04 MEC 065 ARTICULO CIENTIFICO_español.pdf

1
UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS APLICADAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN MECATRÓNICA
ARTÍCULO CIENTÍFICO
TEMA:
MODERNIZACIÓN DE UNA MÁQUINA PERFORADORA LINEAL
DE EBANISTERÍA
AUTORES: Fausto Vinicio Yépez Lima
Vinicio Javier Lema Flores
DIRECTOR: Ing. Fernando Valencia
Ibarra – Ecuador
2015
1
MODERNIZACIÓN DE UNA MÁQUINA PERFORADORA
LINEAL DE EBANISTERÍA
Yépez Lima Fausto Vinicio
[email protected]
Lema Flores Vinicio Javier
[email protected]
Universidad Técnica del Norte
RESUMEN
La elaboración del presente artículo
presenta como finalidad la modernización
de una máquina perforadora lineal de
ebanistería, la cual consiste en
modernizar
los
procesos
de
posicionamiento vertical de la mesa,
sujeción de la madera a la mesa mediante
una prensa neumática, y control de
profundidad de perforación mediante un
tope mecánico. El posicionamiento
vertical de la mesa permite movilizar la
bancada tanto en forma ascendente como
descendente
mediante
controles
manuales, donde el operario activa el
movimiento de la mesa; la distancia
recorrida es visualizada en un dispositivo
electrónico que el operario tiene a su
vista. La sujeción de la madera a la mesa
es realizada por un sistema neumático, en
el cual la prensa neumática se activa
mediante el control ON/OFF de la
máquina. El sistema de profundidad de
perforación permite seleccionar el
estándar de profundidad, el cual detalla el
tipo de mueble y el tipo de madera
solicitado, donde el operario alinea el
indicador luminoso de la barra perforada
y fija la misma con el pasador en el
orificio indicado.
1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La ebanistería es una especialización de
la carpintería orientada a la construcción
de muebles. El término procede de un tipo
de madera, el ébano, considerada preciosa
desde la antigüedad, procedente de
un árbol de origen africano, de madera
dura y pesada, negra en el centro y blanca
en la corteza.
Una de las máquinas más utilizadas en la
industria de la madera elaborada es la
perforadora horizontal, la cual ha
evolucionado a través de los tiempos,
muchas de ellas en forma artesanal o
industrial, esta máquina es muy útil en el
proceso de construcción de puertas,
ventanas y muebles de cocina.
La máquina perforadora lineal de
ebanistería es una máquina considerada de
alta precisión en la construcción de
muebles, ya que su función principal es
realizar el orificio de las partes que
posteriormente son unidas con un tarugo
(pedazo de madera corto y grueso); por lo
tanto, al perforar erróneamente, se pierde
tanto materia prima como tiempo de
producción.
2
1.2. MÁQUINA PERFORADORA
DE EBANISTERÍA
Básicamente los taladros pueden ser de
dos tipos: el taladro de mano que es
portátil y el taladro de sobremesa que
permite bajar fácilmente la broca
perpendicularmente al material que se
desea perforar, el cual está fijado a un
banco de trabajo.
1.2.1. PERFORADORA DE
MANO
La perforadora de mano es una
herramienta que se utiliza para perforar
diversos materiales. Los orificios se
realizan por un proceso de arranque de
material mediante herramientas llamadas
brocas.
1.2.2. PERFORADORA EN
BANCO
La perforadora en banco es una máquina
electromecánica cuya función principal
consiste en hacer orificios o cortes con
moldes en cualquier tipo de material, ya
sea metal, madera o plástico.
Figura 1. Máquina perforadora lineal de ebanistería
Fuente: Autor
1.3.
DESCRIPCIÓN
ANTIGUO
SISTEMA
DEL
DE
PERFORACIÓN
El presente proyecto se orienta a la
modernización de ciertos procesos de la
máquina perforadora lineal de ebanistería,
tales son el posicionamiento vertical de la
mesa, la sujeción de la madera a la mesa
mediante una prensa y el control de
profundidad de perforación mediante un
tope mecánico.
