morfologia de los robots manipuladores cad/cam

5/10/2018 Morfologia de Los Robots manipuladores CAD/CAM - slidepdf.com

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RESUMEN.

En el siguiente paper se muestra la morfología básica de

los robots manipuladores que se encuentran en el

laboratorio CIM de la Universidad de la Salle, evaluando

cada uno de los componentes y sistemas que los

constituyen. Al igual se elaboran los planos de control y

de conexión de cada uno y se describe el funcionamiento

tanto de los manipuladores como de los planos de

control.

ABSTRACT.

The following paper shows the basic morphology of the

robot manipulators that are in the CIM laboratory of the

Universidad de la Salle, evaluating each of its

components and systems that make them up. As plans

are developed for control and connection of each and

describing the operation of both the manipulator and the

control.

PALABRAS CLAVE. Morfología, Robots manipuladores,

planos de control y conexión.

KEY WORDS. Morphology, Robot manipulators, control

plans and connection.

INTRODUCCIÓN.

Teniendo en cuenta que los robots que se encuentran en

el laboratorio de CIM, son todos robots manipuladores,

en consecuencia, la morfología de ellos es la misma, en

cuanto a sistemas se refiere. En cuanto a características

de cada uno de los sistemas es variable su mecanismo,

grados de libertad, composición, sistemas de

transmisión, etc. En cuanto a funciones, como cada uno

tiene sus sistemas iguales, estas son iguales, pues las

características de las funciones son las mismas para cada

uno de los robots manipuladores del CIM. A continuación

se da una explicación clara y concisa de cada uno de lossistemas del un robot.

Estructura mecánica: Es la constitución de un robot,

formado por una serie de elementos o eslabones

unidos mediante articulaciones que permiten el

movimiento relativo entre cada dos eslabones

consecutivos. En otras palabras, es el material del

cual está constituido cada robot (armazón) que

protegen el resto de sistemas del robot de cualquier

agente extraño que puede interferir con el normal

funcionamiento y seguimiento de las instrucciones

programadas para tal robot.

Sistemas de transmisión y reducción: Las

transmisiones son los elementos encargados de

transmitir el movimiento desde los actuadores hasta

las articulaciones. Junto a las transmisiones se

incluyen los reductores, encargados de adaptar el

MORFOLOGÍA DE ROBOTS MANIPULADORES.

CARLOS IVAN MESA MANRIQUE 44042035

NELSON OSWALDO RODRIGUEZ 44042012

Ing. M. Sc JAIRO ORLANDO MONTOYA GÓMEZ

Robótica, 22 de Mayo de 2011 Bogota D.C.

FACULTAD DE INGENIERÍA DE DISEÑO Y AUTOMATIZACIÓN ELECTRÓNICA – U. LA SALLE



par y la velocidad de la salida del actuador a los

valores adecuados para el movimiento de los

elementos del robot. Ver anexo, tabla 1.

Sistemas actuadores: Los actuadores tienen como

misión generar el movimiento de los elementos del

robot según las órdenes dadas por la unidad de

control. Los actuadores utilizados en robótica

pueden emplear energía neumática, eléctrica o

hidráulica. Ver anexo, tabla 2.

Sistemas sensoriales: Son los encargados de

conseguir que un robot realice su tarea con la

adecuada precisión, velocidad e inteligencia,

teniendo en cuenta su propio estado como del

estado de su entorno. La información relacionada

con su estado la consigue con los sensores internos,

mientras que la información sobre el entorno se

realiza mediante sensores externos. Ver anexo,

tabla 3.

Sistemas de control: Son los encargados de la

programación de las rutinas y de las tareas que debe

desarrollar un robot para cumplir una tarea

determinada.

Elementos terminales: Son los encargados de

interaccionar directamente con el entorno del robot.

Se pueden clasificar en elementos de sujeción o de

una herramienta. Los primeros se utilizan para

agarrar y sostener objetos. Ver anexo, tabla 4.

La información que se recolecta en el laboratorio, sirve

para identificar cada uno de los elementos que

componen los diferentes sistemas de la morfología de los

robots. En el laboratorio CIM de la facultad de ingeniería

de diseño y automatización electrónica de la Universidad

de la Salle, se encuentran robots manipuladores de

diferentes grados de libertad, configuraciones y

funcionamiento. Estos abracan todo el modulo del CIMdistribuidos en estaciones, cada una de ellas con su

respectivo manipulador. El primer módulo es el de

alimentación, seguido del módulo de control de

procesos, el tercero es el módulo de control de calidad

que consta de una cámara de visión artificial DVT y un

robot manipulador, el siguiente módulo es el de

ensamble que consta de un robot hidráulico, y

finalmente el módulo de almacenamiento el cual cuentacon un robot articulado.

