CONTROL DE LONGITUD EN EL REBOBINADO DE CINTA EN UNA ...
70
CONTROL DE LONGITUD EN EL REBOBINADO DE CINTA EN UNA MAQUINA DE IMPRESIÓN FLEXO GRAFICA JACOBO HARF ZALZMAN UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE MECANICA SANTAFE DE BOGOTA, D.C. 2003
Transcript of CONTROL DE LONGITUD EN EL REBOBINADO DE CINTA EN UNA ...
CONTROL DE LONGITUD EN EL REBOBINADO DE CINTA EN UNA MAQUINA DE IMPRESIÓN FLEXO GRAFICA
JACOBO HARF ZALZMAN
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE MECANICA SANTAFE DE BOGOTA, D.C.
2003
CONTROL DE LONGITUD EN EL PROCESO DE REBOBINADO DE CINTA EN UNA MAQUINA DE IMPRESIÓN FLEXO GRAFICA
JACOBO HARF ZALZMAN
Monografía para optar al titulo de Ingeniero Mecánico.
Director Carlos Francisco Rodríguez
Ingeniero Mecánico
UNIVERSIDAD DEL LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE MECANICA SANTAFE DE BOGOTA, D.C.
2003
IM-2003-I-21
Declaro que soy el único autor de la presente tesis.
Autorizo a la Universidad de los Andes para que esta tesis sea prestada a otras
instituciones o personas para propósitos de investigación solamente.
________________
Jacobo Harf
Cod. 199721152
IM-2003-I-21
Carta de Presentación
Bogotá, junio 26 de 2003
Doctor
ALVARO PINILLA
Director
Departamento de Ingeniería Mecánica
Universidad de los Andes
Estimado doctor Pinilla
Por medio de la presente me permito poner en consideración el proyecto de grado
titulado: “Diseño y desarrollo de un mecanismo que ponga una marquilla y corte en
un precose de rebobinado para una maquina de impresión flexo gráfica” como
requisito parcial de grado del programa de Pregrado en ingeniería Mecánica
Agradezco su amable atención y me suscribo de Ud.
Atentamente,
JACOBO HARF ZALZMAN M.
IM–2003–1-21
CONTENIDO
Pág.
INTRONDUCCION 12
1. ANALISIS DEL PROBLEMA 13
1.1 FORMULACION DEL PROBLEMA 13
1.2 JUSTIFICACION 14
1.3 OBJETIVOS GENERALES 14
1.4 OBJETIVOS ESPECIFICOS 14
2. MAQUINA 15
2.1 PROCESO 15
2.2 ESPECIFICACIONES 17
2.2.1 Controles 18
2.3 PRODUCTOS 19
3. ALTERNATIVAS 21
3.1 REVISION ALTERNATIVAS EXISTENTES 21
3.2 PARA LOS CONTROLES 21
3.3 PARA LOS MECANISMOS 22
4. DISEÑO 25
4.1 CARACTERISTICAS DEL MECANISMO 25
4.2 DEFINICION DE LA ALTERNATIVA 25
4.2.1 Esquemas 26
4.3 IDENTIFICACIONDE MATERIALES Y ELEMENTOS 28
4.4 LOGICA CONTROL 31
5. CONSTRUCCION Y ENSAMBLE 32
IM-2003-I-21
Pág.
6. IMPLEMENTACION 37
6.1 DETALLES ELECTRICOS 37
6.2 DETALLES MECANICOS 39
7. PRUEBAS 40
8. RESULTADO 43
9. CONCLUSION 44
BIBLIOGRAFIA 46
ANEXOS
IM-2003-I-21
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 2.1. Máquina de impresión 15
Figura 2.2. Esquema numerado 16
Figura 2.3. Contador 17
Figura 2.4. Tablero de control A 18
Figura 2.5. Tablero de control B 18
Figura 2.6. Tabla de conversión 19
Figura 2.7. Productos 20
Figura 3.1. Logo 230 RC 22
Figura 3.2. Electro magneto 23
Figura 3.3. Campo magnético 23
Figura 3.4. Boceto de la máquina 23
Figura 3.5. Leva 24
Figura 3.6. Mecanismo de barras 24
Figura 3.7. Pistón 24
Figura 4.1. Esquema de mecanismo de corte 27
Figura 4.2. Esquema de mecanismo para pegar marquillas 27
Figura 4.3. Materia prima 28
Figura 4.4. Pistón Humphrey 28
Figura 4.5. Pistón Norgren 29
Figura 4.6. Válvula para pistón Humphrey 29
Figura 4.7. Válvula para pistón Norgren 29
Figura 4.8. Esquema del sobrante 30
Figura 4.9. Rodillos 30
IM-2003-I-21
Pág.