1.3.1. POSICIONAMIENTO
VERTICAL DE LA MESA
ANTIGUO
En el caso del posicionamiento vertical de
la mesa, el movimiento se da mediante un
sistema de manivela, que a través de un eje
acoplado a un bisel transmite fuerza para
mover un tornillo de potencia que
moviliza la mesa.
Cabe recalcar que la distancia a recorrer es
de 15 cm, teniendo en cuenta que por seis
vueltas de manivela se avanza 1 cm,
aplicando una fuerza mínima de
1,33[Nm]; además la máquina carece de
una regla graduada en lo que corresponde
a la altura de la mesa, por lo que se debe
medir lo requerido mediante la utilización
de un flexómetro, todo este proceso toma
al operario alrededor de cinco minutos.
Figura 2. Sistema de transmisión de movimiento para el
posicionamiento vertical.
Fuente: Autor
3
1.3.2. SISTEMA DE TOPES DE
PROFUNDIDAD ANTIGUO
En el caso de control de profundidad de
perforación se utiliza un tope mecánico,
este se realiza mediante una varilla que es
regulable mediante una “mariposa”
(seguro mecánico), para este control el
operario debe sacar la varilla, medir la
distancia con un flexómetro, volver a
ingresar en su eje y ajustar mediante la
“mariposa” a la distancia requerida para la
perforación.
El operario empuja el accionamiento
mecánico de profundidad hasta que la
varilla entre en contacto con el tope, cabe
recalcar que a veces esta “mariposa” cede,
por lo que la distancia medida ya no es la
correcta, por tanto la perforación es
errónea.
Figura 3. Sistema de topes regulable mediante “mariposa”.
Fuente: Autor
1.3.3. SISTEMA DE PRENSA
ANTIGUA
En el caso de la sujeción de la madera a la
mesa, este es un proceso puramente
manual en donde el operario utiliza un
sistema de manivela.
Este sistema de manivela está conformado
por tres partes, dos de ellas unidas y
regulables mediante mariposas ya para su
altitud como alcance, y su última parte se
encuentra en el extremo la cual mediante
un tornillo sin fin permite proporcionar
presión para fijar el madero a la mesa,
cabe recalcar que se debe ejercer una
fuerza de 500[N] para que el madero no se
mueva de su posición y no se realice una
perforación errónea.
Figura 4. Mecanismo para prensar la madera.
Fuente: Autor
2. CÁLCULO DE FUERZA Y
CONTROL
DE
LOS
SISTEMAS
A continuación se presenta los cálculos y
el control realizado a los tres sistemas
implementados en la máquina perforadora
lineal de ebanistería, así como la selección
de
alternativas
adecuadas
y
fundamentación matemática.
2.1. POSICIONAMIENTO
VERTICAL
En la modernización se implementa un
servomotor que reemplaza a la manivela,
el cual está ubicado bajo la bancada o
mesa de perforación, éste transmite su
fuerza hacia el bisel a través de un sistema
de engranes, movimiento activado
mediante un pulsador que el operario tiene
a la vista, se aclara que el operario tiene la
facultad de elegir la velocidad de ascenso
4
o descenso de la mesa, esto mediante dos
perillas tipo switchs.
Proporcionando las siguientes ventajas:
 Optimización del tiempo de trabajo.
 Minimiza el desgaste físico que
realiza el operario.
 Protección al operario
El servomotor es seleccionado mediante la
fundamentación matemática que se realiza
mediante la relación de transmisión, como
se aprecia en la Figura 5.
Figura 6. Desmontaje de bancada de la perforadora de
madera.
Fuente: Autor
Una vez separada la bancada, se procede a
pesar mediante una pesa electrónica, cuyo
valor corresponde a 259,2 [lb], como se
puede apreciar en la Figura 7.
Figura 7. Utilización de una pesa electrónica para conocer el
peso de la bancada.
Fuente: Autor
Figura 5. Diagrama mecánico de elementos que conforman la
relación de transmisión.
