SEP DGETI SEIT

EN MECATRONICA CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZ~CION I DOCENTE

I

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CNAD - CenideT I

I TRABAJO RECEPCIONAL

BRAZO MANIPULADOR

I

ELECTRONEUMAT~O 'I

Prototipo Mecatrónico

'I Que Presentan: ' Para Obtener el reconocimiento de especialista enjhgeniería Mecatrónica

I I

'i SUBESPECIALIDAD EN MAQUINAS SUBESPECIALIDAD CONTROL

Tec. Braulio Daniel Zavala Yañez Ing. Mario González Colli

Tec. Francisco. Javier González Nava Ing. Miguel h g e l Valdiviezo Mijangos

.I

ASESORES:

Ing. Rodolfo González Manzano Ing. José Luis Florks Galarza

1 Máquinas : Control : Pedagogía : Ing. José Luna Ruiz 9 9 - 0 6 8 7

I

I I Diciembre de 1998 SEP CENLDET DGIT I 11, I CENTRO DE IMFQRMACPON I

i ' I

SEIT DGETI

Centro Nacional de Actualizacion Docente Mecatronica Av. Estanirlao Ramírez sln esq. Mar de las lluvias Col. Selene Delegación: Tláhuac Tel. Fax 841 1431 841 I 4 32 México. D.F. 15/12/98

CT OIFMPdbOIQ C.P. 12430

Asunto: Autorización de Impresión Del Trabajo Recepcional

CC Ing. Miguel Angel Valdiviezo Mijangos 1 1 Ing. Mario González Colli Téc. Francisco Javier González Nava Téc. Braulio Daniel Zavala Yañez

I

Docentes en formación de la 5a Generación PRESENTE

Una vez que ha sido revisado el informe académico elaborado como trabajo Recepcional del proyecto mecatrónico titulado:: "BRAZO MANIPULADOR ELECTRONEUMATICO", por los asesores de las tres áreas, y al no encontrar errores en los aspectos técnicos, en la estructura de' contenidos y en la redacción de cada uno de los apartados que lo integran se h i determinado que el informe cumple con los lineamientos necesarios para que pueda imprimirse de forma definitiva. !I

A T E N T A M E N T E

A S E S O R E S

/I' . , ,,. , ._,

Ing. José Luis GalarzaFlores Contraparte del Area de Control

Ing~.<.[Rodolfo González Manzano Contiaparte del Area de Maquinas

CNAD-Mrcalronico BRAZO ELECTRONEUMATICO I

li

1 INDICE

INTRODUCCION

I

CAPITULO 1 .- DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL. It

1 .I Descripción del sistema ....... 1. I. 1 Tarjeta de puertos p

1 ..................................... 1

........................................... 5 ............................ 7

1 .I .2 Lenguaje de programació 1.1.3 lnterfaz de entrada ......... 1 .I .4 Contador Encoder ........... 1 .I .5 Etapa de potencia

1 , 1 5 1 Motor a pasos ......................... ,.,.I:. .................. 1 .I 5 .2 Electroválvulas ........................... .;, ....................................... 1 1

1.2 Sistema neumatico ........................................................................................ 1 1

I

I , .

,;

1.3 Programa de control ............................................. : ........................................ 14

1.4 Operacion del sistema .......................................... 8: ........................................ 29

CAPITULO 2 DISEÑO DEL SISTEMA MECANICO

., .I l j

I

I/ I 2.1 Descripción de la estructura mecánica

2.2 Componentes del sistema .............. 2.2.1 Base de apoyo principal .... 2.2.2 Sistema de transmisión m 2.2.3 Soporte de brazos ......................... 2.2.4 Conjunto de hombro y bra 2.2.5 Cilindros neumáticos ....... 2.2.6 Garra neumática ..............

............................................ 32

............................................. 33 ............................................ 33

..................................... 35 ........................................ 40

................................... 41

.................... : .............. 46 .................... 46

'I

,I

2.3 Fabricación de los Elementos ............................... :!._. .................................... .47 ~ 2.4 Ensamble ....................................................................................................... ¡I 58

. . 2.5 Mantenimiento ....................................................... ! ........................................ 59 I

i !I

I

CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS ................................................ 62

I BlBLlOGRAFlA ............................ :. ................................................... 63

r APENDICES

Apéndice 1 Dibujos Mecánicos

Apéndice 2 Dibujos Esquemáticos de los Circuitos Electrónicos

Apéndice 3 Especificaciones de cilindros neumáticos

Apéndice 4 Avance Cronológico del Prototipo.

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I

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CiVAD-,blecalronico BRAZO ELECTROi!,EU~MATICO l

II

INTRODUCCION

Obsewando la .necesidad de adentrarse en el cbnocimiento de la neumática, para el accionamiento de los brazos de robot, surge e¡ interés de nuestro equipo de aplicar precisamente este método para dar movimiefito al conjunto de brazos de

El método neumático en principio, implica una serie de limitaciones, fundamentalmente en su control, ya que por ser el aire factible de comprimir, se dificulta el posicionamiento en un lugar determinad& para el cilindro; no así los cilindros hidráulicos, los cuales ofrecen una gran confiabilidad en base precisamente a su característica de ser incompresible el fluido empleado en ellos, razón por la cual, el posicionamiento del pistón, resulta confiable, en cualquier punto de la carrera del cilindro. Todo lo anteriormente expuesto, implica un reto, tratamos de encontrar caminos alternativos, en el acc'ionamiento de los brazos manipuladores, fabricados en nuestro pais, por maekros pertenecientes a nuestro sistema. II

nuestro prototipo. I II .

Aplicación

Será con fines completamente didácticos, estando enfocado específicamente a: ll

1 1. Realizar practicas de control electrónico

2. Realizar practicas de control de tipo neumático ~

3. Practicas de control mediante (PC) utilizando como base el lenguaje C

4. Las practicas de control pueden realizarse también, utilizando el lenguaje

!

I II BASIC o ensamblador.

5. Realizar practicas de cálculo de torque de motor.

6. Practicas en la comparación de sistemas de transmisión de potencia.

7. Practicas sobre los distintos tipos de maquinad? que en él se encuentran,

I ' ~ 1

Este prototipo, pretende ser desarrollado y reproducido en los planteles dependientes del sistema de educación tecnológika industrial. por tal causa, concluimos que debe de reunir tres características bádicas a nuestro criterio :

I/

'I ... 111

CiVAD-,Mecolrónico BRAZO ELECTROIVEUMATICO I

Ij

1.- Económico.

Fundamentalmente en el área mecánica, el trdbajar con acero, en lugar del metal tradicional en la fabricación de prototidos (aluminio), nos redujo considerablemente el costo de nuestro prototipo. Porllo que respecta al maquinado de las partes mecánicas, estas en su totalidad fueron ejecutadas dentro de la institución, con la maquinaria y equipo con que cuenki la misma, razón por la cual no se dio la necesidad de confeccionar ningún trabajolde maquinado al exterior.