Figura 4.10. Accesorios 30
Figura 5.1. Dispensador de papeles 32
Figura 5.2. Cambios en el mecanismo de corte 33
Figura 5.3. Cambios en el porta cuchilla 34
Figura 5.4. Primer mecanismo 35
Figura 5.5. Segundo mecanismo 35
Figura 5.6. Utilización del primer porta cuchilla 35
Figura 5.7. Tercer mecanismo 36
Figura 5.8. Utilización del segundo porta cuchilla 36
Figura 6.1. Esquema programación Logo 38
Figura 6.2. Soporte 1 39
Figura 6.3. Soporte 2 39
Figura 7.1. Maqueta 40
Figura 7.2. Interruptor 40
Figura 7.3. Evolución del mecanismo para pegar marquillas 41
Figura 7.4. Corredera 42
Figura 7.5. Mecanismo final para pegar marquillas 42
IM-2003-I-21
LISTA DE ANEXOS
Pág.
Anexo A. Fichas Técnicas. 47
Anexo B. Planos Mecanismo de Corte. 55
Anexo C. Planos Mecanismo para Marquilla. 63
Anexo D. Planos Soporte. 71
IM-2003-I-21
Resumen
Este es un proyecto en donde se buscó incluir todos los pasos que se llevan a
cabo en un proceso de solución a un problema de índole mecánica.
En primera instancia se tuvo como objetivos para escoger un proyecto, algo que
fuera motivante, que más que realizar una investigación también permitiera
trabajar en la parte práctica. Por esto se buscó un trabajo en donde hubiera que
realizar el proceso completo, desde tomar el problema, ver que solución se le
puede dar, hasta tomar una decisión y llevarla a cabo para poderla implementar
finalmente.
Entrando un poco más específicamente en lo que fue el proyecto en sí, trata por
un lado de resolver un problema y por otro de optimizar un proceso. En primera
instancia se identificó el problema, la cinta no estaba llegando con el metraje
requerido. Luego se prosiguió a ver que tipos de soluciones se le podían dar al
problema, hubo varias alternativas y de acuerdo a las características que se
querían del mecanismo, como que fuera funcional, de bajo costo entre otras y
también algunas limitaciones de espacio, se fueron descartando hasta llegar a la
solución mas apropiada.
Teniendo ya la alternativa seleccionada se prosiguió a desarrollarla, se diseño, se
construyo y se implemento. Una vez instalado el mecanismo se prosiguió a hacer
algunas pruebas, primero sobre una maqueta y luego sobre la máquina.
Finalmente se entregó un mecanismo que resuelve satisfactoriamente el problema
propuesto.
IM-2003-I-21
INTRODUCCION
En este proyecto se pretende resolver un problema que se presenta en una
máquina para rebobinar rollos de cinta.
Este problema surgió debido a la queja de un cliente, el cual expreso su
inconformidad con el producto porque en vez de recibir un rollo de cinta de
cincuenta metros, a cambio recibió uno de cuarenta y ocho metros y medio. A
partir de esta queja se empezó a cuestionar el proceso de rebobinado y de ahí
surgió la idea de este proyecto.
IM-2003-I-21 1. ANALISIS DEL PROBLEMA
1.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
El problema es que la cinta le esta llegando a algunos clientes de menos metraje
que el solicitado, esto debido a varios factores, uno, que el corte se hace
manualmente, y dos, que una vez el operario toma el rollo terminado, saca una tira
de cinta para ver como quedo la impresión.
Exactamente en el proceso de rebobinado es donde se quiere intervenir. La idea
es poner un mecanismo que funcione con la señal eléctrica que proporciona la
misma máquina, en donde este pegue un pequeño papelito con la longitud del
rollo y a la vez lo corte; y de esta forma lograr proporcionar rollos de cinta con la
medida requerida por el cliente.
IM-2003-I-21 1.2 JUSTIFICACIÓN
La justificación de este proyecto es básicamente el poder proporcionarle al cliente
un producto de mejor calidad. Con mejor calidad se hace referencia a que el
cliente obtenga un rollo de cinta con el metraje que pidió.
1.3 OBJETIVOS GENERALES
- Mejorar La efectividad del proceso de producción.
1.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Lograr que el rollo tenga el metraje exacto.
- Debido a que este es un proceso un poco discontinuo, ya que la
maquina para por completo cuando termina un rollo, se quiere volver
el proceso mas continuo.
IM-2003-I-21
2. MAQUINA
2.1 PROCESO
En primera instancia se puede observar una foto de la máquina en la figura 2.1,
para hacerse una mejor idea y más ilustrativa de lo que es el proceso a medida
que se vaya describiendo más adelante.
Figura 2.1: Máquina de impresión.