Fuente: Autor
El factor principal para tomar en cuenta
estos cálculos, es el peso de la bancada,
para conocer el mismo se procede a
separar la bancada que está sujeta
mediante pernos a la máquina, como se
puede apreciar en la Figura 6; esto se
realiza porque la máquina es de
fabricación artesanal.
Para seleccionar el motor, es necesario
calcular la fuerza que ejerce la bancada
sobre el tornillo de potencia:
Donde:
, es la fuerza
, es la masa del cuerpo
, es la gravedad
5
Una vez obtenido este valor, se procede a
calcular todas las fuerzas necesarias para
que el posicionamiento vertical opere sin
problema, en donde se explica la selección
del servomotor, así como de sus
características.
subir una carga y la velocidad de giro
necesaria para movilizarse:
Velocidad Lineal:
Tornillo = 600 mm
Tiempo = 20seg como mínimo
2.1.1. CÁLCULOS DE
RELACIÓN DE TRANSMISIÓN
PARA SELECCIONAR EL
SERVOMOTOR
2.1.1.1. Par Torsional para subir una carga
El tornillo de potencia ACME es de 1” de
diámetro, con cinco roscas por pulgada,
entonces la carga se mueve 1⁄5 de pulgada
en cada revolución, entonces la velocidad
de giro es:
Donde:
2.1.1.3. Relación de transmisión entre
engranajes E3 y E4:
2.1.1.2. Par torsional para bajar una carga
Velocidad Angular:
Par tosional:
Para la selección de este servomotor se
considera el par torsional necesario para
6
Tabla 1. Tabla comparativa de datos necesarios y los
seleccionados del servomotor
2.1.1.4. Relación de transmisión entre
engranajes E1 y E2:
Necesario
Par
torsional
[Nm]
1,33
Velocidad
angular
[rpm]
360
Selección
2,39
3000
Fuente: Autor
2.1.2. VISUALIZACIÓN DEL
MOVIMIENTO DEL
SISTEMA
Velocidad Angular:
La visualización de la distancia la cual
recorre la mesa de trabajo de la máquina
se debe gracias a los datos (pulsos por
revolución) que se adquiere del puerto X3,
en el cual se encuentra la salida del
Encoder, cuyos pulsos (A y B) son
ingresados en un contador de pulsos, el
cual visualiza la distancia que recorre
dicha mesa, vital en el trabajo del operario.
Par torsional:
Encoder interno del servodriver
Como se puede observar  muestra el par
torsional mínimo que debe tener el
servomotor, y  muestra la velocidad
angular mínima del mismo, datos
fundamentales para la selección del
servomotor.
La Tabla 1 permite comparar los datos
necesarios para que trabaje el sistema de
posicionamiento vertical con los datos del
servomotor seleccionado, cumpliendo el
dispositivo con lo requerido.
Los
encoder
son
transductores
electromecánicos que convierten la
rotación del eje en pulsos de salida, que se
puede contar para medir las revoluciones
del eje o ángulo del eje, lo
cual proporciona información sobre la
posición y velocidad del eje del motor.
La resolución del encoder determina la
precisión de posicionamiento del
motor. Por ejemplo, la resolución del
servomotor que se utiliza para el
posicionamiento vertical es de 2,500
pulsos / revolución, es decir una rotación
del eje del motor (360°) se puede dividir
en 2500 partes.
7
Obteniendo una óptima resolución de
0,144° de giro del eje del servomotor por
cada pulso.
2.2. SISTEMA DE PRENSADO
El sistema neumático básicamente tiene
como primordial función prensar el
madero a la mesa de la bancada, para
seguridad del operario.
2.2.1. DIAGRAMA GRAFCET
Figura 8. Resolución del encoder.
Fuente: (Servo Motor Glossary Terms, sf)
El siguiente diagrama describe el
funcionamiento y las acciones que el
sistema neumático va a realizar.