Por lo que respecta al área de electrónica, se diseñaron y fabricaron los contadores encoders, como referencia podemos toqar en consideración que, un encoder de importación cuesta aproximadamente $6000.00/MN pesos y el tipo diseñado para nuestro prototipo, cuesta en promedio,!! alrededor de $ 300.00 pesos, fabricados con elementos que se consiguen fácilmente en nuestro país. La parte de control, es una PC compatible, la cual puede se;l desde una 8088, hasta una Pentium con slot isa, las cuales se'encuentran fácilmente en nuestros planteles

!I

2.-Faciible !

I Que pueda ser realizado fundamentalmente en planteles dependientes de

nuestra dirección general (cetis, y cbtis) específicamente en el arrea mecánica, se realizaron todas las operaciones de maquinado, en maquinas convencionales (taladros, tornos y fresadoras) específicamente pendando en que la gran mayoría de los planteles del sistema, no cuentan con avanzados centros de maquinado, o bien maquinas de control numérico, con las cuales, 4e debe reconocer, se eleva la calidad del trabajo, mas sin embargo, se limita la habilidad y destreza de quien diseña y fabrica, cuando no se cuenta con este gran' recurso. Por todo lo anterior es que se penso básicamente, en que, en casi todo; los planteles, se cuenta con maquinaria de tipo convencional, como lo son: tor{os, taladros, fresadoras, etc. maquinaria y equipo con el cual nuestro equipo realizo todas las operaciones de maquinado para elaborar el prototipo que hoy ponembs a su consideración.

En el área electrónica, los circuitos son de uso frecuente, y su realización esta al alcance del profesorado de nuestros plantelek en el caso de la realización de los circuitos impresos, se utilizó la tecnica de sekigrafía, la cual no presenta la necesidad de grandes inversiones, aunque siempre e'xiste la posibilidad de usar las tabletas universales.

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1 CNAD-Mrcalrónica BR4ZO ELECTROVEUii%I TKO

. .

3.- Robusto I .

Posteriormente de haber observado los prototipos de generaciones anteriores a la nuestra, y sobre la base de nuestra formación y perfil dentro del arrea industrial, fue decisión del equipo en conjunto!' el fabricar nuestro prototipo con acero, en lugar de aluminio, ya que el primero brinda, .I en comparación con el segundo, una serie de ventajas que a continuación enumeramos con mas detalles.

I1

I . Mayor resistencia mecánica, Acero : 30 O00 Iblpulg2 Aluminio :

2. Menor costo. Kg de acero negro: Kg de aluminio estructural:

3. No se raya o maltrata durante los procesos de trabajo o durante las operaciones que estos implican.

4. Facilidad de llevar a cabo en él la soldadura eléctrica para la unión de piezas. logrando con ello una gran resistencia mecánica en estas.

5. Posibilidad de realizar con el, procesos de acabado exterior, que mejoran notablemente la apariencia ' exterior 'del mi&mo por^ ejemplo: cromado, pavonado, tropicalizado, rasqueteado, etc. I/

6. Mayor peso especifico, Io que redunda en unaimayor robustez y estabilidad. esto se ve reflejado directamente, en los brazos de robot, que trabajan actualmente en los grandes centros industriales de nuestro país, los cuales en su mayoría, son de construcción de acero efi su estructura.

entre piezas, tenemos que generalmente el aluminio se une mediante tornillo y tuerca convencionales. en cambio el acero tiene la posibilidad de unirse mediante la aplicación de soldadura eléctrica, la cual bdnda en comparación con la fijación convencional del Aluminio (tornillo y tueFca), una gran superioridad en resistencia mecánica, así cómo resistencia a¡ impacto y a las vibraciones constantes.

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I1

II

7. Finalmente considerando los medios de union o fijación

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CNAD-Mecafrón~o BRAZO ELECTRONEUMATICO

I

Objetivo.

- El objetivo de este proyecto, es djseñar y elabbrar el prototipo de un brazo manipulador electroneumático, en el cual apliquen/os los conocimientos teórico práctico adquiridos durante nuestra estancia en este Centro Nacional de Actualización Docente que cubra las necesidades para las que fue diseñado:

!I

1. Realizar prácticas de control eiectrónico

2. Realizar prácticas de control neumático

3. Realizar prácticas de control mediante Pk; empleando como base el

I

~1

t

,

lenguaje C.

Prácticas' de cálculo de torque de motor

Prácticas en la comparación de

Ejemplos de maquinado realizados en el

4.

5. 6.

No existe en la actualidad la posibilidad planteles de realizar el mercado son de prácticas reales con robots, ya que los

importación y su costo está por encima de nuestros presupuestos. / j La idea de realizar éste prototipo es la ofrecer en nuestros planteles la

posibilidad de reproducirlo y realizar prácticas con el. ,I

CMD-Mecaironico BRAZO ELECTROh'EUMA TIC0

ll

CAPITULO 1 DISEÑO DEL SISTEMA DE COdTROL

1 .I Descripción del Sistema

I'

1.1.1 Tarjeta de puertos programables

La forma de comunicar a las computadoras con~lel mundo exterior es a traves de los puertos de entrada y/o salida, comúnmente é s t k tienen 2 puertos seriales y uno paralelo los cuales se usan para conectar dispositivos periféricos como Mouse e impresoras.

Estos mismos puertos se pueden usar para conectar prototipos controlables por PC, pero tienen la desventaja'de proporcionar polos bits para tal propósito, la alternativa es utilizar una tarjeta que se conecte directamente al bus de la PC y nos proporcione los puertos de entrada y/o salida que se adapten a nuestras necesidades.

Aprovechando la arquitectura del bus estándar,;ipo ISA que nos proporciona las líneas de dirección, de datos y de control podemos realizar la tarjeta de comunicación ai exterior como se muestra en la siguiente figura.

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BRA 20 ELECTROhrEU8WATlC0 CNAD-Mecalrónica

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FRENTE DE LA COMPUTADORA t

81

En la computadora personal se utiliza una parte del mapa de E/S para funciones especificas, de acuerdo a la distribución;/ de direcciones de puertos observamos que una de las localidades para puertos lxternos que podemos utilizar es la 303/313h y 307/313h sin entrar en conflicto con el sistema.