MÓDULO DE ALIMENTACIÓN DE MATERIA

PRIMA

El módulo de alimentación de materia prima es el

encargado de abastecer los “palets” al CIM.

Dependiendo del tipo de materia prima, ésta es colocada

en la banda transportadora para ser llevada hacia el

torno o hacia la fresadora. Este es el primer paso para

llevar a cabo el proceso de manufactura.

1. ESTRUCTURA MECÁNICA.

El robot cilíndrico del módulo de alimentación tiene una

configuración (RP), lo que significa que posee una

articulación prismática y una rotacional, lo cual nos

indica que tiene 2 grados de libertad. Está constituido

por dos eslabones en aluminio y una pinza neumática de

dedos angulares construida en acrílico. Uno de los

eslabones del robot es en forma de L, lo cual permite

ubicar dentro de este las mangueras del cilindro del

eslabón que se desplaza verticalmente 6.1cm y la

estructura del robot gira 90°. El robot posee una pinza de

dedos angulares que permite el agarre de los palets para

colocarlos en la banda transportadora. Ver figura No.1



Fig. 1. Estructura del modulo de alimentación.

2. SISTEMA DE TRANSMISIÓN Y REDUCCIÓN.

Este robot no cuenta con sistemas de transmisión demovimiento, es por esto que todos los acoples son

directos.

3. SISTEMA DE ACTUACIÓN.

La generación del movimiento en el eslabón 1 del robot

se realiza por medio de un motor neumático oscilante

DSR-16-180-P, el cual permite que la estructura rote 90º,

es decir que los dos eslabones que conforman el robotgiran en conjunto 90º. Para su funcionamiento utiliza aire

comprimido filtrado con o sin lubricación, el rango de

temperatura de trabajo es entre -10 hasta +60 grados

centígrados, la presión de trabajo es entre 2 y 8 bar. El

desplazamiento del eslabón 2 lo realiza un cilindro de

neumático de doble efecto, un cilindro neumático para

la apertura y cierre de la pinza de dedos angulares. En

total, el módulo de alimentación de materia prima,posee 7 cilindros de doble efecto, los cuales tienen como

función mover el robot, y accionar el material de torno,

el material de fresadora y los pallet para distribuir

materia prima al torno y a la fresadora.

El sistema de actuación del módulo de materia prima

consta de 8 electroválvulas 5/2 vías. 6 son marca FESTO

ref. MSFG-24/42-50-60 4527, las cuales trabajan a

24VDC, 4.5W, 42VAC, 50 – 60Hz. Las otras dos

electroválvulas monoestables con retorno por muelle

son marca PNEUMAX ref. 468/1.52.0.1 y trabajan a

24VDC, 55W a 10bar máximo, a una temperatura entre -

5ºC hasta +45ºC y un caudal a 6 bar de 590N l/min. El

módulo también consta de 1 electroválvula 3/2 víasmarca HUMPHREY ref. 310 39 que trabaja a 24VDC, 4.5W

a 125psi. También consta de una unidad de

mantenimiento marca SCHRADER BELLOWS ref. EB3

7AE15D13FA que trabaja a 120psi (8.3bar) y 52ºC

(125ºF). Ver figura No 2

Fig. 2. Sistemas de actuación.

4. SISTEMA SENSORIAL

El sistema sensorial consta de dos grupos de sensores,

que permiten el funcionamiento del módulo. El primer

grupo de sensores está constituido por 6 sensores

inductivos que están ubicados en la banda

transportadora, los cuales tienen como objetivo detectar

la presencia del “palet” para que el módulo envíe

material de torno o de fresadora. Estos sensores tienen

como características técnicas las siguientes. Ver figura 3

Fig. 3. Sensor inductivo de la banda transportadora

El módulo adicionalmente a los sensores de la banda,

consta de 17 sensores que cumplen la función de

IF 5567/97

IF 2004 – FRKG

IP 67

S: 4mm nf

I: 400mA

SCP

U: 10 … 55VDC

IFM: D 45127 Essen



detección de material de torno y fresadora y detección

de “palets”. De los 17 sensores, cuatro son inductivos,

uno capacitivo y doce magnéticos. Los sensores

inductivos, detectan objetos metálicos en áreas muypequeñas, son rápidos, precisos y extremadamente

resistentes. El módulo consta de cuatro sensores

inductivos, de los cuales dos son marca SIEMENS ref.