Haciendo referencia al esquema numerado de la máquina que se muestra en la
figura 2.2, a continuación se explicará como es el proceso que se lleva a cabo en
IM-2003-I-21
la máquina. Este es muy sencillo y funciona de la siguiente manera: para
comenzar se coloca un rollo de dos mil metros en el pivote marcado con el número
1, cual es sirve para abastecer con cinta. Una vez colocado se prosigue a
enhebrar la cinta, siguiendo el recorrido que muestran las flechas; pasa por la
zona marcada con el número 2, que es la zona de impresión flexo gráfica, de ahí
sigue a la zona marcada con el 3, que es de secado, y finalmente llega a la zona
marcada con el 4, donde se rebobina en rollos de cincuenta o cien metros
dependiendo del cliente. Una vez enhebrada la cinta se enciende la máquina y se
da comienzo al proceso descrito.
Figura 2.2: Esquema numerado.
IM-2003-I-21 2.2 ESPECIFICACIONES
- La máquina trabaja con un motor de ciento ochenta voltios, corriente
continua.
- La alimentación de la máquina es de forma trifásica a doscientos veinte
voltios.
- Consume aproximadamente diez amperios.
- Sensor magnético.
- Potenciómetro, para cambiar a la segunda velocidad.
- La salida del contador es un relevo.
- Las velocidades que maneja la máquina van desde 10 mts/min. hasta 80
mts/min.
- Tiene un contador Omron (figura 2.3)
Figura 2.3: Contador.
Este contador lleva la cuenta del metraje del rollo que se esta rebobinando,
además, tiene la opción de dos preselecciones, es decir, que puede suplir dos
funciones distintas con señales independientes.
IM-2003-I-21 2.2.1 Controles
Observando nuevamente la figura 2.2, en la parte marcada con una A, se
encuentra uno de los tableros de control (figura 2.4), este es el tablero de control
manual y también se encuentra el contador Omron, el cual funciona con un sensor
magnético ubicado en la parte posterior del rodillo marcado con el número 2, éste
rodillo tiene adherido tres paletas a ciento veinte grados cada una, y cada vez que
el sensor detecta una paleta manda un impulso al contador (un impulso = 0.261
mts), de acuerdo con esto la máquina trae una tabla de conversiones de impulsos
a metros (figura 2.5). Se programa el contador, en el caso de cincuenta metros, se
programa para que a los cuarenta y nueve y medio mande una señal, la cual
mediante un potenciómetro baja la velocidad, y a los cincuenta metros, otra señal
hace girar la zona cuatro para generar el empalme entre el rollo terminado y el
nuevo, una vez se empalman los dos rollos se para la máquina, entonces entra el
operario y corta manualmente la tira de cinta entre los rollo y le da reiniciar a la
máquina para que comience de nuevo el proceso. En la parte marcada con una B
en la figura 2.2, se encuentra otro tablero de control (figura 2.6), en este están el
control de velocidades y el encendido de los ventiladores de secado.
Figura 2.4: Tablero de control A, tomado Figura 2.5: Tablero de control B, tomado del catálogo de la máquina. del catálogo de la máquina.
IM-2003-I-21
Tabla de conversionImpulsos Metros
63 5084 66126 100168 132252 198343 270420 330
Figura 2.6: Tabla de conversión, tomada del catálogo de la máquina.
2.3 PRODUCTOS
La máquina se alimenta de un rollo de cinta autoadhesiva, la cual tiene un espesor
de treinta micras y una longitud de dos mil metros. Esta hecha a base de
polipropileno y el adhesivo que se utiliza es uno acrílico. El producto que se
elabora en la máquina es una cinta impresa por medio de flexo grafía. Por flexo
grafía se entiende una forma de impresión la cual consiste en grabar sobre una
plancha de polímetro y fotosensible, mediante unos químicos, el emblema que el
cliente quiere sobre la cinta, para luego, mojando la plancha con las tintas
adecuadas imprimir sobre la cinta. Como poniendo un sello. Una vez impresa la
cinta, se sacan rollos de cincuenta y cien metros, la cual se utiliza generalmente
para el empaque de cajas. La impresión se puede hacer por el lado del adhesivo o
por fuera, ya depende de las necesidades del cliente. Ver los productos en la
figura 2.7.
IM-2003-I-21
Figura 2.7: Productos.
IM-2003-I-21
3. ALTERNATIVAS
3.1 REVISION ALTERNATIVAS EXISTENTES
Para comenzar todo este proceso, lo primero que se hizo fue echar un vistazo
para ver que tipo de soluciones existían ya, pero no se encontró ningún tipo de
dispositivo que se pudiera acoplar a la máquina y solucionar el problema. Lo único
que se encontró fueron versiones nuevas de la máquina lo cual no servia porque
la idea no era cambiarla sino mejorarla. Entonces lo siguiente fue pensar en
diseñar un mecanismo que se pudiera acoplar a ésta y cumpliera con las
funciones que se necesitaban.