Observando la figura anterior tenemos que las líneas de direccionamiento son de la A0 a la A20 y las de datos de la DO a la1 07, utilizando las líneas de dirección de A0 a la A9 podemos accesar a las localidades libres que nos es

La tarjeta de puertos programables que utilizaretnos. se basa en dos circuitos integrados 8255 que es la interface periférica programable (PPI) muy popular-y de bajo costo para interfaces, ésta tiene 24 terminales pata E/S programables, sus tres puertos (A, B y C) se programan en grupos de 12 terminales que se utilizan en tres modos diferentes de funcionamiento. Las conexiones de grupo A constan del puerto A (PA7- PAO) y de la mitad superior del puerto C (PC7-PC4); el grupo B consta del puerto B (PB7-PBO) y la parte baja del puerto C (PC3-PCO). La PPI se selecciona mediante el CS para leer o-escribir un puerto o para pihgrarnarla.

El 8255 es fácil de conectar con el microprocesador y con el programa. Para que se pueda leer CS debe tener un O lógico y.la diredción correcta de EIS se debe aplicar en las terminales A I y'AO. Las terminales resbantes (A3-A9) determinan la selección de la PPI en nuestra tarjeta de la siguiente forma:

I

permitido usar para nuestros proyectos. '1

II ti

'I

A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 / A l A0 1 1 O O O O 0 O 1 1->303h PPI 1 1 1 O O O O O 1 1 1->307h PPI 2

Podemos observar que para seleccionar la PPI deseada es necesario referirnos a la dirección hexadecimal 303h o 307h, si deseamos afiuntar más selectivamente al puerto A, B o C en particular lo haremos de acuerdo alla siguiente tabla.

Dirección I

A0 A I Puerto O O A l 300h

1 O c 4 302h 1 1 cw '1 303h

O 1 B s

'I

.

I CNAD-Mecorronica BRAZO ELECTRONEUMATICO

I1 La palabra de control (CW) de 8 bits es la q$e determina la forma en que

programamos nuestra PPI, ya sea para que se comporte como puerto de entrada o puerto de salida de la siguiente manera:

D7 D6 D5 D4 D3 11 D2 D I DO

it

1 M O D O PTOAPTOC MODO PTOB PTOC Grupo A (Upper) Grupo B :I (lower)

O O modo0 Oout O mod.0 O 6 out O 1 modo1 1 in 1 modo1 1 in 1 * modo2

Para nuestra tarjeta nos interesa sólo el mido O, de tal manera que si nuestras necesidades son de tener el puerto A de salida, el puerto C en su parte alta de salida, el puerto B de entrada y el puerto b en su parte baja de salida tendremos la siguiente palabra de control:

I I

D7 D6 D5 0 4 D3 D2 ¡ / D l DO 1 O O O O O 1 O

La palabra de control obtenida, convirtiendo1 el numero binario a número hexadecimal es 82h.

La forma física de elegir entre los puertos A, IB, C y CW son multiplexando las líneas de dirección. 1 1

BRAZO ELECTROXEUh4ATICO I CNAD-Mecorrónica

ll . , .

1.1.2 Lenguaje de programación C

El lenguaje de programación C, es un lenguaje/.de programación medio que combina los elementos- de lenguajes de alto nivel con la funcionalidad del ensamblador, su código es transportable y permite la 'hanipulación de bits, bytes y direcciones. Estas características son ideales para trabajar con la tarjeta de puertos

!I programables. I!

I El siguiente código nos ejemplifica la forma eñ que se realiza la

programación de los dos circuitos 8255 de la tarjeta de puertos programables de ;I acuerdo a las necesidades de nuestro proyecto. li 'I

: define.h i , // nombre /I objetivo : definición de constantes usadas en el // control del brazo electroneumatico!

11 // autor : Equipo No.4 /I Francisco Javier González Nava .I // Miguel Angel Valdiviezo Mijangos //. fecha de inicio : 230998 18:45 pm tí versión : 230998

//Definition de puertos i

,I

#define PA #define PB #define PC #define CW #define PA1 #define PBI #define PC1 #define CW1 #define WORD1

0x300 /*puerto A de' la prihera PPI*/ 0x301 /*puerto B de la prirhera PPI*/ 0x302 /*puerto C de la primera PPI*/ 0x303 /*control grupo pue#os de la primera PPI*/ 0x304 /*puerto A I de la primera PPI*/ 0x305 /*puerto B1 de la primera PPI*/ 0x306 /*puerto C1 de la pr'imera PPI*/ 0x307 Pcontrol grupo de Id segunda PPI*/

Ox9B //*control de escritura puertbs *I //puerto A -> entrada */ //puerto B -> entrada */ //puerto C -> entrada */

I 1

#define WORD2 Ox91 //*control de escritura puertod */ i //puerto A -> entrada */ '1

//puerto B -> salida */ 'I //puerto UC -> salida */ !I //puerto LC -> entrada */ I

.I El archivo de cabecera anterior'nos sirve para declarar las constantes usadas

en el programa diseñado para controlar el prototipo. 11 'I

BRAZO ELECTROA'EUMATICO CiVAD-Mecalronico I II

. .

La forma de programar en el lenguaje C las PPI es ejecutando una función : '1 para tal fin, de la siguiente manera:

/ I nombre : brazo3.cpp / I objetivo : Posicionamiento por pulsos

I1 autor : Equipo No.4 << CONTROL >> I! Francisco Javier González Nava !i

11 Miguel Angel Valdiviezo Mijangos .i i

11 control del brazo electroneumatico .I

/ I fecha de inicio : 041198 17:OO pm. .I

#include <iostream.h> #include <conio.h> #include <dos.h> #include <stdio.h> #include "define.h" #include "funcion.h"

I1 funciones utilizadas void setppi(void);

/I variables unsigned char result;

int main(void)

!

{ 1 setppi0; result = inportb(PA); outport(ports, 0x00);

I void setppi(void) {

/ I rutina que inicializa las ppi

outportb(CW,WORDl); outportb(CW1 ,WORD2); I

En el programa anterior se observa la forma d l leer datos desde un puerto y asignarle el valor a una variable usando la función i4tportb y la manera de enviar datos hacia un puerto con la función outportb.

El desarrollo del programa de control del presehte prototipo se detallará en el

'! I

subcapitulo 1.3. ' t

'!

que consiste cada una de ellas.

Tarjeta de entradas.

1.1.3 lnterfaz de entrada i

I/

1

Esta tarjeta esta conectada al puerto A I en la'

pueden ser botones pulsadores o interruptor limite I I I I

I

tarjeta principal, las entradas

(microswitch) los cuales se

I I

I .'I

11 11 :I

La función del capacitor es la de evitar las señales debidas a los rebotes

provocados en el platino en el momento de ser opetado, el inversor Trigger tiene

como finalidad el cuadrar la señal del interruptor, hsalida del inversor alimenta a un

optoaislador (optoacoplador), para aislar eléctricame'nte la señal de entrada con

respecto a la entrada del "PPI" y de la "PC" así como acoplar los potenciales de 12v

usados en las entradas y los 5v usados por la "PPI", ,un arreglo igual al anterior es

usado en cada una de las entradas.

'I

!

