Upload
neto0788
View
1.705
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
INSTITÚTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
U.P.A.
Automatización de Pantógrafos de la ESIME-UA
DIRIGIDA POR: Ing. Israel Vázquez CiancaIng. Verónica Alonso Gil
PRESENTAN:Acosta Islas Diego Jaasiel
González García Andrés CristóbalRojas Chávez Ernesto
NECESIDAD
Contar con una herramienta adecuada para el mecanizado en la ESIME-UA, que apoye a los alumnos en sus proyectos educativos de maquinado.
Problemática
La institución cuenta con diversos laboratorios, los cuales a su vez, brindan la capacitación en la práctica básica de procesos industriales.
Puntos de la problemática:
• Falta de equipo en la institución.• Desperdicio de maquinaria. • Perdida de interés del alumnado.
Justificación
Brindar una opción para el mecanizado de piezas en la ESIME UA a los alumnos acorde a sus necesidades, minimizando así el tiempo de espera para el maquinado y considerando el costo que implica el mecanizado fuera de la institución.
Objetivo
Restablecer el funcionamiento del pantógrafo (mesa XYZ) de forma económica, sencilla y funcional para el mecanizado de materiales de baja resistencia para uso educativo contando con un manual técnico y de operación.
Objetivos particulares
• Establecer los fundamentos teóricos y prácticos requeridos para la resolución del problema.
• Analizar el pantógrafo en sus sistemas mecánico y eléctrico para conocer sus características de operación.
• Verificar las posibilidades de rediseño de los elementos necesarios involucrados en el funcionamiento del pantógrafo.
Objetivos particulares
•Diseñar, modelar y elaborar el controlador
del pantógrafo.
•Diseñar y elaborar el software e interfaz
del pantógrafo con la computadora.
•Diseñar y elaborar del sistema de
potencia del pantógrafo.
•Adaptar herramienta para el mecanizado.
Automatización actual
Acceso Febrero 2010, en http://www.sisatperu.com/Automatizacion.JPG
Acceso Febrero 2010, en http://tec.nologia.com/img/1/electro-earth.jpg
Automatización.
La palabra automatización viene del vocablo automática, según el diccionario de la Real Academia Española:
“La automática es la disciplina que trata de los métodos y procedimientos cuya finalidad es la sustitución del operador humano por un operador artificial en la ejecución de un tarea física o mental previamente programada”
La automatización requiere que se use el más nuevo y eficaz equipo para los procesos industriales, entre las herramientas que se pueden usar, tenemos:
Detección.
Informática.
Mecánica.
Maquinaria y equipo.
Logística .
Materiales.
El brazo del manipulador puede presentar cinco configuraciones clásicas: la cartesiana, la cilíndrica, la polar o esférica, la SCARA y de brazo de revolución
Fig. 1 Configuraciones
Configuración cartesiana.
•Tres articulaciones prismáticas.•Tres movimientos lineales.Movimientos con base en interpolaciones lineales.Usual en estructuras industriales. •La especificación de posición mediante coordenadas cartesianas. •No resulta adecuada para acceder a puntos situados en espacios relativamente cerradosFig. 2 Configuración
cartesiana
Volumen de Trabajo El volumen de trabajo de un robot se refiere únicamente al espacio dentro del cual puede desplazarse el extremo de su muñeca.
Fig. 3 Volumen de trabajo
Empresas Actuales
http://w1.siemens.com/entry/cc/en/
http://www.pyssa.com/es/
http://www.festo.com/INetDomino/r2/es-mx/company_portal_mx.htm www.robotik.es
Máquinas Actuales
El diseño y tecnología de fresadoras CNC ha tenido un gran avance desde los centros de máquinas controlando los ejes X Y Z, hasta el control de barras paralelas.
The Triac VMC
Tiene de tres ejes (X Y Z) fabricada por la compañía DENFORD, está diseñada para el entrenamiento de estudiantes por lo que es compacta y capaz de maquinar cera, plásticos, acrílico, cobre, aluminio y acero.
Características:
Mesa de trabajo de 11 x 6 pulgadas.
Recorrido en el eje X de 11 pulgadas (280 mm).
Recorrido en el eje Y de 6 pulgadas (150 mm).
Recorrido en el eje Z de 9.25 pulgadas (235 mm).
Velocidad de husillo (programable) 100 – 400 rpm.
Resolución 0.0002 pulgadas (0.0005 mm) Fig. 4 TRIAC VMC
(DENFORD, Product Cataloque International Edition)
PCNC 1100
Esta máquina está diseñada para el trabajo real ya que tiene la fuerza, poder y exactitud necesaria para cortar materiales duros, aluminios, polímeros y algunos aceros (limpios y titanio).