3.2 PARA LOS CONTROLES
Hablando un poco de la parte eléctrica y de controles, en primera instancia se
pensó en como utilizar las señales que tenía la maquina; esto era el contador y
unos relevos. Las funciones a suplir eran: bajar la velocidad, pegar la marquilla,
hacer el cambio de rollo y finalmente cortar.
IM-2003-I-21
Entonces se pensó en agregarle a las señales con las que contaba la máquina
unos temporizadores, pero fue necesario descartar la idea inmediatamente si se
quería exactitud o si se quería cortar justo después de que pasara la marquilla.
Hubo que pensar en algo más compacto, en el sentido en que automáticamente
cumpliera con las funciones y que las sincronizara, así, de esta forma, surgió la
idea de un PLC pero como eran tan pocas las funciones para éste, entonces se
buscó algo mas sencillo y se encontró algo similar, un módulo lógico, LOGO
(figura 3.1), de SIEMENS. (ver ficha técnica en el anexo A)
Figura 3.1: Logo 230 RC.
3.3 PARA LOS MECANISMOS
Para desarrollar el mecanismo tanto de corte como el de la marquilla se tuvieron
en cuenta varias ideas.
Una posibilidad considerada fue electromecánica donde a través de un electro
magneto (figura 3.2), que funciona muy sencillo, se hace recorrer un conductor por
IM-2003-I-21
una corriente eléctrica para crear un campo magnético (figura 3.3). Utilizando este
principio se quería que con la señal del contador éste se activara y un electro
magneto pegue la marquilla y otro corte la cinta.
Figura 3.2: Electro magneto. Figura 3.3: Campo magnético.
Esta idea fue descartada porque si vemos el esquema en la figura 3.4, el
mecanismo tocaba instalarlo dentro del disco marcado con el 4 donde es
imposible hacer algún tipo de cableado porque éste está girando constantemente.
Para la marquilla se descartó porque no había forma de acoplarle un porta
marquillas.
Figura 3.4: Boceto de la máquina.
Otra opción que se consideró es mecánica, donde mediante una leva (figura 3.5) o
un mecanismo de barras (figura 3.6), en donde se ubicaría una cuchilla y las
marquillas bien sea en la parte posterior del seguidor de la leva o en la punta de la
barra tres para el mecanismo de barras, igualmente, donde al activarse con la
señal del contador se pudiera suplir las funciones.
IM-2003-I-21
En este caso las dos opciones fueron descartadas por limitaciones de espacio y
complicaciones con el modo de instalación a la máquina.
Figura 3.5: Leva Figura 3.6: Mecanismo de barras.
La tercera opción en consideración es la neumática. En esta se quiere cumplir el
propósito por medio de pistones (figura 3.7), donde poniendo la cuchilla y las
marquillas al final del vástago en pistones individuales, se activan con la señal y
se disparan y tanto pega la marquilla como corta la cinta. Esta era una alternativa
muy viable porque no se necesitaba de mucho espacio, se podían ubicar por fuera
de los discos giratorios (número 4 en la figura 3.4), y sobre los espacios (números
2 y 3 en la figura 3.4) ya que estos entran y salen, además las conexiones son
muy sencillas.
Figura 3.7: Pistón.
IM-2003-I-21
4. DISEÑO
4.1 CARACTERÍSTICAS DEL MECANISMO
En el mecanismo se buscan varias características para que este represente una
mejora al proceso y no simplemente hacer por hacer. Las características o pautas
que se tuvieron como referencia fueron; funcionalidad: que el operario no tenga
que estar pendiente; robustez: que el mecanismo sea fuerte y firme; costos: que
sea económico; fácil construcción y mantenimiento: que sea un mecanismo
sencillo y no vaya a representar complicaciones en su uso y mantenimiento;
confiabilidad e integración con la máquina: que no represente ningún tipo de
peligro tanto para el operario como para el producto y que se pueda acoplar fácil a
la máquina.
4.2 DEFINICIÓN DE LA ALTERNATIVA
Para definir la alternativa hay que tener varias limitaciones en cuenta, entre ellas el
espacio disponible en la máquina para agregar los mecanismos. Por esta razón en
IM-2003-I-21
un principio se pensó en cumplir con las dos funciones conjuntamente, el
problema por el cual se descartó, fue porque al ocurrir el empalme entre los dos
rollos, el corte se debe hacer por el lado donde no hay pegante, y por ende no
tenía como pegarse la marquilla. Entonces en vez de solucionar un problema, se
estaba agregando otro, como hacer para que se quedara pegada la marquilla.
Otra limitación era la ubicación, como el disco en que están los rodillos donde se
rebobinan los rollos gira completamente al igual que los rodillos, entonces era
imposible colocar algún tipo de mecanismo dentro de ese disco al que se le tuviera
que hacer conexiones de cualquier tipo, bien sea eléctricas o de aire comprimido
si se usaba un pistón.