1.1.4 Contador Encoder I

,I

Los contadores están conectados en los puehos A, B, C. Es decir en los

puertos de la primer " PPI "'un contador consta de 2 interruptores ópticos con salida

de transistor, estos se componen de un.diodo emisor de luz (led) y un fototransistor,

al ánodo del led se conecta un resistor (0.33 k) el cual se conecta a la terminal Vdd

(12v) y el cátodo a la terminal GND (negativa). El colector del fototransistor esta

conectado mediante un resistor de 10k a la terminal Mdd y el emisor a la terminal

negativa, el colector se conecta a la entrada de un inve.rsor Trigger (40106) la salida

de este se conecta en la entrada de relego del contador (4029) la salida de otro de

inversor se conecta a la entrada ascendente descendente (U/D) del contador las

terminales de preajuste (PI,P2,P3,y P4 ) se conectan al negativo al igual que la

entrada de carga paralela (Pe) las salidas del contador se conectan mediante

resistores (0.33k) a un grupo de optoaisladores (NTE 4225) las salidas de este se

conectan mediante pull up (10k) a la terminal VCC (5v), del colector se conecta a la

entrada de un bufar inversor(74hc540) y de la salida de este a la entrada del circuito

"PPI" este circuito se repite en cada uno de los contadores.

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CNAD-Mecotrdnica BRAZO ELECTRONEUMATICO ,t

1.1.5 Etapa de potencia

1.1.5.1 Motor a pasos

Esté motor consta de un rotor el cual normalmente tiene un imán permanente

y muchos dientes pequenos como si fuera un engrane especial, el estator es el

lugar en donde se encuentra alojado el devanado para producir los polos

magnéticos que provocaran el movimiento del rotor, en el estator también existen

dientes en los que se concentran los polos magnéticos formados por los

devanados. El motor que usamos consta de,cuatro bdbinas las cuales se alimentan

en secue,ncia con corriente continua, al circular-la corhente eléctrica por uno de los

devanados produce un campo magnético y esté atrae al rotor hasta que se alinean

los polos magnéticos del estator y el rotor, al desenergizar la primer'bobina y

energizar la segunda el campo magnético que se produce se desplaza atrayendo al

rotor, este ultimo solo se mueve el ángulo correspondiente a un diente del estator, a

este angulo se le llama paso al des energizar la segunda bobina y energizar la

tercera el rotor avanza nuevamente solo un paso aun si la bobina permanee con

energia, entonces encontramos que para que el rdtor continúe con movimiento

tenemos que alimentar y bloquear las bobinas del estator en forma secuencia1

dépendiendo del numero de dientes o pasos en el estator será la cantidad de

pulsos necesarios en las bobinas para que el rotor gire una vuelta completa, esta

secuencia y frecuencia de pulsos necesarios para qu.e el motor funcione se puede

obtener con circuiteria (hardware) o mediante programa (software) siendo este

ultimo el método usado en nuestro proyecto.

I1

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11

El circuito de potencia se utiliza para la alimentación del motor a pasos, este I

circuito lo podemos dividir en dos partes

1 .- potencia del motor

2.- limitador de corriente.

9

1,- el control de velocidad de giro lo proporciona la PC mediante la parte alta del

" Y " (and) (4081), las salidas de estas compuertas se conectan mediante resistores (10k) a las bases de transistores darlington (TIPIOO), el colector de estos se

conecta con las terminales del motor- a pasos, si- unen los emisores de los

transistores, esta unión mediante un resistor de 0.U9 ohms 2W se conecta a

negativo.

2.- el limitador de corriente se realiza mediante amplificadores operacionales

fase esta intensidad de corriente al circular por el risistor de. 0.390hms produce

una caída de tensión de 0.468Vesta tensión se conecta a la entra da no inversora

en nuestro caso con una

5 . 1 4 ~ la cual es la señal

enviada a la terminal inversora de otro "AMOP" conectado como comparador la

terminal no inversora se conecta a un divisor de ten'sión con el cual se ajusta la

señal de referencia, cuando la tensión en la salida "AMOP" es menor a la

señal de referencia la salida del comparador es la tensión de alimentación, si la salida del primer "AMOP" es mayor que la señal de referencia

entonces la salida del comparador es igual a OV, la salida del comparador se

conecta en la entrada de las compuertas "Y" de tal manera que cuando la

intensidad de corriente que consume el motor es rndLor al valor,ajustado se tiene

un 1 lógico en una de las entradas de la compuerta " Y obedeciendo la salida de la

"PC", cuando la corriente aumenta porque el motor se, frene o se trabe entonces en

la salida del comparador abra. un O lógico haciendo que en la salida de la

compuerta " Y se presenten una serie de pulsos de encendido y apagado

manteniendo el valor de la intensidad en el valor máximo ajustado.

puertoc el cual se conecta mediante un bufer (74hc54J) 'I a un grupo de compuertas #I I/

II

I

'i ~

'I

(AMOP) (LM324) funcionando de la siguiente forma!. 11 el motor consume 1.2A por

'I

de un "AMOP" conectado como amplificador no

ganancia de 11 se obtiene en la salida una

I1 II

!I I / /I (I

it

I 10 'I

BRAZO ELECTRONEUMATICO

1.1.5.2 Electroválvulas

Tarjeta de salidas .'

Las salidas para válvulas solenoide:

circuito consta de un bufer (74hc541) el cua

darlington (ULN2803) el cual ya contiene e

tensiones autoinducidas.

1.2 Sistema Neumático

El sistema neumático es relativamente

accionamiento por solenoide, las cuales sc

centros cerrados.

Esta válvula cuando esta en reposo no fluye I

el solenoide 1 el aire circula de puerto "P " ha

y "R" haciendo que el cilindro se desplace sa

I Cilindro del brazo

k B

SOL 1 R P '

ecta conectado al puertoB1, este

iroporciona las señales aun arreglo

iiodo de protección para evitar las

II

I I

I I 'I

imple ya que se usaron válvulas con

de 5 puertos y 3 posiciones con I

aire asía ningún puerto, ai energizar

3 el "A" comunicando los puertos " B

ndo el vastago.

I

11

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7J7l I SOL2

9 9 - 0 6 8 7 I i I f ,;. Ir 1 1

CNAD-Meca/rinica BRAZO ELECTROiVEUA4ATICO . . .I

!i , . . .

AI desenergizar el solenoide' la válvula regresa a su posición Central no permitiendo que el aire salga o entre, el cilindro se mieve hasta compensar las

presiones en ambas cámaras y-después el cilindro ya no se mueve. Las Válvulas

estranguladoras unidirecionales tienen como finalidad (el regular la velocidad de

movimiento en el vástago del cilindro. AI alimentar el solenoide 2 la válvula conduce

la presión de aire asía el puerto "B" comunicando los puertos "A' y "R" obteniendo

un movimiento de retroceso del cilindro. El funcionamiento es Similar en ambos cilindros. ,'

ii I

I1

'I ,

'I

:I

I

Para el accionamiento de la garra se empleo una válvula de 5 puertos 2 posiciones

con una solenoide.