Características:
Mesa de trabajo de 34 x 9.5 pulgadas.
Recorrido en el eje X de 18 pulgadas.
Recorrido en el eje Y de 9.5 pulgadas.
Recorrido en el eje Z de 16.25 pulgadas.
Potencia en el husillo de 1.5 hp.
Velocidad del husillo de 300 – 4500 rpm.
Fig. 5 PCNC 1100 (http://www.tormach.com/Product_PCNC_
main.html)
CNC Baron milling machine
Para mover sus ejes utiliza motores paso a paso de alto torque, utiliza tornillos de bolas precargados para reducir el contragolpe y de esta manera depender de un control de lazo abierto haciendo de bajo costo.
Características:
Mesa de trabajo de 31.5 x 9.5 pulgadas.
Recorrido en el eje X de 21.5 pulgadas.
Recorrido en el eje Y de 7 pulgadas.
Recorrido en el eje Z de 5 pulgadas.
Potencia en el husillo de 2 hp.
Velocidad del husillo de 130 – 2000 rpm.
Fig .6 CNC Baron milling machine (http://www.cncmasters.com/cncbar
on.html)
Cuenta con ejes (de tres a cinco) para el maquinado de piezas de alta complejidad.
Tabla 1 Variedad de Husillos (Máquinas de fresado universal CNC serie DMU monoblockR)
Parallel Kinematic Machine (PKM)
El sistema de barras paralelas son fresadoras CNC tan poderosas, que son capaces de maquinar una pieza con una sola herramienta.
Fig. 8 Simulación de la herramienta de la PKM (Parallel Kinematic Machine Research
at NIST:Past, Present, and Future)
RequerimientosREQUERIMIENTOS ECONÓMICOS (A)
REQUERIMIENTOS FUNCIONALES (B)
1.Bajo costo de rehabilitación.2.Sin desperdicio de material.
1.Sujeción del material 2.Modificar diseños de otros programas 3.Compatibilidad de diseños 4.Uso de sistema inglés o sistema métrico. 5.Tiempo de ejecución reducido 6.Comunicación con PC. 7.Que grafique el avance en porcentaje8.Que brinde una estimación del tiempo de ejecución9.Que muestre el tiempo que ha transcurrido10.Selección del tipo de herramienta11.software capaz de interpretar documentos con extensión .DWG
RequerimientosREQUERIMIENTOS ESPACIALES (C) REQUERIMIENTOS DE APARIENCIA (D)
1.No rebasar el espacio dispuesto2.Aprovechar el máximo espacio dentro de la base.
1.Interfaz amigable2.Diversidad de colores para marcar las profundidades 3.Interfaz gráfica de usuario. 4.Interacción amigable con el usuario. 5.Que grafique el avance de la pieza en la PC6.Que me diga que material es y el grosor que posee7.Vista previa de tu pieza final8.Que el programa sea en varios idiomas
RequerimientosREQUERIMIENTOS DE MANUFACTURABILIDAD E INSTALACIÓN (E)
REQUERIMIENTOS DE CONSERVACIÓN (F)
1.Arquitectura abierta 2.Fácil Instalación y conexión3.Flexibilidad4.Mínimo cambio estructural posible5.Refacciones fáciles de conseguir (nacionales) 6.Manual para los usuarios (estudiantes) 7.Herramientas intercambiables
1.Materiales duraderos
Requerimientos obligatorios y deseables.
Requerimientos obligatorios Requerimientos deseables
A1 Bajo costo de rehabilitación. B2 Modificar diseños de otros programas
A2 Sin desperdicio de material. B3 Compatibilidad con otros formatos B1 Sujeción del material B5 Tiempo de mecanizado reducidoB4 Uso de sistema inglés o sistema métrico
B7 Que grafique el avance en porcentaje
B6 Comunicación con PC B8 Que brinde una estimación del tiempo de mecanizado
B10 Selección del tipo de herramienta B9 Que muestre el tiempo que ha transcurrido
B11 Software capaz de interpretar documentos con extensión .DWG
C2 Aprovechar el máximo espacio dentro de la base
C1 No rebasar el espacio dispuesto D1Interfaz amigable
Tabla 1. Requerimientos obligatorios y deseables.
Requerimientos obligatorios y deseables.
Requerimientos obligatorios Requerimientos deseables
D3 Interfaz gráfica de usuario D2 Diversidad de colores para marcar las profundidades
D6 Que diga que material es y el grosor que posee D4 Interacción amigable con el usuario
E1 Arquitectura abierta D5 Que grafique el avance de la pieza en la PC
E2 Flexibilidad D6 Vista previa de tu pieza final
E3 Mínimo cambio estructural posible
D7 Que el programa sea en varios idiomas
E4 Refacciones fáciles de conseguir (nacionales)
E5 Herramientas intercambiables
E6 Manual para los usuarios (estudiantes)F1 Materiales duraderos
Tabla 1. Requerimientos obligatorios y deseables (Cont.)