2.1.2.1. Contador de pulsos
El servodriver contiene un encoder
incremental, cuyos pulsos no se
encuentran
linealizados,
el
ruido
visualizado en el osciloscopio supera a la
señal de estos, por tal motivo se decide
conveniente utilizar un contador de
pulsos, el dispositivo seleccionado es
FH8-6CRNB-F of Counter/Length/Batch
Meter de marca MYPIN, se inclina la
decisión por su gran ventaja ante cualquier
otro contador de pulsos, ya que este tiene
la facultad de convertir los pulsos
ingresados a una escala de distancia
ajustable, permitiendo visualizar el
movimiento del servomotor, y dicho así la
ubicación de la bancada.
Figura 10. Diagrama Grafcet
Fuente: Autor
2.2.2. DIAGRAMA FASE TIEMPO
Este diagrama permite visualizar el
espacio recorrido versus el tiempo:
Tabla 2. Diagrama fase-tiempo
Fuente: Autor
2.2.3. ESQUEMA NEUMÁTICO
Figura 9. Panel de control y visualización del contador
de pulsos, Mypin FH Series
Fuente: (MYPIN ELECTRICAL CO., LTD, sf)
La Figura 11 muestra el esquema
neumático implementado para la
operación de prensado, con sus
respectivos elementos de alimentación,
mantenimiento, mando y trabajo.
8
madero, hasta que se encuentre
completamente inmóvil para su posterior
perforación, este valor corresponde a
50[Kg], o 500[N] si se toma en cuenta la
gravedad de 10 [⁄ 2 ].
La Tabla 4 permite conocer la presión de
trabajo correspondiente a 0,5 [MPa]
(5bar), esta presión indica el margen entre
la presión mínima necesaria y máxima
admisible para el correcto funcionamiento
del sistema neumático.
Tabla 4. Presión de trabajo, Cilindro de doble efecto
Figura 11. Esquema neumático
Fuente: Autor
2.2.4. SELECCIÓN DE
DISPOSITIVOS
NEUMÁTICOS
Los diferentes dispositivos que conforman
el sistema neumático son seleccionados
mediante los siguientes parámetros
Selección del cilindro neumático
Factor de carga en función de la aplicación
requerida:
Tabla 3
Fuente: (FESTO, 2013)
La prensa neumática realiza un
movimiento vertical, por lo tanto el factor
de carga correspondiente es 0,5.
Cabe resaltar que para obtener la fuerza
con la cual se presiona el madero a la
mesa, se obtiene aplicando peso sobre el
Fuente: (FESTO, 2013)
La Tabla 5 permite conocer el diámetro
necesario del émbolo y la presión de
funcionamiento, mediante los valores
conocidos de fuerza, (F=500[N]), y de
presión disponible en la red, (6 bar), la
9
cual es superior a
funcionamiento.
la presión
de
carrera del cilindro, desde ese punto trazar
una línea vertical hacia arriba.
Tabla 5. Diagrama presión-fuerza
2) Desde el punto de intersección con el
diámetro (línea diagonal) del cilindro a
utilizar, en uno de los costados muestra el
consumo que requiere un ciclo del cilindro
neumático.
La Tabla 6 representa la selección
descrita:
Fuente: (FESTO, 2013)
Tabla 6. Consumo de aire del cilindro para un ciclo
Forma de proceder:
Desde F=500[N] trazar una línea vertical
hasta la línea de 6 bar; el diámetro del
émbolo inmediatamente mayor disponible
es de 40 mm, y se sitúa entre las líneas de
4 y 5 bar, es decir la presión de
funcionamiento
a
ajustar
aproximadamente es 4,5 bar.
Festo manifiesta que en este diagrama se
ha considerado aproximadamente un 10%
de pérdidas por rozamiento.
Consumo de aire del cilindro neumático
y volumen de aire requerido
El consumo de aire es el volumen de aire
consumido en el cilindro, dato
fundamental
para
seleccionar
el
compresor; el volumen de aire requerido
es el volumen de aire necesario para hacer
funcionar una carga a una velocidad
determinada.