Teniendo en cuenta las limitaciones y las características, se tenían las pautas para
comenzar. A partir de este punto el proyecto se convirtió en un proceso de
retroalimentación, en la forma en que, una vez definido el mecanismo que se iba a
desarrollar, se tenía que llevar a cabo el resto del proceso para ver si era lo que se
necesitaba o no, si iba a suplir las funciones de acuerdo a los resultados que se
obtuvieran durante las pruebas, entonces se veía si tocaba volver a definir otro
tipo de mecanismo y comenzar con el desarrollo nuevamente.
En primera instancia se optó por la solución neumática. Utilizar un pistón que
entrara y cortara, y otro que tuviera los papeles y los pegara a la cinta.
4.2.1 Esquemas
En la figura 4.1 se puede observar un esquema detallado del mecanismo de corte.
IM-2003-I-21
Figura 4.1: Mecanismo de corte.
En la figura 4.2 se puede observar el dispositivo para pegar las marquillas.
Figura 4.2: Mecanismo para pegar marquillas.
IM-2003-I-21 4.3 IDENTIFICACIÓN DE MATERIALES Y ELEMENTOS
Lo primero que se pensó fue en trabajar con un material de bajo costo y de fácil
manejo, como resultado se escogió el aluminio, con el cual se trabajo el cuerpo del
mecanismo.
Este aluminio se consiguió en forma de láminas y platinas como se puede
observar en la figura 4.3.
Figura 4.3: Materia prima.
Los pistones que se necesitaban eran; uno sencillo, tenía que ser pequeño, de
corto recorrido y para esto se consiguió uno de una referencia ya existente de
marca Humrphrey, Ref. 7 - SP - 1, con un diámetro de tres cuartos de pulgada
(3/4¨) y una carrera de una pulgada (1¨) (figura 4.4).
Figura 4.4: Pistón Humphrey.
IM-2003-I-21
El segundo pistón fue diferente porque se necesitaba una carrera mas larga, pero
que a la vez el cilindro fuera de un diámetro pequeño, además debido a la longitud
de la carrera tuvo que ser de doble efecto (figura 4.5), por esto se mando a hacer
con un diámetro de diez y seis milímetros (16 Mm.) y una carrera de seis pulgadas
(6¨), este pistón es marca Norgren. Se pueden observar las fichas técnicas de
cada pistón en el anexo A.
Figura 4.5: Pistón Norgren.
Para accionar cada pistón se utilizaron electro válvulas independientes, las cuales
se muestran en la figura 4.6 y 4.7.
Figura 4.6: Válvula para pistón Humphrey. Figura 4.7: Válvula para pistón Norgren.
Al cortar la cinta quedan unos sobrantes tanto en el rollo que termina como en el
que se va a iniciar la rebobinada (figura 4.8). Para pegar los sobrantes de la cinta
al cortar se utilizaron unos rodillos de caucho (figura 4.9), ya que esto al golpear
con el rollo no lo daña y pegan la cinta suavemente en su recorrido.
IM-2003-I-21
Figura 4.8: Esquema del sobrante. Figura 4.9: Rodillo.
En la 4.10 se pueden observar algunos accesorios para los pistones, como
acoples y codos.
Figura 4.10: Accesorios.
IM-2003-I-21 4.4 LOGICA CONTROL
Con el módulo lógico se pudo programar todas las funciones de la siguiente
manera: se utilizó el contador para activar el logo, así, cuando el contador llega a
cincuenta metros le manda una señal para activarlo y de esta manera este suple
las demás funciones. Una vez activado, inmediatamente manda una señal al
potenciómetro para reducir la velocidad y simultáneamente envía otra a la válvula
del pistón de pegar marquillas, entonces la marquilla queda adherida a los
cincuenta metros exactamente. A partir de este instante se calibró el logo por
medio de pulsos, son exactamente tres pulsos para que corte justo después de
que pase la marquilla. Entonces con un temporizador se graduó para que mande
la señal para el cambio de rollo y luego se manda la señal a la válvula del pistón
de corte. Como la señal del cambio de rollo no necesitaba precisión, se pudo
trabajar con un temporizador, entonces sobraba una señal de salida, de ahí salió
la idea de utilizarla para reiniciar la máquina, de esta forma, se automatiza todo el
proceso.
IM-2003-I-21 5. CONSTRUCCIÓN Y ENSAMBLE
El desarrollo de este mecanismo fue muy interesante. Para comenzar, se empezó
por la forma más sencilla de cumplir con las funciones, y esta era poniéndole una
cuchilla al pistón de corte y un papel al pistón para pegar la marquilla. A partir de
aquí entonces empezaron a surgir las ideas de cómo ir desarrollando los
mecanismos. Para la marquilla entonces, se pensó en algo práctico y funcional,
esto fue que el pistón estuviera sujeto a un dispensador de marquillas, ya no se
pondría una solamente sino que se podía poner doscientas.
