6. Rodillo conducido

83

Anexo 7. Soporte del motoreductor

84

Anexo 8. Soporte rodamientos

85

Anexo 9. Complemento para motoreductor

86

Anexo 10. Encausador

87

Anexo 11. Perfil

88

Anexo 12. Conjunto encausador-perfiles

89

Anexo 13. Placa protectora

90

Anexo 14. Soporte corto para perfiles

91

Anexo 15. Soporte largo para perfiles

92

Anexo 16. Soporte lateral bajante

93

Anexo 17. Soporte superior derecho

94

Anexo 18. Soporte superior izquierdo

95

Anexo 19. Soporte inferior tolva

96

Anexo 20. Base curva

97

Anexo 21. Base externa bajante

98

Anexo 22. Base penúltima bajante

99 12

 

 

Anexo 23. Base final externa

100

Anexo 24. Compuerta derecha mecanismo

101

Anexo 25. Compuerta izquierda mecanismo

102

Anexo 26. Base total mecanismo

103

Anexo 27. Soporte preforma

104

Anexo 28. Tolva

105

Anexo 29. Cotización motor dc y controlador

106

Anexo 30. Cotización elementos mecánicos

107

Anexo 31. Cotización partes del mecanismo

108

13

 

 

RESUMEN Este proyecto tiene por objeto diseñar un sistema de carga que permita almacenar, distribuir y posicionar de manera automática las preformas plásticas en el horno precalentador antes del proceso de soplado, para la empresa Otorgo Envases S.A.S., ubicada en la ciudad de Yumbo, Departamento del Valle del Cauca. Como estrategia de diseño, se usa el método del análisis funcional el cual generó la solución apropiada. En lo que respecta a almacenamiento y distribución, se diseño una tolva que permita contener una cantidad considerable de preformas plásticas, que serán distribuidas por medio de una pequeña banda transportadora. La estrategia de control de la banda se realizó a través de un controlador ajustable de velocidad, pues es la más adecuada, práctica y económica para implementar, debido a la capacidad de ajuste antes y durante el proceso. Finalmente las preformas al salir de la banda transportadora, ingresan a la etapa de posición para entrarprecalentador. en contacto con las pinzas de quealineación permitirán yla cambio salida automática hacia el horno

Palabras Claves: prototipo, sistema.

 Automático, carga, maquina, mecanismo, proceso,

14

 

 

INTRODUCCION La apertura económica creó en las empresas, la necesidad de realizar mejoras en su maquinaria y equipos. Estas mejoras en los procesos son la esencia de la calidad de los productos y refleja lo que la industria del plástico, particularmente, necesita hacer, si quieren ser competitivos en el mercado actual. En la industria del plástico, con el tiempo, la maquinaria se ha vuelto cada vez más eficaz; pues, ningún material puede prosperar sin medios prácticos para procesarla. Así mismo, la primera forma para los plásticos (nitrato de celulosa) fue la producción de preformas mediante un procedimiento básico de m moldeado oldeado por compresión. Luego, estas preformas son transformadas en productos terminados mediante el proceso de moldeado por soplado. Este proceso de soplado de preformas se realiza de modo automático o semiautomático dependiendo de las características de construcción de la máquina.

Las máquinas sopladoras automáticas, dentro deetapas la línea de producción, son elementos compactos que realizan las diferentes (carga de la preforma, calentamiento y soplado) sin ningún operario; a diferencia de las máquinas de soplado semiautomáticas, en las cuales una de las etapas anteriormente descritas se realiza de manera manual, siendo una desventaja frente a los estándares de producción realizados por una máquina automática. La empresa Otorgo Envases S.A.S., dentro de sus instalaciones cuenta con una máquina de soplado semiautomática MG-880. Este sistema presenta una deficiencia con la primera primera etapa, la cual realiza de man manera era manual la carga de las preformas en el horno precalentador. Esto con lleva a demorar de modo gradual la producción de botellas. Con el objetivo de mejorar la calidad del proceso de soplado soplado y sus produc productos tos finales, aumentar la la producción, dismin disminuir uir los costes y generar satisfacción en el cliente, este proyecto pretende diseñar un cargador automático de preformas plásticas y así generar un valor agre agregado gado a la máquina y mejorar la competitividad de la empresa a niv nivel el local y nacional en la industria del plástico.

15

 

 

1. PLANTEAMIENTO PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la empresa Otorgo Envases S.A.S., el proceso de carga manual de preformas plásticas en el horno pre-calentador presenta unas condiciones no favorables para el soplado. No hay un ciclo constante de carga de las preformas, esto incide en la siguiente etapa pues se produce un retraso en el proceso de soplado.  Las preformas plásticas no llevadas a tiempo al proceso de soplado después de cumplido el ciclo de calentamiento pierden la consistencia elástica y deben descartarse hasta que tomen de nuevo la temperatura ambiente, produciendo un ciclo muerto dentro dentro del lote de preformas excluidas, ocasionando ocasionando aumento de tiempo en la consecución consecución de cada producto. 

 Adicionalmente a lo expuesto la capacidad del operario se ve disminuida por laanteriormente, interacción continua entre las psicomotriz dos etapas del proceso, generando fatiga muscular, muscular, visual y reduciendo el tiempo de respuesta dentro del proceso. Por último, en el control control del proceso de producción, requiere generar un tiempo para contar y organizar el producto en cada lote; antes de ser almacenado y distribuido respectivamente.

1.2 ANTECEDE ANTECEDENTES NTES   Al realizar una búsqueda externa de las empresas sobre el funcionamiento y diseño de cargadores automáticos para preformas, se encontró un fabricante llamado Lanfranchi Group, fundada en 1980 por Lino Lanfranchi. La compañía empieza su actividad como subcontratadora de máquinas en el sector agroalimenticio. En el 2005 se inicia la producción y la comercialización de una nueva gama de productos para tratar las preformas: posicionadoras, inspectores, volcadores de cajones, sistemas automáticos de alimentación a las sopladoras, cintas transportadoras, paletizadores para preformas.

16

 

 

Figura 1. Máquina twister para prefo preformas rmas LRPU TW

Fuente: Grupo Lanfranchi [en línea]. línea]. Italia: Texto informativo, 2010. [Consultado [Consultado 09 de septiembre de 2010]. Disponible en internet: www.lanfranchigroup.com/es/prodotti/preforme/riordinature-twister.jsp   http:///www.lanfranchigroup.com/es/prodotti/preforme/riordinature-twister.jsp http:/

Esta posicionadora rotativa puede ser ensamblada en varios modelos, según sea la producción exigida, pero siempre con pequeñas dimensiones. El funcionamiento de esta posicionadora se resume en cinco etapas: - Las preformas introducidas en la parte baja del cilindro de selección se colocan en los espacios especiales. - Las preformas correctamente posicionadas pasan por una estación de lectura de posición que determina la posición del cuello. - Las preformas son extraídas a través de las manos de toma de la estrella a depresión. - Las manos de toma, accionadas por un sistema eléctrico o neumático, giran en sentido horario o levógiro, según sean las indicaciones que la estación de lectura envía, para meter las preformas en posición vertical. - Las preformas se introducen en el canal de bajada para transportarlas hacia la sopladora.

17

 

 

Se encuentra también una compañía llamada Mega Machinery que tiene una serie MG-SS sopladora de plástico. Esta serie tiene un cargador automático de preformas con equipamiento neumático, que garantiza el alto rendimiento y la larga vida de la máquina. Se mejora la vvelocidad elocidad con la guía de movimiento lineal. Tiene una unidad de asideros de diseño especial que se permite cambiar fácilmente.

Figura 2. Sistema cargador de preforma y botella de la l a serie MG-SS.

Fuente: MegaMachinery [En línea]. China: Información de productos, 2010. [Consultado 09 de septiembre 2010]. Disponible en internet:  internet: http://www.megamachinery.com  http://www.megamachinery.com 

18

 

 

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL  



Diseñar la a automatización utomatización requerida para el proceso de carga de las preformas plásticas en la etapa de precalentamiento en la sopladora semiautomática de botellas MG880.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS  

Conocer el proc proceso eso de fabricación de envases plásticos a partir de preformas plásticas.

 

Identificar las dificultades o problemas que está generando el proceso de carga manual de las preformas plásticas en la línea de soplado para la fabricación de botellas de la empresa Otorgo Envases S.A.S.

 

Buscar en la industria industria nacional e internacional máquinas o procesos similares que puedan servir como idea inicial para desarrollar un proyecto de carga automática de las preformas plásticas.

 

Proponer un proyecto con un diseño de carga automático de preformas plásticas en la línea de envases envases plásticos de la empresa Otorgo Envases S.A.S., a partir de controladores lógicos programables o controladores de velocidad.

 

Emplear el método del análisis funcional para escoger la mejor solución, dentro de algunas alternativas posibles a considerar para desarrollar este proyecto.