En reposo el aire pasa del puerto "P" asía "A" y "B" hhcia "R" asiendo que el aire

empuje el vástago del cilindro, cuando el solenoide se energiza la válvula permite

el paso de aire de puerto "P" a " B y une los puertos "A' y "R' por lo cual el cilindro

'I

"I

d se retrae y abre la garra. 0

Cilindro de la garra 1

I

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CiVAD-iMucoírónica BRAZO ELECTRONEU~MA TIC0

' . I! . .

.. .

El diagrama neumático del prototipo es el siguiente: .; . . '.

Cilindro de la rnunecd I

A I3

a Y

Cilindro de la u

U

I

-A---a-- v ,

I

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.I 11 13

I I

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Ci\AD-Mecofron~a 1 BRAZO ELECTRONEUMATICO

I

1.3 Programa de control

El programa de control para el brazo electroneumático, esta realizado en

lenguaje C, por las características citadas anteriormente, éste consiste básicamente

en dos módulos. Un esquema jerárquico se muestra a continuación:

'I

!I I1

Menu Principal

Sistema de control del Brazo Electroneumático

I

~ L,. .~ _. 1

CNAD-Mecorrónica BRAZO ELECTRONEUMATICO

I! I

I! El código fuente del programa de control es81 siguiente:

11 Nombre : brazogxpp 11 Objetivo : Control del brazo electroneumatico

CONTROL : Miguel Angel Valdiviezo Mijangos iI I!

I1 I1 : Francisco Javier Gonz lez Nava !

! i I1 MAQUINAS : Braulio Zavala Yañez

1

I/ Autor : 5a. Generación Equipo No, 4 I

11 Mario González Colli ,¡

'i

#include <iostream.h> :I #include <dos.h> I #include<stdio. h> #include<ctype. h> !'

#include<fstream. h>. #include<string. h>

,I #include "define.h" #include "funcion.h" !

!I I 11 funciones utilizadas I!

void setppi(void);

I void movcw(); void movccw(); void detiene(); void pantalla(); void secuencias();

;i I/ Fecha : 21-10-1998 11 Version : 06-12-1998 14:OO hrs. # include <graphics.h> # include <conio. h> # include <stdlib.h>

I¡ I

I

I

;,

i void secl(); I

void sec2(); i

void aprender(); I

void guardar(); !

void sec3(); void homes(); void home();

void derecha() ; void izquierda(); I!

void tim(int milis);

void paso(); void repite();

unsigned char result,mov,mov2,mov3,mov4,garra~emer,academia=OxOO; int porta = PA; int portcl = PCI; int portbl = PBI;

I

I 11 puerto de entrada encoder motor 11 puerto ,de salida al motor a pasos /I puerto de salida a las solenoides 11

CAAD-tWecarónrca BRAZO ELECTRONEUMATICO

II

I* bit O --> 0x01 bit 1 --> Ox02 bit 2 --> Ox04 bit 3 --> Ox08 bit 4 --> 0x10

*I int portal = PAI; I*

bit O --> 0x01 bit 1 --> Ox02 bit 2 --> Ox04 bit 3 --> Ox08 bit 4 --> OX10

*I

int datos[4]; int contador=O; int x,y,puntero;

' I

cierra garra sube brazo baja brazo sube muneca baja muneca

11 puerto de entrada botones y limites

home derecha izquierda inicio paro de emergencia

int pulsos=O,grados=O,tiempo=O,milis=O,color; float factor=0.09152542373,pulsos~enviar,posicion; char archivo[l5] ="arch";

struct registro

'!

int pulsose=O,garra=O,muneca=O,brazo=O; 11

{ I1 Se crea una estructura. (Lista de variables).

'I

!

float pulsose; int garra; int muneca; int brazo; unsigned char academia;

1; struct registro rutinax[lO]; //Se crea un arreglo de estructuras. ofstream rutina;

void main() !

//Darle un alias a la estructura.

int gmode,gerror,gdriver =DETECT; initgraph(&gdriver,&gmode,'l\tc\\bgi"); gerror=graphresuIt(); if(gerrorc0)

I

11

printf("Error en la inicializaci$n gr fica"); I

I printf(" %s \n",grapherrormsg(gerror)); I exit(1); 1

pantalla(); setppi0; I!

i

ChAD-Mecarronrca BRAZO ELECTROWEUMATICO

*I

!I

//setcolor( EGA-LIGHTMAGENTA); !

setcolor(l1); gprintfxy(50,200,"M e n f P r i n c i p a.1 ");

I gprintfxy(50,220,"H. Home ") ; gprintfxy(50,240,"M. Modo de Secuencia ");

gprintfxy(50,260,"A. Modo de Aprendizaje"); I gprintfxy(50,280,"S. Salir "1 ; mov=getch(); I

setcolor( EGA-CYAN); switch(mov) / j { 'i

!

case 'h': 1 case 'HI:

home(); break; I

case 'm? 11

case 'MI: secuencias(); break; !

case 'a': I

case 'A: I gprintfxy(50,260," ") ;

gprintfxy(50,280," '7 ;

,! 'I

,

aprender(); break; 1 case Is':

case 'S':detiene();break; I

I if( mov=='sqlI mov=='S')

setcolor(EGA-LIGHTMAGENTA); break;

I I

I outport(p0rtcl , 0x00);

cirscr(); I

outport(portb1, 0x00); closegraph();

I I void detiene() I

1 outport(portcl , 0x00);

void pantalla() I

{ setbkcolor(EGA-BLUE);

, /I CiVAD-Meco~rdnicri BRAZO ELECTRO~VEUhiA TIC0

. . . ,. , '11 I . . . ,

setcolor(EGA-YELLOW); . .

settextstyle(SANS-SERIF FONT,HORIZ DIR,4); i

I outtextxy(getmaxx()/20, I oIsEP~~); outtextxy(getmaxx()/2-50,1O,"DGETI");

I outtextxy(getmaxx()-70,1O,"SEIT"); settextstyle(SANS~SERlF~FONT,HORlZ~DlR,3); outtextxy(getmaxx()-550,40,"Centro Nacional de Actualizaci$n Docente"); outtextxy(getmaxx()/2-70,70,"Equipo No. 4"); outtextxy(getmaxx~)/2-125,1OO,"Brazo electroneum tic@'); outtextxy(getmaxx()/2-150,130,"Control Electr#nico pot PC"); . line(O,l80,638,180);

line(0,180,0,475); line(315,180,315,475); line(638,180,638,475); settextstyle(O,O,O); // fuente y tamano por default ' 1

. -

"I line(0,475,638,475); I

I

1 I

void secuencias()

while(1) I

{ -

outport(portb1, 0x00); setcolor(EGA-YELLOW); gprintfxy(50,200,"M e n f S e c u e n c i a s"); gprintfxy(50,220,"1. Secuencia 1 "); I

gprintfxy(50,260,"3. Secuencia 3 "); !