Al armarlo se observaron unos pequeños detalles, tales como, que se necesitaba
un resorte que mantuviera las marquillas con cierta presión y a la vez eran
necesarias unas pestañas para que estos no se salieran. De esta manera quedó
listo el mecanismo para pegar las marquillas, aún sin probar pero teóricamente
funcionaria. En la figura 5.1 se puede observar el dispensador para pegar las
marquillas.
Figura 5.1: Dispensador de papeles
IM-2003-I-21
Para el mecanismo de corte fue muy parecido el desarrollo. Se empezó acoplando
una cuchilla al pistón y funcionaba; pero surgió un pequeño problema, que los
sobrantes de cinta de cada rollo quedaban sueltos en el aire y lo que se quería era
que al operario solo le tocara sacar el rollo terminado y poner un anillo nuevo.
Al sacar el rollo terminado, se quiere que la marquilla indique no solo el fin sino
que garantice su metraje. Entonces surgió la idea de agregarle a la cuchilla un
rodillo a cada lado para que al entrarla cuchilla los rodillos se encargaran de
pegar los sobrantes de cinta. En la figura 5.2 se muestra el cambio que sufrió el
mecanismo anteriormente, con una simple cuchilla y luego con los rodillos que se
le agregaron.
Figura 5.2: Cambios en el mecanismo de corte.
El primer modelo se hizo a base de láminas de media pulgada (1/2¨) de ancho por
un octavo de pulgada (1/8¨) de espesor, amarrada con tornillos y tuercas. Para
empezar fue una muy buena aproximación a lo que se quería pero se desajustaba
muy fácil y rápidamente. Entonces el siguiente paso fue darle un poco mas de
firmeza, para esto, se le instaló un eje sólido de acero en el centro, pero no dio la
firmeza suficiente. Entonces se decidió utilizar una platina como base del
mecanismo. Una platina de tres pulgadas (3¨) de ancho por tres cuartos de
pulgada (3/4¨) de espesor, con la que se hizo la base y así le dio la firmeza que
necesaria.
IM-2003-I-21
Entrando un poco más en detalle, a continuación se mostrará paso a paso como
fue la evolución del mecanismo.
En primer lugar, la cuchilla tuvo un solo cambio, el cual se puede observar en la
figura 5.3, donde de unas simples platinas que ajustaban la cuchilla se pasa a una
lámina de acero la cual, a simple vista, se ve que le da más firmeza.
Figura 5.3: Cambios en el porta cuchillas.
En cuanto al mecanismo en sí, los cambios que ocurrieron fueron debido a querer
darle más firmeza. A continuación se explicará detalladamente su evolución.
En el primer cuadro, en la figura 5.4 se puede observar el primer mecanismo
hecho a base de platinas, el cual quedó demasiado frágil, aunque el mecanismo
que aparece en esta figura ya tiene un cambio que es el eje de acero en el centro,
aunque esto no hizo mucha diferencia. En la figura 5.5 se puede observar el
segundo mecanismo, donde ya se implementa una platina como base y esto
representa un cambio muy grande en la búsqueda de firmeza para el mecanismo.
IM-2003-I-21
Figura 5.4: Primer mecanismo. Figura 5.5: Segundo mecanismo.
En la figura 5.6 se puede observar como se acopla el primer porta cuchilla al
segundo mecanismo.
Figura 5.6: Utilización del primer porta cuchilla.
En el segundo cuadro, en la figura 5.7, se puede observar el tercer mecanismo
que se le hicieron unos ajustes, algunos cambios en la platina. Para darle mas
firmeza, se utilizó una platina un poco mas ancha (1.6 cm.), esto con la finalidad
de hacer las guías para los soportes de los rodillos. Estas le dieron mucho más
estabilidad al mecanismo pero para complementarlo se le agregaron unos topes
en la parte posterior de los soportes con el fin de mantener los firmes rodillos. En
la figura 5.8 se puede ver el tercer mecanismo con el segundo porta cuchillas, de
esta forma, queda completo el mecanismo final de corte.
IM-2003-I-21
Figura 5.7: Tercer mecanismo. Figura 5.8: Utilización del segundo porta Cuchilla.
IM-2003-I-21
6. IMPLEMENTACION
Para implementar el mecanismo a la maquina hubo que hacer varios ajustes
eléctricos y además unos soportes para poder acoplar bien los mecanismos.
6.1 DETALLES ELECTRICOS
En la figura 6.1 se puede ver un poco como se programo el módulo, el orden de
las funciones, las entradas y salidas tanto eléctricas como de señales.
IM-2003-I-21
Figura 6.1: Esquema programación Logo.
