TFG DIEGO BERGES

AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO DE DESPALETIZAR UN PALET, VACIAR EL CONTENIDO DE LAS CAJAS Y TRANSPORTAR EL CONTENIDO A LA LÍNEA SU PRODUCCIÓN

TFG

Autor: Diego Berges Masegosa Tutor: Adrián Gracia Garcia Fecha 05-09-2024

Mecatrónica Industrial´´´´´´´´

MASSILLY IBÉRICA GRUMETAL

Logo de la empresa

Ubicación Massilly Ibércica Grumetal

PRODUCTOS GRUMETAL

Tapas

Productos Grumetal

SECCIÓN TAPAS

• La planta de la sección de tapas cuenta con 7 líneas de producción.
• 6 de las líneas producen tapas, cada línea de distinto tamaño.
• Estas líneas cuentan cada una con una estación de engomado.
• Esta goma asegura el cierre hémetico de los productos y contiene PVC
• En la séptima línea NO se producen tapas.
• La función de esta línea es dotar de una goma especial (sin contenido en PVC) a tapas fabricadas anteriormente sin goma.

ALIMENTACIÓN DE LA LÍNEA ACTUAL

Volteador

Descarga manual de cajas

DESCARGA DE TAPAS A LA LÍNEA

Los octavines se llenan con 10 cajas vaciadas. Los palets tienen 30 cajas llenas. Para realizar esta operación el operario primero debe descargar las cajas a mano como se ve en la foto.

DESCARGA DE TAPAS A LA LINEA

Y luego debe cortarlo por el otro lado

Después debe cortar el precinto por un lado

DESCARGA DE TAPAS EN LA LINEA

A continuación, el operario debe realizar un corte, cortando el precinto transversalmente.

DESCARGA DE TAPAS A LA LÍNEA

Por último el operario debe volcar el contenido de la caja al octavín y repetir el proceso 10 veces.

DESCARGA DE TAPAS A LA LÍNEA

En los primeros ciclos del volteador, a veces se derraman tapas al suelo y hay que tirarlas

desventajas de la alimentación de tapas a la línea actual

• El operario pasa mucho tiempo realizando el vaciado de las cajas, con la estación automatizada podría aprovechar ese tiempo para hacer controles de calidad por ejemplo.

• El puesto requiere de una persona 'alta' ya que la ultima altura de las cajas a descargar se encuentra a 1,70m de altura aproximadamente, con la estación automatizada podrían rotar todos los operarios por esta línea.

• A veces se producen derrames, lo que provoca que haya que tirar las tapas a la basura.

ALCANCE

`Para solucionar este problema he decidido automatizar este proceso, utilizando un robot, que sustituirá la labor del operario de despaletizar el palet.

NORMAS Y REFERENCIAS

• ISO 1219: Norma internacional que regula los símbolos usados en la representaciones de circuitos hidráulicos y neumáticos.
• ISO 128: Conjunto de estándares internacionales que define los principios y técnicas para la presentación gráfica en el diseño técnico. Esta norma establece las reglas para la representación de elementos como líneas, símbolos, textos, dimensiones y acotaciones, entre otros.
• ISO 12100:2010: Seguridad en máquinas. Esta norma proporciona lo necesario para identificar y evaluar riesgos asociados con máquinas y equipos.
• ISO 10218-1:2012: Requisitos de seguridad para robots industriales.
• ISO 10218-2:2012: Esta norma proporciona directrices para la integración segura de robots en sistemas de producción
• UNE 1027: Plegado de planos.
• UNE 1035: Cuadro de rotulación.
• UNE 1135: Lista de elementos

Requisitos de diseño

Este proyecto necesitará:

• Un robot capaz de manejar cajas de 12 kg y su programación e instalación.
• Un PLC que controle todos los movimientos de la estación automatizada y su programación.
• El diseño y montaje de una estación por la que el robot dirija las cajas donde se corte el precinto que cierra las cajas y vierta su contenido a la linea.
• El diseño del cableado eléctrico y su montaje.
• El diseño neumático y su montaje.

Resultado final

El robot colaborativo que se utilizará será el fanuc CRX 25iA.Las cuchillas estarán situadas en los círculos rojos.El sensor que hará que los cilindros con las cuchillas laterales salgan estará situado en los puntos amarillos.El robot recorrerá la estación de corte y vaciará su contenido en la rampa.Después tirará la caja a la basura y repetirá el proceso si es necesario.

RESULTADO FINAL

En esta posición la fotocélula habrá detectado ya la caja, los cilindros habrán salido y las cuchillas estarán cortando el precinto lateral.

RESULTADO FINAL

En esta posición la cuchilla estará cortando transversalmente la caja y la fuerza de la gravedad estara´ vaciando su contenido, descendiendo las tapas por la rampa hasta el depósito de la línea.

RESULTADO FINAL

Una vez terminado el proceso de corte la pinza del robot dejará de hacer vacío cuando se encuentre encima del recipiente para las cajas vacías, y volverá a repetirse el ciclo si es necesario.