Para lo cual se debe seguir los siguientes
pasos:
1) Hallar el punto de intersección entre la
presión de trabajo (línea diagonal) y la
Fuente: (FESTO, 2013)
3) Calcule el consumo de aire del tubo
igual que en los pasos anteriores, longitud
del conexionado que conecta el cilindro
con la electroválvula.
10
Tabla 7. Consumo de aire del tubo para un ciclo
seleccionar un compresor hay que tomar
en cuenta la caída de temperaturas, las
fugas y el consumo del equipo intermedio,
por lo tanto se debe seleccionar una
capacidad suficiente con una descarga que
exceda el consumo de aire total.
Festo
recomienda seleccionar un
compresor con 1,4 veces el consumo de
aire total, y uno con un volumen mayor en
caso de ser necesario.
Es por esto que siendo el consumo total
del sistema neumático de 129 l/min
(ANR), se decide seleccionar un
compresor con 2,0 veces el consumo de
aire total, es decir el doble (258 l/min
(ANR)).
Cabe recalcar que la fábrica de muebles
clásicos Chandi “FAMUCLACH”, posee
un compresor de 300 l/min (ANR), de
600[kPa] (6 bar), el cual cumple con los
parámetros deseados.
Fuente: (FESTO, 2013)
4) Calcular el consumo de aire total por
minuto de la siguiente forma:
Consumo de aire Total = (consumo de aire
del cilindro neumático + consumo de aire
del tubo) * número de ciclos por minuto *
número de cilindros usados
Consumo de aire Total = (1,5+20) * 6 * 1
= 129 l/min (ANR)
2.2.5. SELECCIÓN DEL
COMPRESOR
La selección del compresor es primordial
para el funcionamiento del sistema
neumático ya que este provee del aire
comprimido con el cual se trabaja, para
Figura 12. Esquema neumático
Fuente: Autor
2.2.6. DESCRIPCIÓN
NEUMÁTICA DE
FUNCIONAMIENTO
El compresor cumple la función de
alimentar con aire comprimido al sistema,
el cual ingresa al filtro de mantenimiento
para extraer partículas no deseadas,
ingresando aire comprimido limpio hacia
la electroválvula, elemento de mando.
11
El aire comprimido ingresa a la
electroválvula por el canal 1, saliendo el
mismo en su estado natural por el canal 2
hacia el cilindro neumático, que en esta
conexión mantendrá adentro el vástago.
Al activarse la bobina de la electroválvula
el aire expulsado hacia el cilindro
neumático cambia de estado, saliendo por
el canal 4, haciendo que el vástago salga a
prensar la madera, por consecuente el aire
que se encontraba dentro del cilindro se
descarga por el canal 3.
Este proceso será controlado por un relé de
110V AC, el cual se activa mediante el
contacto ON-OFF que se encuentra en el
panel de control.
2.3. SISTEMA DE PROFUNDIDAD
El sistema de topes de profundidad dentro
de la modernización de la máquina
perforadora lineal de ebanistería tiene el
importante papel de optimizar la materia
prima, que se emplea en la construcción de
cada mueble.
El sistema de topes es vital en el proceso
de perforar la madera, ya que mediante
este proceso se puede tener diferentes
profundidades de orificios en la madera, el
funcionamiento de este proceso ya se
menciona en el artículo, el antiguo sistema
seleccionaba la profundidad mediante un
seguro de presión (mariposa), pero este
sistema no era tan eficiente debido al fallo
del seguro.
Por este motivo se implementa en el nuevo
sistema una varilla con orificios, junto con
el seguro, pasador metálico, en donde cada
orificio ya conlleva la distancia justa para
perforar la madera de manera exacta.
2.3.1. ESTÁNDAR DE TIPO DE
MUEBLE
Los muebles que comúnmente se
construyen en la fábrica FAMUCLACH
son tres, los cuales son puertas, cómodas y
armarios por lo que la perforación de sus
partes para su elaboración se ha
priorizado, la fábrica tiene establecidos
diferentes estándares para su respectiva
perforación.