 

Evaluar económicamente la realización del proyecto.













19

 

 

3. DESARROLLO CONCEPTUAL El desarrollo conceptual comienza por la identificación de las necesidades del cliente, dichas necesidades ya están planteadas y son en las que está basado el proyecto.

3.1 IDENTIFICACIÒN DE LAS NECESIDADES  Los deseos del cliente se traducen en conjunto de requerimientos del usuario que expresan con gran detalle lo que los usuarios potenciales y el cliente desean del diseño. En el Cuadro 1 se muestran los requerimientos del cliente y las necesidades.

Cuadro 1. Identificación de las necesidades del cliente N° 1

Requerimientos del cliente “Que no se detenga el ingreso de ”  en el horno. “preformas Que la velocidad del proceso de

2 3 4 5 6 7 8

calentamiento se mantenga independiente.”  “Poder realizar el ajuste del proceso con un mínimo de preformas.”  “Que el operario no tenga que ver con el proceso de carga en el horno.”  “Que aguante una cantidad de carga considerable de preformas.”  “Que pueda adaptarse al espacio en planta, delimitado para el proceso de soplado.”  “Que se pueda implementar.”   “Que lo pueda reparar fácilmente.”  

Necesidades Ciclos constantes de carga en el horno. La carga de preformas dependerá de la velocidad del proceso. Controlar la salida de preformas desde la tolva. Las preformas ingresarán automáticamente en el horno precalentador. El sistema soportará una carga considerable de preformas. El sistema será de aceptables dimensiones y adaptable al horno. El sistema deberá ser fabricado a costo razonable. El sistema será de fácil ajuste y mantenimiento.

20

 

 

3.2 ESPECIFICACIONES TECNICAS Se estudiaron previamente las necesidades identificadas con el fin de encontrar unos parámetros que permitan cuantificar dichas necesidades y al mismo tiempo sirvan de guía para el desarrollo.

3.2.1 Especificaciones técnicas preliminares Cuadro 2. Especificaciones técnicas preliminares N° Métrica 1 2 3 4 5 6

N° Necesidad 1,3,4 2,3 4 5,6 6 6

Métricas Producción Velocidad Posición Peso Dimensiones Adaptabilidad

Importancia 5 5 5 4 5 4

Unidades Preformas/ciclo rpm mm Kg cm Subjetiva

7 8

7 8

Costo Mantenimiento

5 4

$ Subjetiva

Escala de importancia: 5=Excelente, 4=Bueno, 3=Regular, 2=Malo, 1=Pésimo.

21

 

 

4. GENERACION DE CONCEPTOS  En ésta etapa de diseño se descompone el problema en las funciones más relevantes con el fin de obtener una mejor visualización y comprensión. Se hará un enfoque en los puntos más críticos para lograr dar claridad a éste.

4.1 DESCOMPOSICION FUNCIONAL En esta etapa se enfrenta el problema de manera general, sin tener en cuenta el funcionamiento interno del sistema, lo cual es representado o conocido como un diagrama de caja negra, donde se identifican las entradas del sistema y las salidas que se van a generar, brindando un conocimiento más detallado del problema que se esta enfrentando y posteriormente hacer un análisis interno en la descomposición funcional.

4.1.1 Diagrama de de la caja negr negraa Figura 3. Diagrama de la caja negra

La descomposición funcional permite visualizar el funcionamiento interno por subfunciones, y garantizar garantizar el cumplimiento cumplimiento de las acc acciones iones que fueron asignadas al sistema de carga automático de preformas. No se especifica de qué manera se va a realizar éste proceso. De hacerlo limitaría las opciones de diseño a una sola, lo cual no es conveniente. Se realizó la descomposición de las tareas que se deben ejecutar y la relación entre las mismas para que todas lleguen a un mismo destino; a partir de aquí se dará inicio a la l a generación de conceptos para cada una de las subfunciones.

22

 

 

4.1.2. Descomposición funcional Se entra a analizar los procesos que se llevan a cabo en el sistema de carga.  Figura 4. Descomposición funcional del sistema

4.2 BUSQUEDAS EXTERNAS E INTERNAS PARA EL DISEÑO Este diseño pretende desarrollar un sistema de carga adaptable a las máquinas sopladoras semiautomáticas mediante el uso de analogías en otros procesos, para integrarlos y así obtener un diseño que este al alcance y expectativas del cliente. En la información analizada para desarrollar el diseño y pruebas de prototipado físico y simulación virtual se encontraron alternativas prácticas y validas para lograr diseñar un sistema que realice las funciones de una manera satisfactoria.

4.2.1 Búsqueda externa. Se encontraron diferentes máquinas que a simple vista determinaron unas características funcionales semejantes para tener en cuenta.  4.2.1.1 Sopladora de Pet GWTGPL-1800. Equipo adecuado para varios tipos de plástico. Sistema de tolva para almacenar las preformas y banda elevadora para distribuir a través t ravés de guías lineales hacia horno.

23

 

 

Figura 5. GWTGPL-1800

Fuente: Global Water Technologies Group [en línea]. México: Texto informativo, 2011 [Consultado 04 de marzo 2011]. Disponible en internet: http://www.ciberteca.net/maquinas-modelo/APSPL-1800.htm  http://www.ciberteca.net/maquinas-modelo/APSPL-1800.htm 

4.2.1.2 Sopladora pet modelo AL-3000-S.  Alimentador de Preforma  Automático. El alimentador de preforma funciona en perfecta sincronía con el ciclo de la máquina. Figura 6. AL-3000-S

Fuente:  All Right Machinery [en línea]. México: [Consultado 04 de marzo 2011]. Disponible en internet: http://www.allrightmachinery.com/spanish/auto-blow.html http://www.allrightmachinery.com/spanish/auto-blow.html  

24

Texto

informativo,

2011

 

 

4.2.1.3 Máquina de soplado pet modelo SBD 480-3. Equipo de manejo automático de preformas y robots para la carga de preformas y para llevar a cabo el proceso de producción totalmente automática .  Figura 7. SDB 480-3

 Powerjet Plastic Machinery Co., en Ltd.internet: [en línea]. China: Texto informativo, 2011 Fuente: [Consultado 04 marzo 2011]. Disponible http://www.plasticinjectionmachine.es/products/SBD480-3-Hot-filled-PET-Stretch-Blow-MoldingMachine.htm   Machine.htm

4.2.1.4 Máquina de soplado MG-SS 2500 pet. Unidad cargadora de preforma: el equipamiento neumático de esta famosa marca garantiza el alto rendimiento y larga vida de la máquina. Se mejora la velocidad de la carga con la guía de movimiento lineal. Tiene una unidad de asideros de diseño especial que se permite cambiar fácilmente. Figura 8. MG-SS 2500

Fuente: Mega Machinery Mold Co., Ltd. [en línea]. China: Texto informativo, 2008 [Consultado 04 marzo 2011]. Disponible en internet: http://www.mega-machinery.com/spanish/mg_ss2500.htm   http://www.mega-machinery.com/spanish/mg_ss2500.htm 

25

 

 

4.2.1.5 Máquina Sopladora Automática DYNATEK HC-12.3.  Cuenta con tolva para preformas, alimentador automático, unidad de calentamiento con dos hornos compensada por temperatura de la preforma, mesa de soplado neumática con capacidad para un molde y expulsor de botellas, todo controlado por computadora.  Figura 9. Dynatek HC-12.3

Fuente: Poliformas, SA de CV. [en línea]. México: Texto informativo, 2009 [Consultado 04 marzo 2011]. Disponible en internet: http://www.poliformas.com.mx/index.php?sitio=catalogo&opc=pro&idpro=17&id=4   http://www.poliformas.com.mx/index.php?sitio=catalogo&opc=pro&idpro=17&id=4 

Estos cinco productos son los más aproximados al diseño, pues tienen funciones similares para realizar el proceso de carga automático y sirven de referente para elegir las características.

4.2.2 Búsqueda interna.

Como parte de la búsqueda interna se logro reunir

y evaluar e información acerca de una solución de diseño potencial por mediounos de undatos prototipo.  

4.2.2.1 Datos e información de la búsqueda interna. Parte fundamental para determinar las características funcionales para el desarrollo de un prototipo.   Características físicas de los elementos en contacto con el prototipo: Material: Tereftalato de polietileno (PET). Llamado en la industria del plástico preforma. Con un buen coeficiente de deslizamiento, de forma cilíndrica, diferentes tipos de peso y tamaños.



26

 

 

Figura 10. Preformas de pet

Fuente: Chumpower Machinery Corp. [en línea]. China: Imagen producto, 2006 [Consultado 04 marzo 2011]. Disponible en internet: http://www.chumpower.com/spanish/pro5.htm http://www.chumpower.com/spanish/pro5.htm  

  Condiciones de operación del prototipo:   No debe tener ningún actuador para realizar la función de invertir las preformas antes de ingresar a la etapa de calentamiento. Tener un diseño que permita el libre deslizamiento y soporte de las preformas. 