3RG4013 – 0AG01 NO 0.2mA sn1=5mm L00350 y dos

sensores marca FESTO.

Los sensores capacitivos detectan los cambios

provocados por estas sustancias en el campo eléctrico

del área de detección. El modulo de alimentación de

materia prima tiene un sensor capacitivo el cual detecta

la presencia de los bloques que se utilizan para

mecanizar en la fresadora.

Adicionalmente cuenta con 12 sensores magnéticos

marca FESTO ref. SMEO-4-K-LED-230 16709 J207, los

cuales están presentes en cada uno de los cilindros doble

efecto, y sirven para detectar el estado de cada uno delos cilindros.

Sensores de final de carrera. Sirven para controlar que la

rotación del brazo sea de 90°, para esto se utilizan dos

sensores los cuales están ubicados en 0° y en 90°, y así el

robot se posicione en la banda transportadora.

Sensores de presión o presostato. Se utiliza para

controlar la presión de los cilindros debido a que cuandola presión es inferior a 4 bar, se debe indicar una alarma

pues esta es una presión muy baja para el trabajo de los

cilindros.

5. SISTEMA DE CONTROL

El control del modulo de alimentación de materia prima

se realiza por medio de un PLC marca SIEMENS ref.

SIMATIC S7-300 el cual cuenta con una CPU, una fuenteque trabaja a 24VDC, un modulo de entradas análogas,

dos módulos de entradas digitales, un modulo de salidas

digitales, un modulo de salidas análogas y un modulo de

comunicaciones. Las comunicaciones que se pueden

realizar en este modulo son: Ethernet, Profibus y MPI. ElMPI se utiliza tanto para la comunicación como para la

programación del PLC. Ver figura No 4.

Fig. 4. Estructura PLC Siemens SIMATIC S7 - 300

6. ELEMENTOS TERMINALES

El elemento final del robot de alimentación de materia

prima es una pinza neumática que cuenta con un cilindro

neumático de doble efecto de entrada 4 psi y salida 2 psi,

esto sirve para la apertura y el cierre de la pinza,

adicionalmente cuenta con una electroválvula 5/2 para

realizar cambios en el cilindro. Ver figura 5.

Fig. 5. Elemento terminal modulo de alimentación.



MODULO DE CONTROL DE PROCESOS

El modulo consta de un robot cartesiano que lleva las

piezas de torno por una serie de siete tanques en donde

se realizan procesos de lavado a distintas temperaturas,

recubrimiento de ácidos y secado de la pieza. Al terminar

este proceso, el brazo lleva la pieza a la banda

transportadora para continuar en el proceso de

manufactura. Para lograr los procesos de lavado de la

pieza, el modulo cuenta con una serie de tanques, siete

en total, en donde se encuentra el control de

temperatura, controles de nivel y el bañado con los

ácidos; que asegura que el tratamiento sea el adecuado

según el tipo de pieza., ya que se debe tener en cuenta el

tamaño y el material de la pieza ya mecanizada por parte

del torno.

1. ESTRUCTURA MECÁNICA

El robot encargado de manipular la pieza a través del

modulo de procesos, es de tipo cartesiano, su

configuración es PPP, esto quiere decir que todas sus

articulaciones son prismáticas lo cual nos indica que

tiene tres grados de libertad. Los tres eslabones que

conforman el robot y la estructura sobre la cual éste se

desplaza son en aluminio, las guías son en acero y tiene

un elemento final de agarre, el cual es una pinza

neumática de dedos angulares diseñada en acero. El

robot se puede desplazar 163cm en el eje X, 69.5 en el

eje Y y 67cm en el eje Z. Los tres eslabones al igual que la

estructura sobre la que se desplazan sirven para sostener

los elementos de actuación y los sensores. Ver figura 6.

Fig. 6. Estructura del modulo de control de procesos.

2. SISTEMA DE TRANSMISION Y REDUCCION

Tornillo sin fin- corona: Permite el desplazamiento deleslabón que se encuentra en el eje Z, para que la pinza

pueda bajar hasta diferentes posiciones para acceder

tanto a la banda transportadora como a los tanques.

Correa dentada acoplada a un motor-reductor: Esta

ubicada a lo largo del eje X y del eje Y, cuenta con una

serie de puntos que conjuntamente con los sensores

inductivos de corto alcance sirven para detectar la

posición en la que se encuentra el brazo. Ver figura 7.