En la Tabla 8 se puede identificar los
diferentes estándares (distancias) a
perforar para las diferentes partes de los
muebles a ensamblar:
Tabla 8. Profundidad estándar a perforar.
Mueble \
Suave
Dura
MDF
Madera
[cm]
[cm]
[cm]
Puerta
2,5
3,5
X
Cómoda
2,0
2,0
1,5
Clóset
1,5
1,5
3,0
Fuente: Autor
2.3.2. PERFORACIÓN DE LA
VARILLA
Para la perforación de la varilla se ha
tomado muy en cuenta las distancias que
se van a perforar, como se puede apreciar
en la Tabla 9:
Tabla 9. Cantidad de orificios correspondientes a las
distancias a perforar en la varilla
Cantidad
Profundidad [cm]
1
3,5
2
3,0
3
2,5
4
2,0
5
1,5
Fuente: Autor
12
2.3.3. VISUALIZACIÓN DE LOS
ESTÁNDARES
ESCOGIDOS
La visualización de los estándares
escogidos se da a través de una pantalla
LCD, la cual es configurada mediante el
microcontrolador PIC 16F876A, cuyas
entradas y salidas digitales se ven
administradas gracias a la selección de los
estándares que el operario necesita, para la
configuración de este dispositivo de
control se toma en cuenta la cantidad de
pines que se van a utilizar, así como de su
arquitectura y robustez al trabajar.
Figura 13. Pines de conexión del microcontrolador
PIC16F876A
Fuente: Autor
Los dispositivos de la familia PIC16F87X
admiten un amplio rango de tensiones de
alimentación, que va de 2,0 V a 5,5 V. La
tensión a la cual se alimenten determinará
la frecuencia máxima de trabajo.
La potencia máxima disipada es de 1 W y
se calcula mediante la siguiente fórmula:
Donde:


 es la tensión suministrada por la
fuente de alimentación.
IOH es la corriente suministrada por las
salidas del PIC en estado alto.



IOL es la corriente absorbida por las
salidas del PIC en estado bajo.
VOH es la tensión entregada por los
terminales en estado alto.
VOL es la tensión presente en los
terminales en estado bajo.
El PIC16F876A se escoge debido a sus
características puntuales, las cuales son
básicas para este trabajo, ofreciendo con
sus 28 pines rendimiento, velocidad de
proceso, seguridad y eficiencia para
visualizar el sistema de profundidad que
se implementa.
Programación del microcontrolador:
Las primeras pruebas se realizan mediante
el programa de simulación “ISIS
Professional” o también conocido como
“Proteus”, que después de configurar los
pines de la LCD en la plataforma de
programación “MikroC PRO for PIC”, se
aprecia la visualización de los estándares
previa selección del tipo de mueble y tipo
de madera.
13
El diseño de la placa se puede apreciar en
la Figura 16:
Figura 14. Simulación del circuito de selección de
estándares para el sistema de profundidad
Fuente: Autor
Una vez concluida la simulación con éxito
el circuito, se procede a probar el circuito
armado en protoboard, para lo cual se
utiliza el compilador “PICkit2” de
Microchip, el cual realiza un interfaz entre
el grabador de PICs y la computadora,
transfiriendo el programa que se realiza en
MikroC
al microcontrolador PIC
16F876A.
Figura 16. Implementación del circuito en protoboard.
Fuente: Autor
Las combinaciones de tipo de mueble y
tipo de madera que se eligen se puede
observar en la Tabla 20.
Tabla 10. Combinaciones respectivas para salida de
estándares de profundidad
Significado de siglas:
A=Puerta,
Z=MDF.
B=Cómoda,
C=Clóset,
X=Suave,
Y=Dura,
Fuente: Autor
Figura 15. Implementación del circuito en protoboard.
Fuente: Autor
Con el correcto funcionamiento del
circuito en la protoboard, se procede a
diseñar la placa que conlleva el circuito
que da funcionamiento al sistema de
profundidad mediante el software “PCB
Wizard”.