  Dimensiones del prototipo: Debe  tener unas dimensiones necesarias para realizar pruebas experimentales con las preformas y hallar unas características importantes para el diseño final.



4.2.2.2 Prototipo para invertir las preformas. Este prototipo fue construido para ver el movimiento movimiento de las preformas sobre materiales metálicos con forma circular, básicamente se coloca la preforma sobre su anillo de transferencia en la parte superior entre los bordes de los semidiscos y por gravedad las preformas se desplazan invirtiendo su posición inicial. Figura 11. Prototipo girador de preformas.

27

 

 

4.3 SELECCIÓN DE CONCEPTOS La selección de conceptos se basó en algunas alternativas analizadas en las búsquedas externas y de esta manera reducir el número de combinaciones combinaciones..

4.3 Clasificación de la energía:  Las energías hidráulica y neumática no son recomendables porque para generarla se requieren de un equipo de alto costo. Así mismo el uso de baterías para el funcionamiento de motores de trabajo continuo se descarta por completo, dado su elevado costo y además el sistema no es portátil. 4.3.2 Distribuir la preforma: Las bandas elevadoras no son una buena opción por el poco espacio que se dispone en el área de trabajo. 4.3.3 Selección del motor motor para la ban banda: da: Los motores paso a paso por su construcción no soportan cargas estáticas debido a la falta de torque de detención. El servomotor es costoso para esta aplicación sencilla. Los motores  AC constan de la complejidad de los sistemas de control que funcionan en condiciones variables de velocidad y carga. Los perfiles redondos por su forma, 4.3.4 Alineación de preformas: pueden ocasionar interferencias en el desplazamiento de las preformas.

4.3.5 Giro d dee las preformas: Un  virador helicoidal no es recomendable porque ocuparía mucho espacio y necesita un motor para su funcionamiento, lo que incrementaría el costo. No es viable un brazo robótico por su alto costo y porque su adquisición requiere elevadas tasas de producción. 4.3.6 Control de vvelocidad elocidad de la banda: banda: Para regular la velocidad de distribución de las preformas, se deja a experticia del operario debido a que se deben variar constantemente parámetros como: velocidad y temperatura dentro de horno, gramaje de la preforma, tiempo de calentamiento, etc. Para este tipo de control variable variable no se recomienda usar un regulador de de tensión ajustable y un circuito transistorizado. Estos sistemas de regulación tienen el problema de que al reducir la tensión aplicada se reduce, además de la velocidad, velocidad, el par del motor.  Además, tiene un rendimiento bajo, pues el circuito de regulación consume una buena parte de la energía aportada.

28

 

 

4.3.7 Análisis y control de datos: Se descarta  los microcontroladores por su compleja programación, requieren de desarrollo de hardware específico para la etapa de potencia y diseño de elementos de protección, también los PLC industriales y de propósito especifico debido a su costo. La velocidad de la banda será controlada por el operario de turno, a través de un drive de velocidad, de esta manera, la distribución de preformas se hace según los parámetros de producción requeridos. y temperatura del horno, peso de la preforma, temperatura ambiente,(Velocidad etc.).

4.3.8 Poner preformas en portapreformas portapreformas del horno: horno: No es viable un brazo robótico por su alto costo y porque su adquisición requiere elevadas tasas de producción, además necesita un espacio considerable para su ubicación. El mecanismo de piñón y cremallera es muy poco utilizado para este tipo de propósito. 4.4 COMBINACION DE CONCEPTOS

Con el objetivo de llegar a la mejor solución para cada una de las necesidades y que el sistema cumpla con los requerimientos especificados, se emplearon aquellos que por sus características funcionales y de analogía existentes deben continuar dentro del proceso de diseño.

Figura 12. Conceptos para realizar el sistema de carga automático de preformas Recibir energía externa Distribuir preforma desde la tolva

Energía eléctrica

Toma de la red

Distribuir por banda transportadora

Eléctrico

 A

Motor DC

Mecanismo para alinear  preformas 

Guías paralelas

C

Mecanismo para girar las preformas 

Mov. Rotacional

Guías semicirculares

29

B

D

 

 

Figura 12. Conceptos para realizar el sistema de carga automático de preformas (Continuación). Control de Velocidad del motor  banda 

 Análisis control de datos  Colocar preformas en el  horno 

Rectificador controlado de silicio DC SCR

Regulador de velocidad Motor DC

Operador

F

Pinzas accionadas por resorte 

4.5 DISEÑO. Figura 13. Sistema de carga automático de preformas.

30

E

G

 

 

5. DESARROLLO DE LA ARQUITECTURA DEL PRODUCTO  5.1 ANALISIS DE LA ARQUITECTURA DEL PRODUCTO

Se optode porfabricación diseñar unaespecial arquitectura modular integrarque piezas estándar piezas y lograr unapara estructura cumpla con con las especificaciones requeridas.

5.2 INTERACCIONES ENTRE ELEMENTOS FISICOS Y FUNCIONALES Figura 14. Interacciones entre elementos físicos y funcionales  Horno Base general

Soporta Sistema de carga

Estructura Base tolva

Soporta tolva y preformas

Estructura Base banda

Soporta tolva, motor, rodillos

Motoreductor dc

Movimiento banda

Control SCR

Velocidad Motoreductor dc

Guías lineales

Movimiento preformasde

Girador de preformas

Cambio posición en las preformas

Mecanismo final

Carga automática

Tolva

Alimentación

31

 

 

5.3 ESQUEMA DEL PRODUCTO En esta sección se presenta un esquema general del producto donde se observan las diferentes partes que lo componen a través de sus funciones.

Figura 15. Esquema general del producto por bloques funcionales (chuncks).

Soporte

Movimiento

Control

Motoreductor dc

Control SCR

Banda Estructura metálica de soporte

Tolva

Guías lineales Mecanismo final

5.4 DISTRIBUCIÓN GEOMÉTRICA Figura 16. Distribución espacial de los chuncks.

32

Resorte De extensión

 

 

6. ARQUITECTURA DEL SISTEMA DE CONTROL 6.1 DISEÑO DEL CONTROLADOR Para el desarrollo del sistema de control de la banda dosificadora en el sistema de carga automático de preformas escogió el rectificador controlado de silicio (SCR) por su simplicidad y bajose costo.

6.1.1 Control SCR El tiristor es un elemento semiconductor muy utilizado para controlar la cantidad de potencia que se entrega a una carga, Analizando el símbolo:  A= ánodo  C = cátodo, también representado por la letra K G = compuerta o GATE Figura 17. Símbolo SCR

Normalmente el SCR se comporta como un circuito abierto hasta que activa su compuerta (GATE) con una pequeña corriente (se cierra el interruptor S) y así este conduce y se comporta como un diodo en polarización directa. Lo que sucede después de ser activado el SCR, se queda conduciendo y se mantiene así. Si se desea que el tiristor deje de conducir, el voltaje +V debe ser reducido a 0 Voltios o invertida la polaridad del voltaje entre ánodo y cátodo. Los tiristores tipo SCR, hacen posible el control de fase de una onda completa de la señal de entrada. Los tiristores T1 y T4 conducirán durante el semiciclo positivo de la entrada entrada,, y los tiristores T2 y T3 en el negativo. Eso quiere decir que los tiristores se dispararán de dos en dos con un ángulo de fase α retardado a partir del paso por cero de la tensión de entrada.

33

 

 

Figura 18. Rectificador monofásico controlado

6.2 ESPECIFICACIONES Cuadro 3. Especificaciones controlador DC modelo BC142 BC142-6 -6 Número de Catálogo:

BC142-6

Caballos de fuerza:

1.5

Voltaje de entrada / Hertz:

115/230

Fase de entrada - Calificación:

1

Caja:

Chasis

Tipo de enfri enfriamie amiento: nto:

CONVECCI CONVE CCI N

Temperatura ambiente Min:

0

Temperatura ambiente Max:

40

Tipo de control:

ANALÓGICO

Número de ejes:

1

Interfaz del operador:

POTENCIOMETRO

Dinámico / regenerativo de frenado:

NINGUNO

Dimensiones:4.3”Alto X 3.64” Ancho X 1.25” Prof.  