Fig. 7. Guías correa dentada, modulo de procesos.

3. SISTEMA DE ACTUACION.

La generación de movimiento en los eslabones del robot

se realiza por medio de dos motor-reductores para el

movimiento del eje X y del eje Y. Estos motor-reductores

son marca BOSCH ref. 0390257650 CEP y trabajan a

24VDC. El movimiento en el eje Z se realiza por medio de

un motor DC marca K&D MAGMOTOR CORP, product.

500210071, model C21-D-230FUL que traba a 24VDC,

4.5ª a 3455rpm. Ver figura 8.



Fig. 8. Motor-reductores y motor DC modulo de procesos

Adicionalmente, para el correcto funcionamiento del

modulo de procesos, se cuenta con diferentes elementos

que son propios de la sección de siete tanques. Ver

figura 9. Estos elementos son:

Fig. 9. Elementos adicionales modulo de procesos

Válvula proporcional. Marca LANDIS que trabaja

a 24VDC con un rango de temperatura entre -5

a +50 grados centígrados y trabaja entre 50 y

60Hz.

Dos bombas, una para los tanques 1, 3, 5 y 7

marca POLFGANG PUMP ref. DB-60 y otra para

los tanques 2, 4 y 6 marca PEDROLLO ref. PKM

60-1.

Nueve válvulas manuales de paso normal.

Dos válvulas PVC marca BATCH ref. DN 15.

Tres válvulas hidráulicas GEM-SOL 2/2 que

trabajan 24VDC a 10W, para el paso de los

tanques 3 y 5.

Dos válvulas electroneumáticas 2/2 que trabajan

a 24VDC. Para la actuación de la pinza y tope de

la banda.


El modulo de control de procesos posee 14 sensores

inductivos, (Ver referencia en modulo de alimentación,

figura 3). Seis de los cuales se encuentran en la banda

transportadora encargados de informar al sistema de

control sobre la presencia de un palet y número de

identificación de éste. Posee cuatro sensores inductivos

que manejan dos tipos de alcance, esto quiere decir quefuncionan, están ubicados estratégicamente sobre los

eslabones del robot, para realizar un control de posición

del robot en el eje X y el eje Y. Adicionalmente, para el

control de posición del brazo sobre los tanques se tiene

cuatro sensores que se accionan por medio de unas guías

metálicas ubicadas en la correa (Ver figura 6).

El modulo presenta tres sensores magnéticos ubicados

en el eje Z, los cuales sirven para posicionar el robot

sobre este eje, esto con el fin de coger la pieza desde la

banda transportadora, transportarla por cada uno de los

tanques y colocarla nuevamente en su posición inicial.

Potenciómetros. En los tanques 2, 4 y 6 el modulo

cuenta con tres potenciómetros tipo flotador, uno en

cada tanque, que cumplen la función de control de nivel

de cada uno de los tanques.

Sensores de temperatura. En el tanque numero 1 se

realiza el calentamiento del agua para el bañado de la

pieza, en este tanque se cuenta con una PTC 100 como

sensor de temperatura. Cumple la función de mantener

una temperatura constante dentro del tanque.



5. SISTEMA DE CONTROL.

El modulo cuenta con dos tipos de control, manual y

automático. El control automático se realiza por medio

de un PLC Siemens SIMATIC S7-300, con una fuente de

24VDC, dos módulos de entradas análogas, dos módulos

de entradas digitales, un modulo de salidas digitales, un

modulo de salidas análogas y un modulo de

comunicaciones. Ver figura 10.

Fig. 10. Estructura PLC Siemens SIMATIC S7 – 300

Las comunicaciones que se pueden realizar en este

modulo son: Ethernet, Profibus y MPI. El MPI se utiliza

tanto para la comunicación como para la programación

del PLC.

El control manual del modulo se realiza por medio de un

manipulador manual el cual consta de cuatro codillos, los

cuales permiten el movimiento en los tres ejes

respectivamente, así como la apertura y cierre de la

pinza. Ver figura 11.

Fig. 11. Control manual modulo de procesos.

6. ELEMENTOS TERMINALES.

El elemento final de agarre del robot cartesiano es una

pinza neumática que cuenta con un cilindro neumática

de doble efecto para su apertura y su cierre, y con una

electroválvula 5/2 para realizar los cambios en el cilindro.

Ver figura 12.

Fig. 12. Pinza neumática modulo de procesos.