Ponderación
B2 B3 B5 B7 B8 B9 C2 D1 D2 D4 D5 D6 D7 E5 Σ(+) %
B2 - - + + + - - + - + + + + 8 8.79%
B3 + + + + + + - + + + + + + 12 13.18%
B5 + - + + + - - + - - - + - 6 6.59%
B7 - - - + + - - + - - - + - 4 4.39%
B8 - - - - + - - + - - - + - 3 3.29%
B9 - - - - - - - - - - - + - 1 1.09%
C2 + - + + + + - + - + + + - 9 9.89%
D1 + + + + + + + + + + + + - 12 13.18%
D2 - - - - - + - - - - - + - 2 2.19%
D4 + - + + + + + - + + + + - 10 10.98%
D5 - - + + + + - - + - - + - 6 6.59%
D6 - - + + + + - - + - + + - 7 7.69%
D7 - - - - - - - - - - - - - 0 0%
E5 - - + + + + + + + + + + + 11 12.08%
Tot 91 100%Tabla 2. Comparación entre requerimientos.
Importancia
Orden REQUERIMIENTO DESEABLE ∑(+) %
1 B3. Compatibilidad con otros formatos 12 13.18%
2 D1. Interfaz amigable 12 13.18%
3 E5. Herramientas intercambiables 11 12.08%
4 D4. Interacción amigable con el usuario 10 10.98%
5 C2. Aprovechar el máximo espacio dentro de la base 9 9.89%
6 B2. Modificar diseños de otros programas 8 8.79%
7 D6. Vista previa de tu pieza final 7 7.69%
8 B5. Tiempo de mecanizado reducido 6 6.59%
9 D5. Que grafique el avance de la pieza en la PC 6 6.59%
10 B7. Que grafique el avance en porcentaje 4 4.39%
11 B8. Que brinde una estimación del tiempo de
mecanizado3 3.29%
12 D2 Diversidad de colores para marcar las
profundidades 2 2.19%
13 B9 Que muestre el tiempo que ha transcurrido 1 1.09%
14 D7. Que el programa sea en varios idiomas 0 0%Total 91 100%
Tabla 3 Orden de importancia de los requerimientos deseables.
Términos MensurablesRequerimientos del Cliente Requerimientos Técnicos
Tabla 4 Traducción de los requerimientos.
Bajo costo de rehabilitación. Elementos comerciales
Sin desperdicio de material. Mínimo desperdicio
Sujeción del material Tipo de sujeción
Modificar diseños de otros programas Edición de dibujo
Compatibilidad de diseños Compatibilidad
Uso de sistema inglés o sistema métrico. Sistemas de medición
Tiempo de ejecución reducido Mínimo tiempo de mecanizado
Que grafique el avance en porcentaje Grafica de porcentaje
Comunicación con PC. Interfaz industrial
Que brinde una estimación del tiempo de
ejecución
Estimación de tiempo
Que muestre el tiempo que ha transcurrido Tiempo Transcurrido
Selección del tipo de herramienta Tipo de herramienta adecuada
Software capaz de interpretar documentos
con extensión .DWG
Interpretar extensión .DWG
Tabla 4 Traducción de los requerimientos (Cont.)
Requerimientos del Cliente Requerimientos Técnicos
No rebasar el espacio dispuesto Máximo de área de trabajo 80 x 80 x 40 cm en la mesa.
Aprovechar el máximo espacio dentro de la base.
Área de trabajo 80 x 80
Interfaz amigable Interfaz comprensible
Diversidad de colores para marcar las profundidades
A cada profundidad un color asignado
Interfaz gráfica de usuario. Despliegue de ventanas
Interacción amigable con el usuario. Predicción y ayuda del programa
Que grafique el avance de la pieza en la PC
Grafica de estado de la pieza
Que me diga que material es y el grosor que posee
Detección del material y características
Vista previa de tu pieza final Vista previa
Que el programa sea en varios idiomas Selección de idioma
Requerimientos del Cliente Requerimientos Técnicos
Arquitectura abierta ModificableFácil instalación y conexión Portable
Flexibilidad
Mínimo cambio estructural posible Mínimas alteracionesRefacciones fáciles de conseguir (nacionales)
Refacciones nacionales
Manual para los usuarios (estudiantes) Manual técnico y de operación
Herramientas intercambiables
Materiales duraderos Resistencia al trabajoTabla 4 Traducción de los
requerimientos (Cont.)