NINGUNO

Fuente: Baldor Electric Company. [en línea]. North America: Características, 2011 [Consultado 04 marzo 2011]. Disponible en internet: http://www.baldor.com/products/detail.asp?1=1&catalog=BC1426&product=DC+Controls&family=OneWay|vw_DCControls_OneWay#   6&product=DC+Controls&family=OneWay|vw_DCControls_OneWay#

34

 

 

6.3 DISEÑO ARQUITECTU ARQUITECTURAL RAL Figura 19. Controlador DC modelo BC142-6

Fuente: Baldor Electric Company. [en línea]. North America: Características, 2011 [Consultado 04 marzo 2011]. Disponible en internet: http://www.baldor.com/products/detail.asp?1=1&catalog=BC1426&product=DC+Controls&family=OneWay|vw_DCControls_OneWay#   6&product=DC+Controls&family=OneWay|vw_DCControls_OneWay#

6.3.1 Características.   Controlador SCR de onda completa con con diodo de rueda libre (Nema tipo K).    Fuente de energía en campo que permite el uso con motores CC en derivación, así como motores de imán permanente.    Aceleración y desaceleración ajustable, limite de corriente, velocidad máxima y mínima.    Indicador LED de límite de corriente.    Potenciómetro de 5K para el control d de e veloc velocidad. idad.   Circuito que protege los motores y el puente de potencia SCR contra cortocircuitos directos.   Circuito de rechazo d de e ruido que elimina falsos comienzos comienzos y daños en los SCR.

 





 



35

 

 

7. DISEÑO DETALLADO 7.1 MATERIAL

Para la fabricación deacero las estructuras soporte de la tolva, bandacon y rodamientos se utilizara A36, para lasdedemás estructuras en contacto la materia prima (preformas) se construirán en acero inoxidable.

7.1.1 Las siguientes características son comunes a todos los aceros.  Cuadro 4. Características comunes de los aceros          



 





210.000 N/mm2  81.000 N/mm2  0.3 1.2 x 10-5  (°C)-1  7.850 Kg/m3 

Módulo de elasticidad E  Módulo de elasticidad transversal G Coeficiente de Poisson v Coeficiente de dilatación térmica α  Densidad ρ 

  Acero inoxidable 304: excelente resistencia a la corrosión a una amplia variedad de medios corrosivos, incluyendo productos de petróleo caliente y gases de combustión. Resistente a la corrosión en servicio intermitente hasta 871 ºC (1600 ºF) y hasta 926 ºC (1700 ºF) en servicio continúo. Excelente soldabilidad, utilizar electrodos tipos 308S. Poco maquinable: 45% del acero 1212, se recomiendan velocidades de 40 a 85 pies de superficie / minuto.   

Se utiliza en la industria química, alimenticia, textil, petrolera, del plástico, etc., para piezas varias, especiales y partes que requieran ser soldadas.

36

 

 

7.2 DIMENSIONES GENERALES DEL DISEÑO  A continuación, se mostrara que estas dimensiones, satisfacen en su totalidad la adaptabilidad al horno y están dentro del espacio circundante. Todas las dimensiones vienen dadas en mm.

Figura 20. Dimensiones del sistema

7.3 ESTRUCTURA SOPORTE BANDA Esta estructura dará soporte al sistema motor, rodamientos, banda y una parte a la tolva, fabricada con acero A36 laminado en caliente (HR) según la norma  ASTM 500 G.C, de bajo contenido contenido de carbono, alta soldabilidad soldabilidad y ductibilidad. Tiene una gran variedad de usos, desde obras civiles, trabajos con energía, telecomunicaciones,, arquitectura y transporte, hasta fabricación telecomunicaciones f abricación de maquinaria. Se comercializa en perfiles circulares, rectangulares y cuadrados.

7.3.1 Especificaciones. Sección cuadrada 1”, Calibre 16 A.W.G. (Ver anexo 1). 

37

 

 

Figura 21. Estructura soporte banda

7.4 BANDA DOSIFICADORA Esta banda en su diseño es de características simples, debido a sus pequeñas dimensiones, baja velocidad y manejo de carga liviana.

7.4.1 Parámetros para el diseño:  La capacidad de transporte depende básicamente del ancho y velocidad de la banda. Otros factores f actores que intervienen son la densidad del material a transportar y la inclinación del transporte. Cuadro 5. Parámetros para el diseño Tereftalato de polipropileno PET

Material a distribuir:

Preforma (cilíndrica) Forma del material: d = 1,38 1,38 gr/c gr/cm m

Peso especifico del material: Longitud de transporte:

LT = 0.204 m

Longitud geométrica de la banda Carga sobre la banda: Inclinación: Diámetro rodillos: Peso de la banda Marca Sampla F10  Ancho de la banda: Velocidad estimada de la banda: C. de fricción rodillo sin revestimiento:

Lg = 0.71 m m = 2.1 Kg. 0° DRM=DRC =0.06 m 2,4 Kg/m2  bo = 0.295 m VL = 0,069 m/s µR = 0,033

38

 

 

7.4.2 Tensiones en la banda. Las fuerzas que se presentan en un transportador, se denominan tensiones y estas pueden calcularse en diferentes puntos de un transportador, estas fuerzas son transmitidas a las estructuras en los puntos donde existen rodillos motrices, a través t ravés de las chumaceras.



  Calculo de la tensión efectiva en la banda para para transporte horiz horizontal ontal Para encontrar la tensión efectiva se hará uso de la siguiente expresión: F U = µR  * g * (m + mB + mRT   )  [1]

En donde: mB = masa de la banda es : (Kg/m2  )  * (Lg * bo)  [2] bo = Ancho de la banda. Lg = Longitud geométrica de la banda. µR = Coeficiente de fricción cuando se ejec ejecuta uta sobre rodillo. g = Aceleración debido a la gravedad [9,81 m/s2] m= Carga total a granel. [Kg] mRT = Masa de los rodillos. [Kg] Para este caso se escogerá la banda marca Sampla F10, ver cuadro 6. Con un peso de 2.4 kg/m 2. A continuación, reemplazando el valor anterior en la expresión [2], se puede calcular la masa de la banda:

Cuadro 6. Características Bandas Samplas

mB = (2.4 Kg/m2  )  * (0.71 m * 0.295 m) = 0.5027 kg     Calculo de la masa del rodillo



Para hallar la masa (estimado) de uno de los rodillos de lámina enrolado en acero, se procede de la siguiente manera: Espesor de la lamina es de 1.02 mm, calibre 18 AWG.

39

 

 

El volumen de un cilindro es: V CH  CH  = Pi * L*(R + r)*(R - r) [3]

En donde: 3.141592654 Pi R == radio mayor   r = radio menor = (R  – espesor seleccionado) [4] L = longitud del rodillo d  Acero = 7850 Kg/m3 

El primer paso es hallar el radio mayor: R = DR/2 = 0.03 m  Luego hallar el radio menor de la expresión [4]: r = (0.03 m – 1.02 -03 m) = 0.02898 m La longitud del rodillo es igual al ancho de la banda L = 0.295 m  Se reemplazan los valores obtenidos en la expresión [3] para obtener el volumen: VCH = (3.141592654)*(0.295 m)*(0.03 m + 0.02898 m)*(0.03 m – 0.02898 m) VCH = 0,055 -3 m3    La densid densidad ad de un material es igual a la expresión [5]:



d   Acero = masa / V CH  [5]

De la aproximado expresión [5], despeja masa para hallar la expresión [6], y obtener el valor dese uno de los larodillos. mR1 = (0,055 -3 m3 )*(7850 Kg/m3 ) [6] mR1 = 0.432 Kg   la masa total de los dos rodillos es: mRT = 0.864 Kg   Luego de obtener los valores necesarios se reemplaza en la expresión [1] para hallar la tensión efectiva: F U = (0.033) * 9.81m/s2  * (2.1 Kg + 0.5027 Kg + 0.864 Kg) 

40

 

 

F U = 1.12 N  

  Calculo de la máxima máxima tensión en la banda



F 1 = F U  * C1  [7]

En donde: F1 = tensión máxima de la banda en el rodillo motriz. FU = tensión efectiva. C1 = factor que se aplica al rodillo motriz. El factor C1 es de 2,1 para un arco de contacto de 180° entre la banda y el rodillo motriz sin revestimiento, ver cuadro 7 y 8.

