Diseño de prototipo de dispensador programable para el proceso de soldadura brazing en la sección de hornos de la empresa Cooper Standard.

Abstract

El principal objetivo de este documento es desarrollar las diferentes etapas que permitieron realizar el diseño de un dispositivo dispensador de soldadura en la empresa transnacional Cooper Standard, y abarca aspectos como lo son el entorno del proyecto, la definición del problema, los objetivos planteados, la realización de un diagnóstico del proceso actual empleando la metodología de diseño de experimentos DoE así como el diseño tanto del mecanismo de dispensado como de la lógica programática para controlar y monitorizar el proceso de aplicación de soldadura. El dispositivo fue diseñado basándose siempre en la implementación de diseño en ingeniería, debido al principio abierto de un problema de diseño y a la naturaleza iterativa que representan. Con base a los principios de dicha metodología se diseñó el dispositivo dispensador de soldadura, basándose en el principio mecánico de tornillo de potencia para convertir movimientos rotacionales a movimientos lineales y mediante el control de un motor a pasos. Se creó un prototipo que permitió validar el funcionamiento del sistema, obteniendo resultados satisfactorios según la problemática encontrada en la empresa y las especificaciones definidas. Además de esto, se desarrolló toda la lógica programática para controlar el sistema del prototipo dispensador, acompañado de un sistema de monitoreo para definir las cantidades de soldadura que se necesitan depositar según el número de pieza que se desee tratar en la empresa, enfocándose en dos números de pieza en específico. Se concluye que el sistema diseñado permite realizar depósitos de alta precisión de soldadura, en el rango de los miligramos, atacando directamente la problemática de repetibilidad en la aplicación de soldadura y mejorando la ergonomía del proceso.

The main objective of the present document is to detail the different stages developed in order to design a dispensing solution, specifically a soldering paste dispensing system for the transnational company Cooper Standard. These stages cover main points; from the project environment, the problem definition, the stated objectives, the diagnostic of the current productive process employing Design of Experiments methodology, as well as the design of the dispensing mechanism and the programming logic behind its control and the monitoring of the solder paste applying process. The device was designed from the ground up employing the engineering design principle, mostly because of the open-ended nature of design problems and their iterative nature. Taking foundation on said methodology the design of the dispensing device was developed, utilizing concepts like the power screw in order to convert a rotary motion into a linear motion while controlling a stepper motor. A prototype was manufactured in order to validate the systems operation, accomplishing satisfactory results according to the development specs as well as the problem definition. As stated before, the programmatic logic was developed in order to control the dispensing protype system, alongside a monitoring program in which one can define the necessary amounts of solder paste according to the part number treated in the company, while focusing in two part numbers specifically. In the end, the designed system is capable of dispensing high precision solder deposits, in the range of milligrams, directly attacking the problem of repeatability in the welding application and improving ergonomics of said application.