A continuación se definirán las constantes usadas en los esquemas anteriores:
- C1: contacto segunda
velocidad.
- C2: contacto motor cambio
de rollo.
- C3: contacto para electro
válvula de corte y para
reset del contador.
- E1: electro válvula de
pegue de papel.
- E2: electro válvula de corte
de cinta.
- R reset: relevo para el
contador y para el logo.
- I1: señal del contador.
- I2: entrada del censor
cuenta metros.
- I3: entrada del reset.
- Q1: contacto segunda
velocidad.
- Q2: electro válvula pegado
de papel.
- Q3: contacto cambio de
rollo.
- Q4: electro válvula corte de
rollo y reset del contador
IM-2003-I-21 6.2 DETALLES MECANICOS
Mecánicamente no fue mucho lo que toco hacer, excepto por los soportes para
ajustar los mecanismos a la máquina. En la figura 6.2 se puede apreciar el
soporte, en el que se utilizan dos como este para el mecanismo de corte. En la
figura 6.3 esta el soporte para el mecanismo de pegar las marquillas.
Figura 6.2: Soporte 1. Figura 6.3: Soporte 2.
IM-2003-I-21
7. PRUEBAS
Para llevar a cabo las primeras pruebas de los mecanismos se construyó una
maqueta en madera de la maquina de la parte donde serían aplicados los dos
mecanismos (figura 7.1) y se simuló el proceso de rebobinado.
Figura 7.1: Maqueta.
Una vez montados los mecanismos, se instaló un sistema de interruptores (figura
7.2) para activar cada pistón manualmente.
Figura 7.2: Interruptor.
IM-2003-I-21
Afortunadamente en esta prueba los mecanismos funcionaron satisfactoriamente,
pero el problema es que las pruebas fueron estáticas, faltaba ver como iban a
responder en la máquina cuando esta estuviera en movimiento.
Después de culminadas las pruebas estáticas, salió a flote un defecto del
mecanismo de pegar las marquillas, este consistía en que al subir para pegar la
marquilla le hacía falta algo que le hiciera contra presión para que la marquilla se
quedara adherida en la cinta. En la figura 7.3 se muestra como evolucionó el
mecanismo de pegar las marquillas.
Figura 7.3: Evolución del mecanismo de pegar marquillas.
Teniendo todo listo se prosiguió a montar todo sobre la máquina para darle el
visto bueno. Una vez todo en movimiento, los mecanismos funcionaron sin ningún
problema, lo único que quedaba por hacer era que de alguna forma se pudiera
graduar manualmente unos milímetros para darle mas exactitud al corte y de esta
manera surgió la idea de añadirle al soporte del pistón que pega las marquillas
una corredera, (figura 7.4) para poder ajustar todo el mecanismo como se ve en la
figura 7.5.
IM-2003-I-21
Figura 7.4: Corredera Figura 7.5: Mecanismo final para pegar marquillas
IM-2003-I-21
8. RESULTADO
Como se menciono anteriormente, a los mecanismos se les hizo dos pruebas;
una estática, en donde se veía si funcionaban correctamente y la segunda, ya en
la maquina, para ver como funcionaban en movimiento y sincronizar funciones.
Como resultado de este proyecto se obtuvo un mecanismo que cumplió con las
características propuestas, entre ellas, funcional, de fácil construcción y
mantenimiento, confiable y de buena integración con la máquina. También cabe
mencionar, que se automatizó todo el proceso tanto el de rebobinado en particular
como el de impresión en general, dado a la forma como se manejo la operación
de los mecanismos, mediante el LOGO, que permitió agregar la función de
reinicio una vez terminado el proceso de rebobinado. De esta forma se puede
decir con satisfacción que se cumplió con los objetivos propuestos inicialmente.
IM-2003-I-21
9. CONCLUSION
En conclusión el mecanismo es excelente. Se mejoró notablemente el proceso
tanto de rebobinado en particular como el de impresión en general, dados dos
factores, por un lado la automatización y por el otro se le está garantizando al
cliente que su rollo de cinta autoadhesiva tiene el metraje que pidió.
El método utilizado fue muy apropiado, debido a que el proyecto era bastante
experimental y práctico. Se tuvieron varias alternativas y el estar en constante
contacto con la máquina se prestaba para retroalimentarlas, teniendo en cuenta lo
que ofrecía la máquina en espacios, señales, y tiempos entre otros para de esta
forma ir descartando algunas y complementado otras y así llegar a la solución
mas adecuada.
El mecanismo de pegar las marquillas, aunque no era directamente la solución al
problema porque lo que se quería era cortar exactamente en la longitud requerida
de la cinta, este complementó notablemente la solución ya que al salir el rollo con
la marquilla evita que el operario u otra persona saque cinta de este, garantizando
así que el cliente reciba el metraje requerido.