Cuadro 7. Valores de C1 para diferentes ángulos

Fuente: Forbo-Siegling. [en línea]. España: Información técnica, 2011 [Consultado 04 marzo 2011]. Disponible en internet: http://www.forbo-siegling.com/es/pages/brochures/technical/download/fms200904_calculo_de_ la_banda_transportadora_304_sp.pdf  

41

 

 

Cuadro 8. Tipos de revestimiento inferior de la banda

Fuente: Forbo-Siegling. [en línea]. España: Información técnica, 2011 [Consultado 04 marzo 2011]. Disponible en internet: http://www.forbo-siegling.com/es/pages/brochures/technical/download/fms200904_calculo_de_ la_banda_transportadora_304_sp.pdf  

Reemplazando los valores de Cuadro en la expresión [7] se obtiene: F 1 = 1.12 N * (2.1) F 1 = 2.352 N  

Según Firbank 1, Supone que la fuerza de fricción en la banda es uniforme a lo largo de todo el arco de contacto y que las ffuerzas uerzas centrifugas en la banda pueden ser despreciadas. Entonces la relación entre la tensión mayor F 1 y la tensión menor F 22   es: F1 / F2 = еµα  [8]

En F1 =donde: tensión máxima en la banda F2 = tensión mínima en la banda µ=Coeficiente de de fricción rodillo y banda α: ángulo de contacto e ntre banda y rodillo en radianes Despejando F 22    de la expresión [8] y reemplazando valores, se obtiene la tensión mínima en la banda: (0,033.180º 2π/360  2π/360   ) F 2   = 2.12 N   [9] 2 =   2.352 N / е

42

 

 

7.4.3 Cargas en los rodamientos. Para determinar el cálculo de vida de los rodamientos usados en la banda dosificadora se deben determinar las cargas aplicadas en ellos. Cuadro 9. Valores de carga en los rodamientos ELEMENTO Banda Rodillo impulsor Rodillo impulsado Carga sobre la banda dosificadora

PESO APROXIMADO APROXIMADO (Kg) 0.5027 0.432 0.432 2.1

Figura 22. Diagrama de fuerzas

Para determinar las cargas en las reacciones Ra y Rb se aplica Σ de fuerzas en el eje Y. Ver figura 22. ΣFY = 0 Ra + Rb – W Carga Carga + Banda - W Rodillo Rodillo  = 0 Ra + Rb = W Carga Carga + Banda + W Rodillo Rodillo

[10]

2  W Carga Carga = 2.1 Kg * 9.81 m/s  = 20.6 N 2  W Banda Banda = 0.4942 Kg * 9.81 m/s  = 4.85 N 2  W Rodillo Rodillo = 0.432 Kg * 9.81 m /s  = 4.23 N

F W = 29.68 N Ra + Rb = F W

43

 

 

Para determinar una de las reacciones, r eacciones, se aplica Σ de momentos en el punto  A. Ver figura 22. 

Σ M A = 0 L * (R b ) - L / 2 * (F W  W )   = 0   [11]

Despejando Rb de la expresión [11] y sustituyendo F W  W,  se halla la reacción en el punto B. Rb = FW / 2 Rb = 14,84 N Ra = 29.68 – 14.84 = 14.84

7.4.4 Vida en los rodamientos. En el método de cálculo normalizado (DIN/ISO 281) para rodamientos solicitados dinámicamente, se parte de la fatiga del material como causa del deterioro del rodamiento. La formula de vida es: Lh = (C P  / P P  )*(16666/ n x 60) 

Donde: Lh = Duración del rodamiento C = capacidad de carga dinámica P = carga aplicada n = velocidad del eje a = exponente de vida a = 3 para rodamiento de bolas

[12] [hora] [N] [N] [min -1]

En un principio, se estima un periodo de vida de 7 años de la banda dosificadora, suponiendo ocho horas de funcionamiento durante 299 días al año, resultando un total de 16744 horas. Es por ello que se deberá comprobar la duración de los rodamientos para determinar su reemplazo en el caso que sea necesario. Para el rodamiento de bolas UC204 marca SNR, la capacidad de carga dinámica según catálogo del fabricante, es de 12800 [N]  (Véase  (Véase anexo 2). Sustituyendo valores en la expresión [12] se obtiene la vida prevista para los rodamientos usados en la banda dosificadora. 3

Lh = Lh =

3

(12800  / 12,1  )*(16666 / 16 x 60) 20551,05 E06 horas. 

44

 

 

La duración de dicho rodamiento es superior a la prevista para la banda dosificadora, es por ello que no será necesario el cambio de ningún rodamiento dado que está claramente sobredimensionado. sobredimensionado.

7.4.5 Dimensión de los los rod rodillos. illos.  El material usado en los rodillos es lámina enrolado acero con calibre 18calibre. (1.02 mm) para carga liviana. Los ejes de cada rodillo sonenhuecos igual

Cuadro 10. Dimensiones rodillo motriz y conducido Variables Diámetro Longitud rodillo sin ejes Longitud ejes Izq. / Der. rodillos Diámetro externo ejes Izq. / Der.

Rodillo motriz 0.06 m 0.295 m 0.05 m / 0.022 m 0.02 m / 0.022 m

Rodillo conducido 0.06 m 0.295 m 0.05 m / 0,059 m 0.02 m / 0.02 m

Para el rodillo motriz cada eje tiene un valor diferente debido al acople con el eje del motor. Ver figura 23.

Figura 23. Dimensiones rodillo motriz

Los ejes de ambos rodillos son huecos, para minimizar el peso del sistema de la banda dosificadora.

45

 

 

7.4.6 Acople eje rodillo y eje motor.  Este es un acople rígido usando tornillos de presión, la figura 24, ilustra de manera clara el tipo t ipo de sujeción. Figura 24. Acople rígido

El eje del motor entra en el eje hueco del rodillo motriz, la sujeción entre ejes se realiza con tornillos y ejerciendo presión sobre la chaveta para generar el acople que permita transmitir el movimiento.

46

 

 

7.5 POTENCIA Y PAR MOTOR NECESARIOS Para estimar la potencia del Motoreductor, se ha de tener presente la disposición de giro durante el proceso de distribución de las preformas, según se muestra en la figura 25.

Figura 25. Esquema de fuerzas en el rodillo motriz 

M motoreductor  motoreductor   W rodillo rodillo 

Cuadro 11. Parámetros iníciales  DATOS Diámetro rodillo motriz DRM  Tensión máxima T1 Tensión mínima T2 Velocidad lineal de la banda VL

VALOR 0.06 m 24.717 N 22.28 N 0.069 m/s

Con los datos mostrados en la cuadro 11., como referencia, se determina la velocidad angular del rodillo: W rodillo rodillo = V L / (DRM  / 2)

[13]

Sustituyendo en la expresión [13], se obtiene la vvelocidad elocidad angular del rodillo motriz: W rodillo rodillo = 2.3 rad/s  nrodillo = 2.3 *(60/2pi) = 21.96 rpm 

La banda transportará un promedio de 2.1 Kg en cada instante sobre su área.  Así pues, aplicando ΣM en el punto fijo O del rodillo, se puede afirmar:

47

 

 

Σ M  M o = 0

M motoreductor  ) + T2*( DRM  / 2   ) [14] motoreductor - T1*( DRM  / 2 

Despejando M motoreductor  motoreductor : M motoreductor   )  motoreductor  = (T1 – T2)*( DRM  / 2 

Sustituyendo valores: M motoreductor  motoreductor  = (2.35 N – 2.12 N)*(0.03 m) M motoreductor  motoreductor  = 6.9

-03

Nm 

Sabiendo que W rodillo rodillo = 2.3 rad/s se conoce la potencia del Motoreductor: P motor   = M motoreductor  motor  = motoreductor   * W rodillo rodillo [15]

Resultando: motor  = 0.01587 W   P motor 

Como se observa, la potencia calculada es muy baja debido a que la velocidad de operación de la banda dosificadora es baja. Por lo cual, se utiliza un motoreductor de ¼ de HP que proporciona una potencia superior con un torque suficiente y las revoluciones deseadas. (Ver anexo 4).

48

 

 

7.6 MECANISMO DOSIFICADOR DE PREFORMAS   El mecanismo dosificador de preformas se basa en un sistema de palanca de segundo grado. Su uso involucra un movimiento giratorio.

Figura 26. Palanca de segundo grado

La resistencia que ejerce el resorte está entre el punto de apoyo y la fuerza.

Figura 27. Vista lateral partes Mecanismo y horno precalentador

49

 

 

7.6.1 Análisis estático de la palanca.  El resorte se alarga una distancia X en ambos lados por acción de una fuerza externa F, está fuerza proviene del portapreforma ubicado ubicado en el horno. Está fuerza se utiliza para liberar la preforma del mecanismo. 

Figura 28. Diagrama de cuerpo libre

Por lo tanto: para determinar el ángulo de contacto de la fuerza Normal N en el punto C: siendo C, (contacto pinza  – preforma), simulamos una apertura inicial d , entre las pinzas de 24 mm de longitud.

Figura 29. Posición inicial preforma

La preforma tiene una rosca de 28 mm de diámetro.

50

 

 

El ángulo de contacto esta dado por la función trigonométrica:

  

 

 

[16]

Siendo: d / 2 = 12 mm, r = 14 mm

Despejando ϕ de la ecuación [16] obtenemos:   

 

  = 59 º

El ángulo de contacto de la fuerza Normal con respecto al eje Y es de 59º. Ver figura 29.

El por el engranaje para accionar la cadena es de 50 Nm., y su torque radio degenerado giro es de 0.11m.             [17]

Se despeja la fuerza externa de la expresión [17], para obtener su magnitud:

    

Fexterna = 50 Nm / 0.11m Fexterna = 455 N.