MODULO HIDRAULICO O DE ENSAMBLE

El modulo de ensamble está conformado por un robot

hidráulico tipo articulado y una prensa hidráulica, la

función de este modulo es ensamblar una pieza

mecanizada en el torno con una pieza mecanizada en la

fresadora. El control de este modulo es independiente de

los otros módulos que conforman el CIM. En el proceso

de ensamble, el robot hidráulico coge la pieza de torno

que viene en un palet que es transportado por la banda y

la ubica en la prensa, en donde previamente el robot

movemaster del modulo de control de calidad hacolocado la pieza de fresadora en la prensa hidráulica.

Cuando las dos piezas están ubicadas adecuadamente en

la prensa, se activa el cilindro de ésta para bajar y por

medio de la presión que ejerce el cilindro se ensamble las

dos piezas.

1. ESTRUCTURA MECANICA.

El robot encargado de colocar la pieza de torno sobre laprensa hidráulica es de tipo articulado, tiene una



configuración RRRR, esto quiere decir que todas sus

articulaciones son de tipo rotacional, lo que nos indica

que posee cuatro grados de libertad. Los cuatro

eslabones que lo componen son de acero y son losencargados de sostener sensores, actuadores,

mangueras de conexión y la pinza de agarre de la pieza.

El robot es marca DEGEM. Ver figura 13.

Fig. 13. Estructura modulo hidráulico.

El eslabón 1 conecta la base con el brazo. Este rota

alrededor del eje Z, aproximadamente 180 grados, en

sentido anti-horario y horario. Este movimiento le

permite posicionar la pinza desde la prensa hidráulica

(lado izquierdo del robot) hasta la banda transportadora

accediendo a los palets ubicados en esta.

El eslabón 2 rota alrededor del eje que es perpendicular

al eslabón 1, girando un ángulo de 60°, en sentido

horario o anti-horario. Esta rotación le permite

movimientos de ascenso y descenso del otro extremo del

eslabón.

El eslabón 3 rota 120º sobre un eje paralelo al eslabón 2,

en sentido horario o anti-horario. Este movimiento le

permite modificar, en combinación con el movimiento

del eslabón 2, la posición horizontal y vertical de la pinza.

El eslabón 4 rota 180° sobre el eje Z, este permite dar

orientación a la pinza para coger los elementos de

ensamble.

2. SISTEMAS DE TRANSMISION Y REDUCCION.

EL robot hidráulico posee sistemas de transmisión de

entrada lineal y salida circular. Estos sistemas son tipo

cremallera-piñón en cada uno de los eslabones, los

cuales le permiten transformar el movimiento lineal de

los actuadores en un movimiento de rotación de los

eslabones.

También se tiene un sistema de transmisión de 4 barras,

el cual garantiza que el eslabón 4 el cual soporta la pinza

siempre se mueva paralelo a un plano horizontal cuando

los eslabones 1, 2 y 3 estén girando.

3. SISTEMA DE ACTUACION.

La generación del movimiento en los eslabones del robot

se realiza por medio 4 cilindros hidráulicos de doble

efecto, marca WANDFLUH, los cuales trabajan con

valores de presión entre 40 y 1500 psi. Ver figura 14

Fig. 14. Sistema de actuación modulo hidráulico.

Para lograr el funcionamiento de los cilindros, se utiliza

una unidad de potencia hidráulica, la cual consta de un

tanque de almacenamiento del fluido hidráulico con

capacidad de 10 litros, un indicador visual de nivel (ver

figura 14); una bomba de engranajes movida por un

motor eléctrico de 220V AC que entrega una potencia de

1 Hp a 1400 rpm; una válvula proporcional que permite

regular la presión hasta 435 psi y un manómetro de 0 a

100 bar (0 a 1200 psi).



Para realizar las operaciones de ensamblaje, se cuenta

con una prensa hidráulica conectada a la misma unidad

de potencia descrita anteriormente; la cual consta de un

cilindro o actuador hidráulico de doble efecto y de unaválvula de 4 vías y 3 posiciones, accionada por solenoide

a 24 V, para su control. Ver figura 15 y 16

Fig. 15. Bomba de almacenamiento de fluido hidráulico.

Fig. 16. Prensa hidráulica para ensamblaje de piezas.

Para activar el tope de la banda y el control neumático

del gripper, el modulo cuenta con una válvula 3/2

biestable, encargada de activar estos dos mecanismos.


Para poder posicionar el robot en el sitio donde debe

recoger o dejar la pieza es necesario tener un control de

posición, el cual se realiza a partir de la obtención de la

posición actual de robot, de los palets y de la prensa.