I gprintíxy(50,280,"4. Aprendidas "1 ; gprintfxy(50,300,"R. Regresar '7; mov2=getch(); I

I

case '1': .I {

result =inportb(PAl); .I

while((inportb(PA1 )&OXO8)) I

I 1

!

gprintfxy(50,240,"2. Secuencia 2 I ");

switch(mov2)

gprintfxy(330,200,"90§ brazo arriba'18Og brazo abajo");

gprintfxy(330.220,"precione boton de inicio:!);

'I

1 gprintfxy(330,200," gprintfxy(330,220," secl(); home(); break;

case '2': I 'I 18

'!

gprintfxy(330,200,"90g 1355 ");~ . , result =inportb(PAl); . ' . gprintfxy(330,220,"presione boton de i{icio"); while((inportb(PA1 )&OX08))

'

{ I

I 1 ...- ,- - gprintfxy(330,200," ,;'); gprintfxy(330,220," '7; sec2(); ,I

gprintfxy(330,200," I,!);

,I . . - _-

:I

home(); break:

. -- -----i.rci-ii------ case '3': gprintfxy(330,200,"Aleatorio"); sec3(); break;

gprintfxy(330,200,"Secuencias previamente ensenadas");

break; case Ir': case 'R':detiene(); break;

case '4': ,)

repite(); 11

I

I I r \.

t

if( mov2=='r'll mov2=='R') break; l i

8 1 1.1);

I gprintíxy(50,260," - gprintfxy(50,280," "1 ; ./

!

void sec2() { /I secuencia a 90 grados posicion = O; pulsos = o; contador =O; datos[O]=Oxl O;

datos[2]=0x40; datos[3]=0x80; grados = 90; pulsosenviar=(grados/factor): rnilis=4; outportb(portb1,OxOa); // sube rnuneca + sube brazo ' //while((inportb(PAl)&OX02)) switch limite en 90 grados 1

,:

I I

datos[l]=Ox20; 1

'i I

wh,ile(inportb(porta)!=Oxl c) I

I ~

!

'i 19 d

BRAZO ELECTROXEUMATICO CNAD-Mecatrónico

1 ~ ¡I . . .

outportb(portb1 ,OxOb);tim(3000); // grados = 135; pulsosenviar=(grados/factor);

while(1) {

milis=4;

if (pulsos >= pulsosenviar) break;

outport(portc1, datos[contador]); tim(milis);

outport(Portcl, datos[contador]); tim(milis); if (contador == 3) L

contador=O;

contador++; else 'I

pulsos++; posicion = pulsos*factor;

I

I i

ci-rra garra + brazo arriba +sube muneca '1

!

!

\

'I

neca + brazo airiba ,I

outportb(portb1 ,Oxl2); tim(3000);

posicion = O;

contador =O, datos[0]=0xl O; datos[l]=Ox20; datos[21=0x40, datos[3]=0x80; outportb(portb1 ,OxOa),tim(3000); // sube muneca + sube &azo

pulsos = o;

grados = 90; 11

CNAD-Mecalronica BRAZO ELECTRONEOMATICO I -

'I .

pulsosenviar=(gradosIfactor); milis=4; whiie((inportb(PAl)&OX02)) . .

!

outport(portc1, datos[contadorl); tim(niilis); if (contador == 3)

else

I

contador=O;

contador++; I pulsos++;

posicion = pulsos*factor; 1 gprintfxy(350,250,"Posici$n: %f pulsos: %d ".posicio~.pulsos); outportb(portb1 ,Ox14);tim(5000); // baja muneca+baja brazo

outportb(portb1 ,OxOb);tim(3000); // sube brazo+sube' muneca+garra cerrada tim(5000); grados = 180; puisosenviar=(grados/factor);

while( 1)

outportb(portbl,0x01);tim(100) ; //cierra garra !!

.' I milis=4; ' i I

if (pulsos >= pulsosenviar) break;

outport(portc1, datos[contador]); ! tim(milis); if (contador == 3)

else

pulsos++;

if ((pulsosenviar-pulsos)==150) miiis=6;

I

, I : contador=O;

contador++;

posicion = pulsos*factor; I I

outportb(portbl,0x00);tim(l000); // abre garra I!

gprintfxy(350,250," '7; I

gprintfxy(350,250,"Posici$n: %f pulsos: %d ",posicion,pulsos); outportb(portb1 ,Ox1 5);tim(5000); // baja muneca+baja brazo+garra cerrada

outportb(portb1 ,OxOa);tim(3000); // sube brazo+sube muneca

1

void aprender() I {

// rutina para ensenar al brazo secuencias

e !

unsígned char academia=OxOO; puntero = O ; SEP CENIDET DGlT

CENTRO DE PWFORMACPQN ;I ' 21

Ch'AD-Mecoirónica RRAZO ELECTRONEUMATICO 'I

11 . ~ . . . .

posicion = O;

contador = O; while(1)

pulsos = o;

1

gprintfxy(50,220," "1 ; gprinifxy(50,240," ") ; gprintfxy(50,260," 'I);

gprintfxy(50,280," "1 ; gpriniíxy(50,300," '3 ; gprintíxy(50.320," '7; gprintfxy(50,340," gprintfxy(50,360," '7; ;I

I

'7; li

gprintfxy(50,380," 'I); ii

I /

I

setcolor(EGA-WHITE); gprintfxy(50,200,"M e n u d e E n s e n a n z a ");, gprintfxy(50,220," I-> lzqui,erda "); gprintfxy(50,230,"Motor "); I

gprinifxy(50,240," 2-> Derecha "); gprintfxy(50,260," 3-> Abierta "); gprintfxy(50,270,"Garra "); gprintfxy(50,280," 4-> Cerrada "); . '

'I

1,

gprintfxy(50,300," 5-> Arriba "); I

gprintfxy(50,31O,"Brazo "); .I ~

I! gprintfxy(50,320," 6-> Abajo "); gprintfxy(50,340," 7-> Arriba "); gprintfxy(50,350,"Muneca"); gprintfxy(50,360," 8-> Abajo");

gprintfxy(50,390,"Grabar "); gprintfxy(50,400," S-> Secuencia "); gprintfxy(50,420," H-> Home "); gprintfxy(50,440," O-> Salir "); mov3=getch(); II

switch(mov3) 'i

{

izquierda();break; I

derecha();break;

if (garra==l) academia = academia - 0x01; ii garra=O; outportb(portb1 ,academia);tirn(lOO); // abre'garra break;

case '4':

gprintfxy(50,380," P-> Paso "); I

'i 'I

case '1 I:

case '2':

case '3':

I

.I if (garra == O ) academia=academia+OxOl; I1

1 1

~I 22

case '5': if (brazo ==2)

I I. if (brazo ==O) academia=academia+Ox02; '

break; case '6':

if (brazo ==I) {

'!

r

case '7': if (muneca ==2) I

I CX4D-hjecoirónicn BRAZO ELECTR0:VEUMATICO . . I!