51

 

 

 

 

7.7 CALCULO DEL RESORTE DE EXTENSION Para estimar los parámetros del resorte, se ha de tener presente su deformación máxima, la fuerza aplicada en el resorte, la constante de elasticidad, espacio de trabajo, etc.

Cuadro 12. Parámetros iniciales para resorte de extensión DATOS Fuerza externa = 455 N Y ( Deformación Deformación máxima ) D (Diámetro medio del resorte) d  (Diámetro  (Diámetro del alambre ) Do (Diámetro exterior) LO  (Longitud sin carga) N a (Espiras activas)

VALOR 16% de la fuerza externa = 72,8 N 7 mm 4 mm 1 mm 5 mm 53 mm 25

Figura 30. Dimensionamiento del resorte



  esta Calculo depor la constante o modulo de rigidez dada la siguiente expresión: [18]  del resorte (K )



 

Donde: F 116  externa terna [N] 6  = Es el 16% de la fuerza ex   = Deformación máxima [mm] Y  = K = 73N / 7mm  K = 10,4 Nmm

52

  [18]

 

 

 Índice del resorte



Es una medida de la curvatura de las vueltas. El índice del resorte C  es   es la razón del diámetro medio del resorte al diámetro del alambre. El sugerido para C    es de 3 a 12. C 12

C=

   

[19]

Donde: D = diámetro medio del resorte d = diámetro del a alambre lambre

C=    = 4

7.7.1 Materiales para resortes Los resortes se fabrican mediante procesos de trabajo en frio o en caliente, dependiendo ello del tamaño del material, el índice del resorte y las propiedades deseadas.  Los materiales para resortes pueden compararse analizando sus resistencias a la tensión, que varían mucho según el tamaño del alambre, no pudiendo especificarse hasta que se se conozca el tamaño en cuestión. cuestión. El material y su procesamiento, desde luego, también tienen efecto en la resistencia a la tensión.

Cuadro 13. Constantes para calcular resistencias de tensión mínimas de los aceros comunes para resortes.  ASTM Núm.

EXPONENTE m

 A228

0.163

186

2060

 A229

0.193

146

1610

A227

0.201

137

1510

 Al cromo-vanadio

A232

0.155

173

1790

 Al cromo-silicio

A401

0.091

218

1960

MATERIAL  Alambre para cuerda musical  Alambre revenido en aceite  Alambre estirado duro

INTERCEPCION  A,kpsi

A,MPa

 Al tener el índice del resorte, se procede a obtener la fuerza máxima permisible antes de que haya deformación permanente del material. 53

 

 

  Calculo de La fuerza máxima permisible del resorte:



F.M.P.= 



  [N]



[20]

Donde: d = diámetro del alambre [mm] D = diámetro medio del resorte [mm] m = Exponente  A = Intercepción [MPa] Se reemplaza los valores de A y m de la Cuadro en la ecuación [20], y se obtiene el valor que se utilizara para obtener el factor de seguridad en el resorte. Debido a que el alambre para cuerda musical es el mejor, el más tenaz y el más utilizado para resortes pequeños se usarán los valores correspondientes en la Cuadro. 

F.M.P.= 



 

F.M.P.= 77.85 N

7.7.2 Factor de seguridad El factor de seguridad es un valor entre 1 y 1.3 para determinar la resistencia del resorte. Si el valor es < 1, el resorte no es apto para la aplicación correspondiente y se deberá hallar otro resorte que cumpla con las especificaciones.  n=

 

 

Donde: F.M.P. = Fuerza máxima permisible del resorte F 16 16 = 16% de la fuerza externa n=

   

 = 1.07  

Las especificaciones del resorte son las apropiadas.

54

 

 

7.7.3 Número de espiras activas activas del resorte resorte  La siguiente ecuación determinará la cantidad de espiras que debe poseer el resorte para transmitir la carga de manera satisfactoria. N   = =

    

 [21]

Donde = G = Modulo de rigidez del acero: 79300 [N/mm2] d = Diámetro del alambre. [mm] Y  = Deformación máxima. [mm]  = 16% 16% de la fuerza aplicada. [N] F  = D = Diámetro medio del resorte.

 = N  =

  

 

N = 14.5 espiras activas.

Esto indica que N   esta esta dentro de las especificaciones de diseño y cumplirá con los requerimientos de trabajo y dimensiones dimensiones en el mecanis mecanismo. mo.

Figura 31. Tipos de extremos usuales para resortes de tensión o extensores

55

 

 

7.8 DISEÑO DEL BAJANTE DE PREFORMAS PREFORMAS 7.8.1 Selección del perfil Se selecciona un perfil cuadrado de 3 mm m m en acero inoxidable 304 para crear un aro con un valor de diámetro de 620 mm.  Figura 32. Dimensiones del perfil

7.8.2 Dimensiones de trazo para el corte Después de creado el aro, se mide una longitud de 167 mm desde el ex extremo tremo del aro hacia el centro. Al punto inicial de la longitud longitud de 167 mm, se traza una línea perp perpendicular endicular que servirá para realizar el corte en el punto AB y el punto CD respectivamente, y de esta manera se obtiene unos perfiles simétricos para el bajante de preformas. Esta operación se realiza para ambos lados del aro .  Figura 33. Longitudes ab-cd

 Obtenidos los dos perfiles semicirculares, en los extremos A y C se les añade una longitud (en amarillo ) de 70 mm con un radio de 240 mm; en B y D se les añade una sección recta (en amarillo) de 80 mm de longitud. Con



un ángulo de 27,5 ° con respecto a la horizontal. 56

 

 

Figura 34. Perfiles semicirculares

  Así, queda definida una parte parte de la estructura para el bajante de pr preformas. eformas. El siguiente punto consiste en dar forma al bajante de preformas, por medio de una serie de secciones metálicas alrededor de los perfiles. perfiles. Estas secciones proporcionan la firmeza y el ancho deseado, logrando que las preformas se desplacen por medio del bajante.



Figura 35. Base para sujetar los perfiles semicirculares.

  En el anex anexo o tal se detallan las dimensiones de la secc sección. ión.



La ubicación de las seis secciones alrededor alrededor de los perfiles se muestra e en n la figura 36. 57

 

 

Figura 36. Bajante de preformas preformas

7.9 SIMULACION Para comprobar el buen funcionamiento del bajante se construyo un prototipo de prueba real, este diseño consistía en dos placas semicirculares apoyadas sobre una base de madera en forma de ele, las placas separadas 29 mm entre si, permitían que las preformas se deslizaran y cambiaran de posición al completar el recorrido.

Figura 37. Prototipo inicial de prueba real.

58

 

 

8. PROTOTIPADO 8.1 PROTOTIPOS UTILIZADOS Y SUS FUNCIONES

Durante el proceso de desarrollo se generaron diversos prototipos:

Prototipo 1: Prototipo para el diseño del bajante, fabricado en el taller de la empresa Otorgo envases envases SAS. Esto con el fin de probar probar el funcionamiento real del diseño y encontrar las dimensiones adecuadas para el sistema. Prototipo 2: Prototipos analíticos de los mecanismos usando herramienta CAD, con el propósito especial de analizar y dimensionar el sistema en conjunto. Este se uso para obtener un concepto de espacio y distribución sobre su ubicación final. Para tal fin se utilizó Solid Edge. Prototipo 3: Prototipo para el diseño de los alineadores, esto con el fin de probar la facilidad de deslizamiento de las preformas y encontrar las longitudes adecuadas. También se modelo en el software Solid Edge.

59

 

 

9. DESARROLLO DEL DISEÑO INDUSTRIAL  9.1 NECESIDADES ERGONOMICAS

  que El sistema en de unauna de altura sus partes esta compuesta compu porde unapreformas tolva alimentadora requiere apropiada para laesta carga por cada operario de turno.



  El sis sistema tema co contara ntara ccon on dimensiones apropiadas para su instalació instalación n dentro dentro del perímetro demarcado para la máquina sopladora semiautomática MG 880.



  El sistema es parte modular del horno para para su fácil monte y des desmonte monte para el operario en caso de mantenimiento.



9.2 NECESIDADES ESTETICAS El sistema debe ser totalmente estético e integral en conjunto con la màquina sopladora semiautomática MG-880.

9.3 VALORACION DEL DISEÑO INDUSTRIAL Figura 38. Necesidades ergonómicas y estéticas. Categoría

Alto

Facilidad de uso Dimensiones apropiadas Fácil montaje Fácil mantenimiento Estético e integral

60

Medio

Bajo

 

 

10. DESARROLLO DE MANUFACTURA Y ENSAMBLE DEL PRODUCTO 10.1 ANALISIS DISEÑO PARA MANUFACTURA (DPM) Pensando en los requerimientos de espacio, se diseño la estructura del sistema de carga automático manera tal que se yadaptase de forma rápida y eficiente a las dimensiones delde horno precalentador a las condiciones de operación. La mayoría de las piezas mecánicas son de propósito especial y serán elaboradas en acero inoxidable, inoxidable, ya que este proporciona las propiedades y condiciones que exige el mercado para el uso y manipulación de materia prima para el consumo humano.