La optimización del proceso fue muy satisfactoria, ya que gracias a la
implementación del módulo lógico se le pudo dar más continuidad mediante la
programación de todas las funciones con el módulo y una extra que no estaba en
los planes que consiste en darle reinicio automático a la máquina.
IM-2003-I-21
Antes, cuando terminaba de rebobinar cien o cincuenta metros paraba y el
operario tenía que reiniciarla, ahora la máquina solo para cuando se le termina el
rollo de dos mil metros que la abastece.
En cuanto a la parte personal, puedo decir que tuve una muy buena experiencia
desarrollando este proyecto, ya que vi aplicados todos los pasos que uno va
aprendiendo poco a poco durante toda la carrera, desde la identificación del
problema pasando por un análisis para entregar funcionando una solución
adecuada.
IM-2003-I-21
BIBLIOGRAFÍA
Mott, Robert L. Machine elements in mechanical design. Upper Saddle River, NJ:
Pretince Hall, c1992. 2nd Ed.
Parker, Sybil P. Diccionario McGraw-Hill de ingeniería mecánica y diseño. México;
Santa fe de Bogotá: McGraw-Hill, c1990-1991.
Shigley, Joseph E. y Mischke Charles R. Mechanical engineering design. McGraw-
Hill, sixth Ed.
Ullman, David G. The mechanical design process. New York: McGraw-Hill, c1992,
2nd Ed.
Zinoviev, Vladimir. Teoría de los mecanismos y maquinas. Moscú: Mir, 1969.
IM-2003-I-21 Anexo A. Fichas Técnicas.
IM-2003-I-21
IM-2003-I-21
IM-2003-I-21
IM-2003-I-21
IM-2003-I-21
IM-2003-I-21 Anexo B. Planos mecanismo de corte.
IM-2003-I-21 Anexo C. Planos mecanismo para pegar marquillas.
IM-2003-I-21 Anexo D. Planos soportes.
Fecha: 01/07/2003
Escala : 1 : 1
Nombre de la pieza:Base
Material : Aluminio
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 1
Secciòn : Anexo B
Unidades mm
1/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 1 : 1
Nombre de la pieza:Base del dispensador de maerquillas
Material : Acer Inoxidable
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 4
Secciòn : Anexo C
Unidades mm
4/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 2 : 1
Nombre de la pieza: Bloque para presionar las marquillas
Material : Aluminio
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 3
Secciòn : Anexo C
Unidades mm
3/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 1 : 1
Nombre de la pieza:Eje para contrapresiòn del dispensador de maerquillas
Material : Acer Inoxidable
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 7
Secciòn : Anexo C
Unidades mm
7/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 1 : 2
Nombre de la pieza: Corredera
Material : Acero
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 7
Secciòn : Anexo B
Unidades mm
7/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 2 : 1
Nombre de la pieza:Cuchilla
Material : Acero Inoxidable
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 5
Secciòn : Anexo B
Unidades mm
5/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 2 : 1
Nombre de la pieza:Guìa para del dispensador de maerquillas
Material : Aluminio
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 6
Secciòn : Anexo C
Unidades mm
6/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 5 : 1
Nombre de la pieza: Pestaña
Material : Acero Inoxidable
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 2
Secciòn : Anexo C
Unidades mm
2/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 2 : 1
Nombre de la pieza: Platina para parte anterior de la guìa
Material : Acero Inoxidable
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 1
Secciòn : Anexo C
Unidades mm
1/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 1 : 1
Nombre de la pieza:Porta cuchilla
Material : Acero
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 4
Secciòn : Anexo B
Unidades mm
4/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 2 : 1
Nombre de la pieza:Rodillo
Material : Caucho
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 3
Secciòn : Anexo B
Unidades mm
3/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 1 : 1
Nombre de la pieza:Soporte para mecanismo de corte
Material : Aluminio
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 1
Secciòn : Anexo D
Unidades mm
1/2
Fecha: 01/07/2003
Escala : 1 : 1
Nombre de la pieza:Soporte para mecanismo de pegar marquilas
Material : Aluminio
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 2
Secciòn : Anexo D
Unidades mm
2/2
Fecha: 01/07/2003
Escala : 2 : 1
Nombre de la pieza:Soporte rodillo
Material : Aluminio
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 2
Secciòn : Anexo B
Unidades mm
2/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 1 : 1
Nombre de la pieza:Làmina frontal del dispensador de maerquillas
Material : Aluminio
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 5
Secciòn : Anexo C
Unidades mm
5/7
Fecha: 01/07/2003
Escala : 2 : 1
Nombre de la pieza: Tope
Material : Acero
Codigo :199721152
Nombre : Jacobo Harf Zalzman
Plancha : 6
Secciòn : Anexo B
Unidades mm
6/7