/I

case 'Po: . ,I

i case 'p':paso();break; .

,I . .

. .

. .

I I gprintfxy(350,400," ")i. . gprintfxy(350,400,"Academia es igual .a %x",acad&nia);

l if( mov3=='0') I/

outpolt(poltcl, 0x00); pulsose=O,garra=O,muneca=O,brazo=O; break;

I I gprintíxy(50,200," gprintfxy(50,23O,~' gprintfxy(50,270," gprintfxy(50,280," gprintfxy(50,300," gprintfxy(50,31 O," gprintfxy(50,320," gprintfxy(50,340," gprintfxy(50,350," gprinifxy(50,360," gprintfxy(50,380," gprintfxy(50,390," gprintfxy(50,400," gprintfxy(50,420," gprintfxy(50,440,"

I

{ void izquierda()

int veces=O; tiempo =5; datos[O]=Ox80; datos[l]=Ox40; datos[2]=0x20; datos[3]=0xl O; while (veces<=50) { outport(portc1, datos[contador]); tim(tiemp0); if (contador == 3)

contador=O; else

contador++; pulsos--; veces++;

BRAZO ELECTROIVEUMATICO I r,v.4irlB-,wpviotróniio

. . .!I , : ..' .,. . . . 1 . . . I

posicion = pulsos*factor; gprintfxy(400,200," '7; . .

gprintfxy(350,200,"Posici$n: %f pulsos: %d ",posicion,pulsos); outport(portcl , 0x00); I!

' I

void derecha()

int veces=O; tiempo =5; datos[O]=Oxl O; datos[ l]=Ox20; datos[2]=0x40; datos[3]=0x80; while (veces<=50)

I !I

outport(portc1, datos[contador]); tim(tiemp0); if (contador == 3)

contador=O; else

contador++; pulsos++;

{

I I

veces++; 1 1 I

position = pulsos*factor; ! gprintfxy(350,200," '7; 8 1

gprintfxy(350,200,"Posici~n: %f pulsos: %d ",posicion,pulsos); outport(portcl , 0x00); :I

t

~

1 // funcion de espera con paro de emergencia void tim(int milis) { l

int t=O; for (t=l ;t<milis+l;t++) I if (!(inportb(PAl)&OXlO)) // boton de paro de emergencia {

,,'

color = getcolor(); setcolor(EGA-RED);

//enviar variables para realizar una and como el an lisis

//outportb(PCl ,OxOO); ,:

outportb(PB1 ,OxOI); !I

BRAZO €LECTRO!#EUMATICO .. I CiVAD-rClecofronica . . 'I

gprintfxy(350,200," PARO DE.EMERGENCIA''); gprintfxy(350,220,"Presione boton de inicio"); sound(250); delay( 1000); nosound(); while((inportb(PAl)&OX08)) // boton de inicio r

. . - .

1 outportb(PB1 ,OxOI); sound(250);

I gprintfxy(330,200," gprintfxy(350,220," setcolor(co1or); nosound();

I

I delay(1);

I

{

pulsos = o;

void home()

tiempo = 3; contador = O;

while((inportb(PAl)&OXOl)) I

datos[O]=Ox80; datos[ l]=Ox40; datos[2]=0x20; datos[3]=0xl O; outport(portc1, datos[contador]); tim(tiemp0); if (contador == 3)

contador=O;

contador++; else

I tim(500); outportb(portb1 .OxOO); outportb(portc1 ,OxOO); outportb(portc1 ,Ox80); tim(5); outportb(portc1 ,Ox40); tim(5); outportb(portc1 ,Ox20); tim(5); outportb(portc1 .Ox1 O);

/I CNAD-Mecarrónico BRAZO ELECTRONEUMATICO

- ir

I

i

void guardar() i

{ 1 4

char numero[6]; gprintfxy(350,350,"Numero de archivo : "); gets(numer0); strcat(numero,".dat"); strcat(archiv0, numero);

{

I gprintfxy(y,x," ");

void paso() I

puntero++;

rutinax[puntero].garra = garra ; rutinax[puntero].muneca = muneca ; rutinax[puntero].brazo = brazo ;

rutinax[puntero].pulsose = pulsos ; jl

pulsose=O.garra=O,muneca=O, brazo=O; ;I !i

rutinax[puntero].academia= academia; !I

gprintfxy(350,450,"Paso no. %d",puntero); 'i I void repite()

I I char numero[6]; 1

,I gprintfxy(350,350,"Numero de archivo : "); gets(numer0);

:i <i 27

strcat(numero,".dat");

fstream rutinae; //Declara Alias para el archivo para CECTURA strcat(archivo,numero); - ,

rutinae.open(archivo,ios::inlios:: binary); '!

{

1

'! if(!rutina)

cout<<"Archivo no existe "<<endl; abort();

t

I I //Lee los registros uno a uno.

inti; for(i=O;i<5;i++)

.I I rutinae.read((char*)&rutinax[i],sizeof(rutinax[i])); cout~~rutinax[punter~].pulsose~~" " ; cout<<rutinax[puntero].garra<<" " ; cout~~rutinax[puntero].muneca~~" " ; cout<<rutinax[puntero]. brazo<<" " ; cout<~rutinax[puntero].academia~~"\n";

rutinae.close(); 1,

1

void sec3() { for (x=O;x~lOOO;x++) I outportb(portb1 ,OxOb); delay(50); outportb(portb1 ,OxO2); delay(50); outportb(portb1 ,OxO8); delay(50); outportb(portb1 ,Ox1 O); delay(50); outportb(portb1 ,OxOa); delay(50);

1 1

I .

1.4 Operación del sistema

El programa de control de éste prototipo es unallmuestra de lo que el brazo electroneumático puede realizar. I

' i Cabe destacar, sin embargo, que una vez que el prototipo se conecta a la

PC, éste puede ser controlado por cualquier lenguaje'lde programación que tenga como característica leer y escribir datos en los puertos de EIS, como el lenguaje ensamblador, el lenguaje BASIC entre otros.