Este tipo de control se obtiene de:

Sensores inductivos: Son 6 y son los encargados de

informar al sistema de control sobre la presencia de palet

y número de identificación del palet. (Ver referencia

figura 3).

Potenciométricos lineales: Son 4 y son los encargados de

indicar la posición de cada uno de los eslabones, con la

cual se determina la posición exacta de la pinza. La señal

obtenida de estos sensores es analógica. Ver figura 17

Fig. 17. Potenciómetros lineales modulo hidráulico.

Transductores de presión: Son 4 y son los encargados de

indicar en todo instante la presión hidráulica en cada uno

de los actuadores (exceptuando el eslabón 4). La señal

obtenida de estos sensores es analógica. Ver figura 18.

Fig. 18. Transductores de presión modulo hidráulico.

Adicionalmente, se utiliza un sensor de presión en la

línea neumática (presostato), el cual es encargado de

indicar si hay o no aire para activar la pinza del robot.





automático. El control automático de este modulo se

realiza por medio de un PLC Siemens SIMATIC S7-300 que

cuenta un CPU, un Fuente de 24V DC, 1 modulo de

entradas análogas, 1 módulo de entradas digitales, 1

módulo de salidas digitales, 1 módulo de salidas análogas

y 1 modulo de comunicaciones.

Las comunicaciones que se pueden realizar en este

modulo son: Ethernet, PROFIBUS y MPI. El cale MPI se

utiliza tanto para la comunicación como para laprogramación del PLC. Al PLC llegan las señales

provenientes de: los sensores mencionados

anteriormente, los mandos manuales (inicio, parada,

reset, paro de emergencia y selector

manual/automático), las señales del guarda motor y el

encendido de la bomba.

El modulo de salida digitales que cuenta con 10 salidas

que controlan: el encendido del motor de la unidad

hidráulica (por medio de un contactor), se controla en

modo automático cada una de las válvulas direccionales

(4/3 de centro cerrado y con doble solenoide) de cada

actuador, la activación de la válvula direccional (3/2) de

la pinza, la activación de la válvula direccional (3/2) del

cilindro que detiene el vagón (palet) en la cinta

transportadora, la activación del piloto que indica

funcionamiento del sistema hidráulico, y otra salida

digital para la activación del piloto que indica baja

presión neumática o alarmas del sistema y el control del

motor de la bomba, por medio de relevos ya que las

salida del PLC son a 24DC. El modulo de salidas análogas

controla la válvula proporcional que regula el caudal de

aceite hacia los cilindros. Ver figura 19.

Fig. 19. Estructura PLC Siemens SIMATIC S7 – 300

El control manual del robot hidráulico se realiza por

medio de un panel de control, que contiene codillos,

botones, pulsadores e interruptores. Que permiten el

control del motor del sistema hidráulico, los cilindros, la

activación de la pinza o la parada de emergencia. Ver

figura 20.

Fig. 20. Control manual modulo hidráulico.


Para la manipulación de las piezas a ensamblar, se utiliza

una pinza de dedos angulares, la cual es activada por

presión de aire proveniente de un compresor. Ver figura

21

Fig. 21. Elemento terminal modulo hidráulico.



MODULO DE CONTROL DE CALIDAD

El modulo de control de calidad está compuesto por una

cámara de visión artificial DVT Legend 542C y un robot

Mitsubishi Movemaster EX, el cual es el encargado de

coger las piezas de la banda transportadora y ubicarlas

en la mesa de visión para que la cámara realice el análisis

de calidad. Cuando la cámara realiza el análisis el robot

coloca la pieza de torno en la banda y la pieza de

fresadora en la presa hidráulica del modulo de ensamble

para seguir con el proceso de manufactura.


El Movemaster EX, es un robot articulado con cinco

grados de libertad, tres en su cuerpo y dos en su muñeca,

su configuración es RRRRR, esto quiere decir que sus

articulaciones son tipo rotacional, lo cual nos indica que

posee cinco grados de libertad. Tiene una capacidad de

carga máxima de 1.2 Kg, La estructura mecánica del

brazo del robot pesa 19 kg., alcanza una velocidad

máxima de 1000 mm/seg. y su precisión es de +/- 0.3

mm. La base del robot es metálica, la carcasa o

protección es plástica, los eslabones son metálicos y la

pinza de dedos paralelos es metálica. Ver figura 22.

Fig. 22. Estructura Mitsubishi Movemaster EX.

La rotación de la cintura es de 300°, la rotación de la

rotación del hombro es de 130°, la rotación del codo es

de 110°, el giro de la muñeca es de 180° y la inclinaciónde la muñeca es de 90°.