10.1.1 Lista de componentes Cuadro 14. Costo y lista de Compon Componentes entes Costo Estimado (Unitario)

Tiempo estimado de

Componente

Cantidad

Motorreductor DC Tarjeta de control Kit fusible resistencia Soporte banda N Tolva Base inferior tolva Soporte motorreductor Ubicador rodamientos Complemento motor Rodamientos Banda Rodillos Perfil en L Encausador Soporte base perfil Placa protectora perfil Soporte largo base perfil Soporte lateral bajante Guía de entrada al horno Soporte sup. bajante Cubierta y perfil curvo Nueva base externa Base final resorte Base preforma Brazo paso Resorte de extensión SUBTOTAL IVA 16%

1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 2 2 1 2 2

Sin$1`255.000 IVA $430.000 $41.250 $230.000 $400.000 $90.000 $130.000 $130.000 $140.000 $19.100 $42.000 $25.000 $56.000 $30.000 $50.000 $80.000

2

$50.000

15

2

$80.000

15

2

$45.000

15

2 1 6 1 1 2 1

$50.000 $280.000 $150.000 $250.000 $250.000 $95.000 $5.000 $5’722.550  $915.608

15 15 15 15 15 10 1

TOTAL

$6’638.158

61

entrega 41 (días) 3 3 15 15 15 15 15 15 1 2 3 15 15 15 15

Estándar SI SI SI NO NO NO NO NO NO SI SI NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO SI

 

 

De acuerdo a los tiempos de entrega descritos en la cuadro 14. Sea hace relevante la compra con antelación de los componentes con mayor margen de entrega. La compra de todos los componentes dado el previo estudio acceden a una inversión de $ 6’638.158. El tiempo de duración del montaje y puesta a punto después de adquirido todos los componentes es de tres días.

10.1.2 Proceso de manufactura Cuadro 15. Procesos de manufactura manufactura Componente Soporte banda N Tolva Base inferior tolva Soporte motorreductor Ubicador rodamientos Complemento motor Rodillos Perfil en L Encauzador Soporte base perfil Placa protectora perfil Soporte largo base perfil Soporte lateral bajante Guía de entrada al horno Soporte sup. bajante Cubierta y perfil curvo Nueva base externa Base final resorte Base preforma Brazo paso

Proceso Corte, soldadura Corte, doblado, soldadura Doblado, taladrado Doblado, taladrado Doblado, taladrado Corte, taladrado Enrolado, soldadura Doblado, taladrado Corte, doblado, soldadura Doblado, taladrado Corte, taladrado Doblado, taladrado Doblado, taladrado Doblado, taladrado, soldadura Doblado, taladrado Doblado, soldadura Corte, taladrado Corte, taladrado, soldadura Corte, soldadura Corte, soldadura, taladrado

10.1.3 Impacto del DPM sobre otros factores. Con un proceso de manufactura bien planeado se logro elevar la calidad de las piezas individualmente por lodiseñar tanto sedeelevo la calidad del conjunto, se de ha las tomado el tiempo necesarioy para manera satisfactoria cada una piezas que se necesitaran para construir el sistema y así lograr un desarrollo estructurado sin ningún margen de error en el momento del ensamble. 

10.2 ANALISIS DISEÑO PARA ENSAMBLE (DPE) Lo que se busca con el DPE es minimizar los costos de ensamble, que aunque solo constituyen una pequeña parte del costo total, traen consigo otros beneficios como maximizar la facilidad de ensamble, estimar el tiempo de ensamble, integrar partes que antes no se pensaban integrar,etc.

10.2.1 Estimación Tiempo Total De Ensamble Indice DPE = # minimo partes * 3 seg / tiempo total estimado para ensamble

62

 

 

Tiempo total estimado para el ensamble del SISTEMA DE  CARGA AUTOMATICO DE PREFORMAS PLASTICAS: 180 minutos. # mínimo de piezas = 42 Indice DPE=

 

 = 0.0116  

En el sistema de 10.2.2 Maximización De La Facilidad De Ensamble. carga automático es importante ubicar sobre el horno, como elemento de inicio la estructura que soporta la tolva, el conjunto de la banda dosificadora y el motor, de ahí en adelante se realizara el ensamblado desde el encausador para facilitar el alineamiento del sistema hasta el elemento final.  Al utilizar tornillos tor nillos de sujeción estándar se reducirá la cantidad de herramientas utilizadas para el ensamble, de igual manera se redujo la cantidad de cables al integrar el control en un solo circuito electrónico. El sistema es resistente y sus piezas mecánicas difícilmente pueden sufrir daños en caso de mala manipulación. El motor, el controlador y dosificador de preformas debe manipularse con especial cuidado.

10.2.3 Primer paso para el ensamble  Soporte banda-tolva en horno: En esta parte, se debe tener en cuenta que soporte banda-tolva descanse completamente sobre el horno, ya que de esto depende la alineación de todo el sistema.  



Figura 40. Posicionamiento del soporte banda-tolva

63

 

 

 Colocación de la base de los rodamientos en el soporte banda tolva:  Para ello, se debe hacer coincidir los agujeros del ubicador de los rodamientos con los agujeros superiores del soporte lateral de la banda-tolva. 



Figura 41. Colocación ubicador rodamientos en soporte banda-tolva.

 Sujeción de los rodamientos a su base:  En esta parte, se debe hacer coincidir perfectamente los agujeros de los tornillos y el agujero del rodamiento con la base, para que no haya ningún inconveniente en el momento de empotrar los ejes de los rodillos en las chumaceras. 



Figura 42. Ubicación rodamientos

64

 

 

 Empotramiento de los ejes: Lubricar un poco los ejes de los rodillos y  deslizar con cuidado entre el agujero de la chumacera hasta que el extremo del eje del rodillo tenga una alineación plana con la superficie superior del agujero. Este procedimiento se realiza para ambos rodillos.  



Figura 43. Colocación de ejes

 Posicionamiento de la banda:  El borde de la banda debe coincidir con el borde del cuerpo del rodillo, esto permitirá permiti rá su perfecta instalación alrededor de los rodillos y una tensión adecuada.



Figura 44. Ubicación de la banda

65

 

 

 Ubicación del soporte del motor:   El primer paso es asegurar el rodamiento al soporte del motor. Luego, se debe hacer coincidir los agujeros del soporte del motor con los agujeros superiores del soporte lateral de la banda banda-tolva. -tolva. 



Figura 45. Instalación soporte del motor

  Ajuste del soporte del motor: Luego de hacer coincidir los agujeros, se ajusta mediante tornillo pasante y tuerca respectiva. 



Figura 46. Ajuste soporte del motor

66

 

 

 Colocación del complemento para el motor: Este elemento de aluminio permite un ajuste optimo del acople entre el eje del rodillo y el eje del motor. El complemento debe ir en excelente posición para su ajuste. 



Figura 47. Ubicación complemento del motor

 Ubicación del motor y ajuste:   Tener especial cuidado con la posición del chavetero en el eje del motor, puesto que debe estar de cara al plano superior y totalmente alineado con los agujeros del eje en el rodillo para realizar el acople por medio de tornillos de presión. 



Figura 48. Ubicación motor y ajuste

67

 

 

  Colocación de la base que soporta la tolva: Esta base entrara ajustada para una mejor firmeza, luego se sujetara por ambos lados con tornillos pasantes y sus respectivas tuercas.



Figura 49. Ubicación base que soporta la tolva

10.2.4 Segundo paso para el ensamble   Ubicación de los soportes base de los perfiles: Es importante tener especial cuidado con la distancia aproximada de 80,8 mm entre los dos soportes y la posición en el horno, esto permitirá en un gran porcentaj porcentaje e que el ángulo de caída sea el aproximado y los perfiles queden bien alineados y centrados frente al soporte banda-tolva.



Figura 50. Soportes base de los perfiles

68

 

 

 Posición del conjunto de perfiles y encausador: Colocar en la posición vista en la grafica, alinear los agujeros y ajustar en un ángulo de inclinación de 71 º (+/- 1º), para lograr la pendiente correcta. Luego se instalan los soportes largos para dar mejor firmeza f irmeza al ensamble. 



Figura 51. Conjunto perfiles y encausador

 Ubicación de los soportes superiores en el bajante: Estos soportes darán firmeza y un acople lineal entre los perfiles y el bajante para permitir un adecuado movimiento continuo de las preformas. 