3. SISTEMAS MODERNIZADOS
Una vez seleccionados y modernizados los
sistemas que componen la máquina
perforadora lineal de ebanistería, se
procede a enlazarlos entre si, para un
óptimo trabajo.
14
Donde:
NA -> Normalmente abierto
NC -> Normalmente cerrado
IL -> Indicador luminoso
3.2. MONTAJE E INSTALACIÓN
Figura 17. Diagrama de bloques de los sistemas
implementados para modernizar la máquina.
Fuente: Autor
3.1. PANEL DE CONTROL
El panel de control permite al operario
controlar
todos
los
sistemas
implementados y visualizar al instante
información fundamental que permite
conocer el estado de los sistemas, como es
el caso del movimiento del servomotor y
el sistema de profundidad.
El gabinete principal es el que permite
alimentar a todos los sistemas, además
conlleva todas las protecciones, y contiene
una de las partes más fundamentales de
control, como es el servodriver, para lo
cual se ha tomado las recomendaciones
del fabricante para su respectiva
instalación.
En la Figura 18 se observa la distribución
tanto de los dispositivos de control, como
de los dispositivos de visualización:
Figura 19. Conexiones del gabinete del gabinete
principal.
Fuente: Autor
Figura 18. Panel de control con nomenclatura de estado
normal.
Fuente: Autor
Implementados todos los componentes de
la modernización de la máquina
perforadora lineal de ebanistería, se
procede a comprobar todas las conexiones
con el multímetro, siendo satisfactoria la
comprobación, se energiza al gabinete
principal, se enciende la máquina
mediante el selector (ON) del panel de
control, y se realiza las diferentes pruebas
de funcionamiento, la Figura 20 muestra
la máquina perforadora lineal de
ebanistería modernizada.
15
La Tabla 11 muestra que la modernización
de la máquina perforadora lineal de
ebanistería permite optimizar en promedio
el 30% del tiempo que se emplea en la
construcción de cada mueble.
Tabla 12. Optimización de materia prima requerida
para construir cada mueble en veinte días laborables
Fuente: Autor
Figura 20. Máquina perforadora lineal de ebanistería
modernizada.
Fuente: Autor
4. RESULTADOS
Los resultados obtenidos en la realización
de esta modernización, han sido
claramente positivos para agilitar el
proceso de producción, tanto a nivel de
optimización de tiempo de trabajo en la
máquina, seguridad del operario y óptima
utilización de materia prima.
Es por esto que los datos adquiridos en las
pruebas de la modernización son
comparados con los datos obtenidos antes
de realizar este trabajo:
La Tabla 12 muestra que la modernización
de la máquina perforadora lineal de
ebanistería permite optimizar en promedio
el 16% de la materia prima que se emplea
al trabajar veinte (20) días laborables.
La implementación del sistema neumático
muestra resultados favorables en la
seguridad de los operarios, esto se debe a
que ninguno de los otros dos sistemas son
alimentados de energía eléctrica, si la
madera no se encuentra prensada.
Por lo tanto el operario debe
obligatoriamente activar el sistema
neumático para poder perforar la madera y
a su vez salvaguardar su integridad física.
Tabla 11. Optimización del tiempo de trabajo al realizar
la perforaciones requeridas para construir cada mueble
5. CONCLUSIONES
Fuente: Autor
 La modernización de la máquina
perforadora lineal de ebanistería
agilita el proceso de producción de
muebles, reduciendo el tiempo en el
proceso de perforación de la materia
prima en 30%.
16
 El sistema de profundidad optimiza el
uso de la materia prima que se
requiere para fabricar cada mueble,
reduciendo su consumo en 16%,
tomando en cuenta veinte días
laborables.
 A través de la relación de transmisión
se optimiza la fuerza y velocidad del
posicionamiento vertical.
 El sistema neumático implementado
en la máquina perforadora lineal de
ebanistería eleva la protección del
operario en 12%.