PLANIFICACIÓN

• 1.- DISEÑO DE PIEZAS DE LA ESTACIÓN DE CORTE: Del 1 de Noviembre de 2024 al 8 de Noviembre de 2024.
• 2.- MECANIZADO DE PIEZAS PARA LA ESTACIÓN DE CORTE: Del 11 de Noviembre de 2024 al 22 de Noviembre de 2024.
• 3.- PROGRAMACIÓN DEL ROBOT: Del 1 de Noviembre de 2024 al 8 de Noviembre de 2024.
• 4.- PROGRAMACIÓN DEL AUTÓMATA: Del 1 de Noviembre de 2024 al 8 de Noviembre de 2024.
• 5.- DISEÑO DE ESQUEMAS ELÉCTRICOS: Del 11 de Noviembre de 2024 al 15 de Noviembre de 2024.
• 6.- DISEÑO DE ESQUEMAS NEUMÁTICOS: Del 11 de Noviembre de 2024 al 15 de Noviembre de 2024.
• 7.- DESMONTAJE DE MÁQUINA VOLTEADORA: Del 25 de Noviembre de 2024 al 28 de Noviembre de 2024.
• 8.- MONTAJE ESTACIÓN DE CORTE: Del 28 de Noviembre de 2024 al 4 de Diciembre de 2024.
• 9.- MONTAJE DEL ROBOT: Del 18 de Noviembre de 2024 al 21 de Noviembre de 2024.
• 10.- INSTALACIÓN ELÉCTRICA DE LA ESTACIÓN: Del 18 de Noviembre de 2024 al 22 de Noviembre de 2024.
• 11.- INSTALACIÓN NEUMÁTICA DE LA ESTACIÓN: Del 18 de Noviembre de 2024 al 22 de Noviembre de 2024.
• 12.- REALIZACIÓN DE PRUEBAS Y AJUSTES: Del 5 de Diciembre de 2024 al 11 de Diciembre de 2024
• 13.- ARRANQUE Y OBSERVACIÓN DEL CORRECTO FUNCIONAMIENTO: Del 11 de Diciembre de 2024 al 20 de Diciembre de 2024.

El proyecto tendría una duración de 7 semanas y un día, comenzando el 1 de Noviembre de 2024 y terminando el 20 de diciembre de 2024

PLANIFICACIÓN

CÁLCULOS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE LAS VENTOSAS

VENTOSAS NBR DE FESTO

Observamos en la tabla que la presión nominal de trabajo es de -0,7bar. Fuerza de levantamiento (FL) =m(g+a)S m=12kg g=9,8m/s^2 a= 2m/s^2 S= 2 Sustituyendo FL = 283,2N Esta fuerza será levantada por 4 ventosas por tanto cada ventosa ejercerá 283,2/4 = 70,8N Apoyándome en la tabla escojo las ventosas de diámetro 55mm.

CONTROL DEL PLC

El autómata que he elegido ha sido el S7 -1200 CPU 1214 AC/DC/RELÉ y le he incorporado unatargeta auxiliar de entradas y otra de salidas.

CONTROL DEL PLC

SALIDAS

ENTRADAS

La conexión entre el PLC y el Robot se realizará mediante Ethernet, por lo que no hará falta cablear las salidas y entradas que se comuniquen entre ellos.

El autómata cuenta con 30 salidas llamadas ROBOT_VA_A_POR_CAJA_X, una por cada caja.

CONTROL DEL PLC

BLOQUES DE PROGRAMA

Como bloques de programa contariamos con:

• Bloque principal MAIN
• Bloque de arraqanque Start up
• Contador de cajas
• Inicialización
• Producción
• Salidas

CONTROL DEL PLC

GRAFCET DE INICIALIZACIÓN

PROGRAMACIÓN INICIALIZACIÓN

PROGRAMACIÓN INICIALIZACIÓN

PROGRAMACIÓN INICIALIZACIÓN (SALIDAS)

PROGRAMACIÓN INICIALIZACIÓN (SALIDAS)

CONTROL DEL PLC

GRAFCET DE INICIALIZACIÓN

PROGRAMACIÓN PRODUCCIÓN

PROGRAMACIÓN PRODUCCIÓN

PROGRAMACIÓN PRODUCCIÓN

PROGRAMACIÓN PRODUCCIÓN SALIDAS

PROGRAMACIÓN PRODUCCIÓN SALIDAS

PROGRAMACIÓN CONTADOR

PROGRAMACIÓN ROBOT

El robot que he elegido ha sido el colaborativo de fanuc CRX 25iA, ya que contamos con uno ya en la empresa y lo conocemos. La aplicación RoboDK lo tiene en su librería lo que facilita la simulación de la estación. Además, una conexión entre RoboDK y el robot Fanuc puede ser establecida para mover el robot desde un ordenador utilizando RoboDK. Una vez el robot esté en la empresa, se podrán realizar ejercicios de ajuste sin problema.

PROGRAMACIÓN DEL ROBOT

La conexión entre el PLC y el Robot se realizará mediante Ethernet, por lo que no hará falta cablear las salidas y entradas que se comuniquen entre ellos.

PROGRAMACIÓN ROBOT

PLANOS NEUMÁTICOS

EL vacío se realizará mediante válvulas de venturi.

PRESUPUESTO

El precio final serían 43581€

gracias

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