Figura 52. Soportes superiores en le bajante

69

 

 

 Unión del bajante a los perfiles: Se debe alinear la línea inferior de la placa (verde) sujeta al bajante con la línea inferior de la placa protectora de los perfiles (gris), y coincidir los agujeros para ajustar con tornillo y tuerca.  



Figura 53. Unión del bajante

 Ensamble del mecanismo: La grafica muestra el ensamble de los brazos y la posición de los pasadores con sus respectivas tuercas que conforma el mecanismo que regulara la salida de preformas.  



Figura 54. Ensamble del mecanismo

70

 

 

 Montaje de los tornillos:  Los tornillos colocados al costado de los brazos del mecanismo permite graduar la apertura de salida y generar una tensión inicial en el resorte. 



Figura 55. Montaje de tornillos

 Posicionamiento del resorte: Este resorte de extensión posee unos ganchos en los extremos que permite el anclaje en los brazos del mecanismo como se muestra en la grafica. 



Figura 56. Ubicación del resorte

71

 

 

 Acople entre bajante y mecanismo: Se debe alinear muy bien la parte final del bajante con la cara posterior del mecanismo para realizar un perfecto ajuste entre pieza y pieza.  



Figura 57. Acoplamiento bajante y mecanismo

 Ubicación Con la al parte inferior del bajante: extremo dede loslaperfiles, se comienza a asegurar la parte parte superior baja delsujetada bajante al horno por medio de soportes a lado y lado de una de las bases para dar mayor firmeza al sistema. Los soportes laterales serán empotrados al horno a través de tornillos pasantes con su respectiva tuerca. El bajante será ajustado al soporte lateral por arandela y tuerca. 



Figura 58. Ajuste parte inferior del bajante

72

 

 

 Ubicación de las guías: Las guías serán ubicadas de frente al mecanismo de salida para posicionar y ajustar de manera vertical la preforma mientras avanza al interior del horno. 



Figura 59. Posicionamiento de las guías

 Montaje de la tolva: La tolva será colocada sobre la base inferior y el soporte que sostiene el motor y la banda. 



Figura 60. Instalación de la tolva

73

 

 

 Ubicación del controlador DC: La ubicación del controlador estará a 10 cm del borde superior, lado izquierdo como se observa en la grafica.  



Figura 61. Ubicación del controlador dc

74

 

 

11. DESARROLLO DEL MANTENIMIENTO DEL PRODUCTO En esta parte del proyecto, se ha dividido el sistema en subfunciones, con el fin de abordar su mantenimiento de una manera más práctica y rápida.

Cuadro 16. Mantenimiento del sistema REVISAR (Días)

PARTES

DESCRIPCIÓN DEL MANTENIMIENTO

Banda dosificadora

Revisar la lubricación rodamientos, tensión de la banda y ajuste de soporte

Motoreductor

Revisar motor y acople con el rodillo

7

 Alineadores

Revisar superficies de contacto

Cada turno Revisar ajuste (7)

Bajante

Revisar superficie de contacto

Cada turno Revisar ajuste (7)

Mecanismo final

Revisar superficies y resorte extensión

Cada turno Revisar ajuste (7)

20

COMO HACERLO Lubricar con aceite, apretar los tornillos del soporte. Evitar humedad, limpiar y reajustar el acople. Limpiar humedad, polvo. Limpiar humedad, polvo. Limpiar humedad, polvo. Revisar precarga del resorte.

El mantenimiento será realizado realizado por el perso personal nal de la emp empresa resa Otorg Otorgo o Envases SAS.

11.1 FIABILIDAD DEL SISTEMA  Fallas por degradación o desgaste: Son aquellas que son parciales, ya que afectan un poco el funcionamiento del sistema, pero no implica un peligro inminente de paro de la maquina.



En el sistema, algunas fallas de este tipo son: - Partículas de polvo u otro elemento en el sistema de deslizamiento. - Falta de tensión en la banda por uso contínuo sin revisión y ni ajuste. - Desgaste del resorte de extensión.  Fallas completas o totales: Son aquellas no reparables e implican un alto riesgo de que el sistema se detenga.



- Daño del motoreductor. - Un corto circuito en el controlador DC. -- Rompimiento la banda dosificadora. Choque entre de el portapreforma y el mecanismo final. 75

 

 

12. CONCLUSIONES  Con este diseño, se logra que el sistema de carga automático tenga una fácil adaptabilidad y acoplamiento con las máquinas sopladoras semiautomáticas MG880. El mecanismo de carga automático es un dispositivo que depende exclusivamente de la velocidad de giro de los portapreformas en el horno, esta ventaja logra realizar un ajuste instantáneo de velocidades sin detener el ritmo de producción. El dispositivo de control para la banda dosificadora es de fácil manejo y ubicación por parte del operario, esto permite regular de manera eficiente la salida de preformas desde la tolva para evitar una sobrecarga de material en el bajante. El método de análisis funcional, es una herramienta muy indispensable a la hora de modelar un sistema, pues brinda muchos argumentos de decisión para tomar cualquier conclusión del proyecto y facilita detectar y corregir cualquier error que pueda tener el diseño. El uso de software CAD, permite a los ingenieros y diseñadores visualizar lo que puede ser las características físicas de este sistema como son: dimensiones, tipos de acoples, peso, ensamble entre piezas, forma, acabados, etc. Con lo que se logra minimizar errores que teóricamente son difíciles de apreciar. Este diseño, logra mejorar la capacidad laboral del operario, la capacidad de respuesta y sus condiciones de salud, al minimizar el cansancio y la fatiga muscular debido al trabajo repetitivo en la máquina sopladora.

76

 

 

BIBLIOGRAFIA  ALGER, John R. M., HAYS, Carl V. Síntesis creadora en el diseño. 1ed. México: Herrero Hermanos, Sucesores, S.A., 1969. FU, K.S., GONZALEZ R.C., LEE C.S.G. Robótica: control, detección, visión e inteligencia. 1 ed. McGraw-Hill, 1997. MALONEY, Timothy J. Electrónica industrial moderna. 5 ed. Prentice-Hall Hispanoamérica S.A., 2006. NORTON L, Robert. Diseño de máquinas. m áquinas. México: Prentice Hall, 1999. 1080 p. RIZO, Salvador Capuz. Introducción al proyecto de producción: Ingeniería concurrente para el diseño de producto. 1 ed. Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V., 2001 Pág. 218 RUBIN, Irvin I. Materiales plásticos propiedades y aplicaciones. 3 ed. Limusa Noriega Editores, 2001. SHIGLEY, Joseph E., MISCHKE, Charles R. Diseño en ingeniería mecánica. México: Mc Mc Graw Hill, 1999. 901 p. WOLFE, Bernard. Los plásticos, algo que todos deberíamos saber. 1 ed. Editorial Nova S.A., 1946.  VIRGIL, Faires M. Diseño de elementos de máquinas. Barcelona: Montaner y Simón, S.A. Editores. 1970. 802 p.

77

 

 

ANEXOS Anexo 1. Estructura soporte banda  

78

 

 

Anexo 2. Catalogo snr serie uc200

79

 

 

Anexo 3. Dimensiones motoreductor ggp7461

80

 

 

Anexo 4. Caracteristicas motoreductor ggp7461

81

 

 

Anexo 5. Rodillo motriz  

82

 

 

Anexo 6. Rodillo conducido 

83

 

 

Anexo 7. Soporte del motoreductor  

84

 

 

Anexo 8. Soporte rodamientos

85

 

 

Anexo 9. Complemento para m motoreductor otoreductor

86

 

 

Anexo 10. Encausador

87

 

 

Anexo 11. Perfil

88

 

 

Anexo 12. Conjunto encausador-perfiles

89

 

 

Anexo 13. Placa protectora

90

 

 

Anexo 14. Soporte corto para perfiles 

91

 

 

Anexo 15. Soporte largo para perfiles 

92

 

 

Anexo 16. Soporte lateral bajante

93

 

 

Anexo 17. Soporte superior derecho

94

 

 

Anexo 18. Soporte superior izquierdo

95

 

 

Anexo 19. Soporte inferior tolva 

96

 

 

Anexo 20. Base curva

97

 

 

Anexo 21. Base eexterna xterna bajante 

98

 

 

Anexo 22. Base penúltima bajante

99

 

 

Anexo 23. Base final externa

100

 

 

Anexo 24. Compuerta derecha mecanismo 

101

 

 

Anexo 25. Compuerta izquierda mecanismo 

102

 

 

Anexo 26. Base total mecanismo 

103

 

 

Anexo 27. Soporte preforma 

104

 

 

Anexo 28. Tolva

105

 

 

ANEXO 29. Cotización motor dc y controlador

106

 

 

ANEXO 30. Cotización elementos mecánicos

107

 

 

ANEXO 31. Cotización partes del mecanismo