 Mediante las pruebas realizadas se
pudo corregir errores y falencias en el
campo de precisión, velocidad,
sujeción neumática y profundidad,
presentadas
en
la
máquina
perforadora lineal, alcanzando un
error de 1%.
6. RECOMENDACIONES
 Cumplir a cabalidad con el
mantenimiento de la máquina
perforadora lineal de ebanistería en el
tiempo
indicado
para
evitar
contratiempos mayores a largo plazo.
 Se recomienda leer el manual de
usuario antes de iniciar a trabajar para
operar correctamente la máquina.
 En caso de cualquier desperfecto en la
máquina perforadora lineal de
ebanistería se recomienda buscar
asistencia técnica capacitada o
comunicarse con los autores de la
modernización.
 Es importante revisar la presión que
ingresa al sistema neumático desde el
compresor, la cual no debe exceder
los 100 psi, el caso omiso a esta
advertencia puede causar daños al
equipo y al operario.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 Mott, R. (2006). Diseño de Elementos
de Máquinas, P.E (4ta edición).
México: Pearson Educación.
 Budynas, R., y Nisbeth, K.(sf).
Diseño en ingeniería mecánica de
Shigley (8va edición): McGrawHill.
 Beer, F,. Johnston, J., Russell, E.,
DeWolf, J., Mazurek, D. (sf).
Mecánica de Materiales (5ta edición).
McGraw-Hill.
 Mott,
R.(sf).
Resistencia
de
Materiales (5ta edición). (sl): Pearson
Educación.
 AGMA
STANDARD.
(2011).
ANSI/AGMA
2001-C95.
Fundamental Rating Factors and
Calculation Methods for Involute
Spur and Helical Gear Teeth. (Metric
Edition). Virginia: American Gear
Manufacturers Association.
 Budynas, R., y Nisbeth K. (2008).
Shigley’s Mechanical Engineering
Design. (8va edición). (sl): The
McGraw-Hill Companies.
17
 KINCO Automation, Ltd. (2011). CD
SERVO User Manual. Shanghai:
KINCO Ltd.
 MYPIN Electrical Co., Ltd. (sf). FH
Series of Counter/Length/Batch
Meter Manual. Guangdong: MYPIN.
 Microchip Technology Inc. (2003).
PIC16F87XA Data Sheet 28/40/44Pin Enhanced Flash Microcontrollers.
California: Microchip Technology
Incorporated.
Fausto Vinicio Yépez Lima
Nacido en Ibarra,
Ecuador, el 06 de
junio de 1988.
Realizó sus estudios
secundarios en el
colegio
“San
Francisco” de Ibarra,
obteniendo el título
de bachiller en Físico Matemático.
Sus estudios superiores de ingeniería en
Mecatrónica los realizó en la Universidad
Técnica del Norte en Ibarra.
 FESTO AG y Co. (2013). Guía de
productos 2013/2014 (9na edición).
Esslingen: FESTO AG y Co.
 SMC. (sf). Procedimientos de
selección del modelo de cilindro
neumático. sl: SE.

 FESTO AG y Co. (2013).
Informaciones técnicas. (6ta edición).
Esslingen: FESTO AG y Co.

 Schneider Electric Argentina S.A.
(2014). Unidades de mando y de
señalización. Buenos Aires: SE.

 Xinje Electric Co., Ltd. (sf). DS2
series servodrive. Jiangsu: Xinje
Electric Co., Ltd
 GSK CNC EQUIPMENT CO., LTD.
(sf). Servo Motor de CA GSK serie
SJT. (sl): GSK CNC EQUIPMENT
CO., LTD
Vinicio Javier Lema Flores
Nacido en Ibarra,
Ecuador, el 07 de
marzo de 1990.
Realizó sus estudios
secundarios en el
colegio
ACMIL
“San Diego” de
Ibarra, obteniendo el
título de bachiller en Físico Matemático.
Sus estudios superiores de ingeniería en
Mecatrónica los realizó en la Universidad
Técnica del Norte en Ibarra.