2. SISTEMA DE TRANSMISIÓN Y REDUCCIÓN.

Este robot tiene sistemas de transmisión de entrada

circular y salida circular, Estos sistemas son tipo piñón-

correa, se encuentran ubicados en las juntas 2, 3 y 4, la

cuales transmiten el movimiento a los eslabones.

Cremallera-piñón: este es un sistema de entrada circular

y salida lineal que se utiliza para la apertura y cierre de la

pinza de dedos paralelos, utilizando como actuador el

motor de la junta 5.

3. SISTEMAS DE ACTUACIÓN


se realiza por medio 5 servomotores, distribuidos en

cada una de las juntas respectivamente, los motores de

las juntas 1, 2 y 3 tienen una capacidad de 30W y los

motores de las juntas 4 y 5 tienen una capacidad de

11W. la velocidad máxima de los motores es: motor de la

cintura 120°/sec, motor del hombro 72°/sec, motor del

codo 109°/sec, motor de giro de la muñeca 163°/sec ymotor de la inclinación de la muñeca es de 100°/sec.


Este robot consta de 2 sensores tipo micro-switch para

limitar el movimiento del eje 4, para que no vaya a

colisionar con el eje 3. Además tiene encóders para

control de posición de cada uno de sus eslabones (codo,

hombro, cintura) y de la muñeca



automático. El control automático se realiza cargado el

programa (rutina de trabajo) al controlador principal. El

controlador principal, es desde el que se enciende todo

el equipo y que a su vez cuenta con algunos botones e

indicadores para su control. Ver figura 23.



Fig. 23. Control automático Mitsubishi Movemaster EX.

La comunicación entre el robot y el computador se

realiza por medio de la configuración de hyper terminal.

El programa se realiza en el computador en cualquier

editor de texto y se guarda con extensión .PRG. La

secuencia que va a seguir el robot para cumplir con

objetivo dentro del proceso de manufactura del CIM, se

realiza por medio de una secuencia de comandos de

control y movimiento, de instrucciones de control del

programa, de instrucciones de control de la mano, y de

control de señales I/O. Además de este es necesario

capturar los puntos a los cuales se va a mover el robot.

El control manual es desde el cual se pueden realizar los

movimientos del brazo en cualquiera de sus tres modos

(movimientos independientes, movimientos en los

planos X, Y, Z y sistemas de coordenadas al centro de la

herramienta). El control manual también permite definir

los puntos asignándoles números. Ver figura 24.

Fig. 24. Teach Mitsubishi Movemaster EX.


El elemento final de agarre del robot Mitsubishi

Movemaster EX o comúnmente llamado Melfa es unapinza de dedos paralelos, que se abre y cierra por medio

de sistema de cremallera piñón el cual tiene como

actuador un servomotor.

MODULO DE ALMACENAMIENTO

El modulo de almacenamiento está compuesto por un

robot articulado encargo de coger las piezas que vienen

por la banda transportadora del modulo de ensamble y

ponerla en un rack de almacenamiento.


El Melfa RV-2A de Mitsubishi, es un robot articulado con

6 grados de libertad, cuatro en su cuerpo y dos en su

muñeca, su configuración es (RRRRRR, esto quiere decir

que sus 6 articulaciones son tipo rotacional (ver figura

No.1). Tiene una capacidad de carga máxima de 2 Kg, La

estructura mecánica del brazo del robot pesa 37 kg.,

alcanza una velocidad máxima de 3500 mm/seg. y su

precisión es de ±0.04mm. La base del robot es metálica,

la carcasa o protección es plástica y la pinza de dedos

paralelos es en aluminio. Ver figura 25.

Fig. 25. Estructura Mitsubishi Melfa RV-2A

La rotación de la junta 1 es de 320º, la rotación de la junta 2 es de 180°, la rotación 3 es de 120°, la rotación de



la junta 4 es de 320º, la rotación de la junta 5 es de 240º

y la rotación de la junta 6 es de 400º.

2. SISTEMA DE TRANSMISIÓN Y REDUCCION

Este robot tiene sistemas de transmisión de entrada

circular y salida circular, Estos sistemas son tipo piñón-

correa, se encuentran ubicados en las juntas 2, 3 y 4, la

cuales transmiten el movimiento a los eslabones.

Cremallera-piñón: este es un sistema de entrada circular

y salida lineal que se utiliza para la apertura y cierre de la

pinza de dedos paralelos, utilizando como actuador el

motor de la junta 5.

3. SISTEMAS DE ACTUACIÓN


se realiza por medio 6 servomotores, distribuidos en

cada una de las juntas respectivamente, los motores de

las juntas 1 y 3 tienen una capacidad de 80W y los

motores de las juntas 4, 5 y 6 tienen una capacidad de

40W. La velocidad máxima de los motores es: el motor

junta 1 es 150°/sec, el motor de la junta 2 es 150°/sec, el

motor de la junta 3 180°/sec, el motor de la junta 4 es

240°/sec, el motor de la junta 5 es 180°/sec y motor de la

junta 6 es de 330°/sec.


Para controlar del robot se controla por medio de

encondres ubicados en sus juntas, des esta manera es

posible capturar los puntos en el espacio de trabajo para

poder realizar una programación automática.



automático. Para realizar el control automático es

necesario realizar el programa que se va a ejecutar en

robot en el software de programación de este, que es el

COSIROP, cuando ya se tiene el programa se descarga a

la unidad de control (Extention Box), por medio de la

comunicación TCP/IP (Ethernet) que existe entre el PC Y

el robot. Ver figura 26.

Fig. 26. Modulo control automático Mitsubishi Melfa RV-2A

El control manual se realiza por medio Teach, en el cual

encuentran los botones correspondientes a las diferentes

junturas tanto en dirección positiva como negativa y los

botones para abrir y cerrar pinza. Ver figura 27.

Fig. 27. Teach Mitsubishi Melfa RV-2A

Elementos terminales

El elemento final de agarre del robot Melfa es una pinza

de dedos paralelos, que se abre y cierra por medio de

sistema de cremallera piñón el cual tiene como actuador

un servomotor. Ver figura 28.

Fig. 28. Elemento terminal Mitsubishi Melfa RV-2A



CONCLUSIONES

Se puede observar que al tener robots manipuladores

con configuraciones importantes, en el caso del CIM,

robots articulados, cartesianos y cilíndricos, se pueden

realizar operaciones básicas de implementación en una

celda de manufactura, obteniendo los mejores

resultados en cuanto a posicionamiento y manejo de las

piezas.

Un servomotor es un motor eléctrico de precisión en el

que se pueden controlar su velocidad y/o posición. Los

tipos de servomotores más comunes son los de corrientedirecta (o continua) con escobillas, conocidas como DC, y

los motores sin escobillas, de corriente alterna AC o

directa DC.

Para poder controlar la velocidad de un servomotor, se

requiere un servo amplificador. Este último normalmente

recibe una pequeña señal (típicamente +/- 10Volts)

proporcional a la velocidad a la que debe girar el motor y

se encarga de amplificarla de unos cuantos miliwatts a

decenas, centenas e incluso miles de watts. Con el

equipo de control adecuado puede lograr controlar

también el giro del motor a una posición (ángulo)

deseada.

Los cilindros de simple y doble efecto, favorecen el

funcionamiento de los robots, ya que el aire comprimido,

es bastante fácil de utilizar, pero no dan una precisión

eficiente, por lo que es mejor acoplarlos con diferentes

tipos de sensores.

Los actuadores neumáticos y los actuadores hidráulicos,

son muy parecidos en cuanto a clasificación, pero utilizar

un aceite mineral ayuda a que los actuadores hidráulicos

son los más exactos.

Los actuadores neumáticos poseen características que

son validas para tener en cuenta al momento de diseñar,

los actuadores neumáticos son baratos, rápidos, sencillos

y robustos. Mientras que los actuadores hidráulicos son

rápidos, tienen una alta relación peso-potencia, son auto

lubricantes y poseen una alta capacidad de carga.

Los sensores capacitivos son utilizados así mismo como

sensores de proximidad, aunque es de destacar que para

distancias superiores a algunos milímetros, la

sensibilidad disminuye notablemente.

El sensor capacitivo crea un campo eléctrico el cual al ser

interrumpido cambia de estado es por eso que puede

detectar cualquier material sea o no sea magnético. El

sensor inductivo sirve para detectar solo metales los

cuales tienen propiedades magnéticas ya que este tipo

de sensor produce un campo magnético el cual al ser

interferido por el metal cambia su estado

Con la programación apropiada del PLC se logra tener un

control automático mediante el cual se trabaja en la

robótica de un manipulador. Es una programación

sencilla y tiene diferentes lenguajes cada uno con

ventajas de programación, pero en conclusión, es

lenguaje booleano o de enclavar o desenclavar

instrucciones.



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