El Control se presenta demostración de secuencias programadas y un módulo en el que se

Para ejecutar el de teclear ELECTROG

La pantalla

al brazo a realiiar movimientos controlados, para volver a repetirse 'I

t

I

ambiente MS-DOS y después

I Esta pantalla nos da la oportunidad de elegir entre el modo de secuencia y el

modo de aprendizaje, si se elige el modo de secuencia, estaremos en posibilidad de ejecutar una de las rutinas ya programadas, 'que iniciaran sólo después de pulsar el botón de inicio. I1

r . .

I C,\'AD-Mecoirdnica

' t BRAZO ELECTRONE LIMA TKO I

La rutina iniciará, y si existiera algún peligro se podirá pulsar el botón de paro de emergencia que suspenderá .el movimiento del /I brazo hasta que se pulse nuevamente el botón de inicio.con lo que continuara con la secuencia en cuestión.

Si por el contrario si se elige la opción de aprendizaje, se podrá manipular el brazo en forma manual mediante las teclas que el Sistema permite para tal fin; al pulsar las teclas se actualizarán el estada de los coniadores y en el momento que el usuario determine un movimiento válido es necesario'pulsar la tecla p, al finalizar un máximo de cinco movimientos se debe pulsar la tecla! s para dar fin a la secuencia.

La secuencia será guardada en un archivo para su posterior ejecución, la pantalla que nos ilustra io anterior,es la siguiente:

' t

I

'i

\

Jt 30

El programa está diseiíado para que el brazo; pueda regresar a su posición inicial al terminar de ejecutar alguna secuencia programada o cuando el usuario lo necesite. 1

'I 31 1

BRAZO ELEC.'TRONEUM4 TIC0 II CNAD-MecairOnica

"I

'1 CAPITULO 2 DISENO DEL SISTEMA MECAhlCO

2.1 Descripción de la estructura mecánica,

La estructura mecánica consta básicamente de tres paries principales:

1. Base principal. Es un cubo metálico, formado poi perfil angular de 3/4"por 1/8 (19.05 'por 3.17 mm) , unido mediante soldadura'&ctrica de tipo 6013 con un diámetro de 3/32" (2.38 mm) . En su interior aioja'/ei conjunto de transmisión de potencia, formado por el motor eléctrico y el reduct8r de velocidad, los cuales se encuentran 'fijos sobre el soporte realizado para tal; fin, el cual a su vez, cuenta con un dispositivo de tipo mecánico, para lograr 'el tensado de la cadena de transmisión. . I

Esta cadena une dos catarinas de paso 35, una cgn 14 dientes y otra con 28 dientes, las cuales son solidarias del eje de salida $el reductor, y del eje principal de transmisión, hacia el conjunto de brazos respectivhtente.

En la parte superior de esta base se encuentra unida a la misma, mediante tornillos tipo Allen la placa superior, con un espesor de 12mm aproximadamente, a la cual se encuentra soldado, el conjunto de b$leros de tipo cónico, con rodamientos de aguja, el cual aloja al eje principal de transmisión. Dentro de esta misma base irán alojadas, las válvulas que controlaran el accionamiento de los cilindros neumáticos.

I

2 . Soporte de brazos. Es una estructura hueca, formada. con lamina de acero, de 118" de espesor con forma de zapato, la cual reciee la transmisión del eje principal, a través de tornillos de tipo Allen de 4mm de'ldiámetro, y que transmite el movimiento, hacia el conjunto de brazos, siendo soiihario éste,, mediante ejes de articulación para los brazos.

Es importante aclarar, que sobre'este soporte, recae todo el peso del conjunto de brazos, así como el peso de los cilindros'neumáticos y la garra o efector final. Prácticamente, es este dispositivo, el encargado de pro,porcionar el equilibrio, a todo el conjunto de brazos, y accesorios del manipulador?

'I

3. Conjunto de brazos. Está formado por el brazo inferior (hombro), y el brazo superior, ambos están hechos de lamina de acero de 3.17 mm de espesor , unidos cada uno de ellos, mediante soldadura 6013, con un diámetro de 2.38 mm. 'I

'!

' !

I El aCoPlamient0 entre estos se realiza, mediante &jes y ejes de articulación entre Un0 y Otro brazo, asegurando la unión entre '!ambos, mediante tuercas de seguridad de 6mm. ;I Cabe aclarar en este punto, que todos los ejes üe articulación, se encuentran sostenidos en sus extremos, por chumaceras tipk de .pared, (fabricadas aquí mismo), las cuales permiten que el hombro y el brazo giren con gran facilidad.-

2.2. Componentes del sistema

2.2.1 Base de apoyo principal.

Como se asentó en la breve descripción inicial, la . . base está fabricada con

angular de 3/4"por 118"de pulg (19 mm por 3.17 mm) , de acero estructural, con una

resistencia de 21 .O9 KNlcm', unido este material mediante soldadura eléctrica de

clasificación 6013, la cual según las especificaciones cortiespondientes, tiene ,una

resistencia mecánica de 42.18KN/cm2, lo que representa exactamente el doble de

resistencia, que el acero al cual esta uniendo. Es por esta causa que generalmente

las piezas, unidas mediante soldadura .eléctrica, fallan por lo común alrededor de

ésta, pero no donde se aplicó la soldadura, siempre y cuando, ésta halla sido

aplicada correctamente.

El motor, es un motor a pasos, con un consumo aproximado'de 1 watt de potencia, el

cual girará a diferentes R.P.M, dependiendo de . la necesidad especifica para

desplazar el conjunto de brazos, una cantidad angular determinada. Por lo que

respecta al reductor, es un dispositivo de corona y tornillo,jsin fin de bronce, con

relación de reducción de 10 a 1, lo que representa que por cada 10 vueltas que reciba

en su entrada el reductor, en su salida dará Únicamente 1 vuelta. Se acopló este

reductor al dispositivo, con la finalidad de lograr una mayor cotfiabilidad, a la hora de

detener el movimiento angular del conjunto de brazos, el cua¡; si estuviera acoplado

directamente el motor al eje de transmisión, se correría el riesgo h de que, debido a la

inercia de todo el peso del conjunto de brazos, resultaría imposible para el pequeño

motor. detener con exactitud dicho movimiento.

11

4 '¡I :I

I\

i

I

En su interior están alojados el conjunto de transmisión motor reductor , I

!I

?I

'I\

'j

',I

'\

WAD-hlecafronico BRAZO ELECTRONCDMATICO

II

I

El conjunto de transmisión de fuerza, está integrado por dos catarinas de

paso.35, unidos mediante cadena de rodillos con el mismo paso. I1

I

Catarina conductora: 14 dientes. Diámetro exterior,? 7/8 pulg (47.59 mm)

'I Catarina conducida : 28 dientes. Diámetro exterior 3#.9/16 pulg (90.285 mm) 'I

Conjunto de baleros cónicos. 1

Está formado por la caja metalica preparada paia alojar los dos baleros cónicos tipo de agujas marca S.K.F, designación 32304 J2, cok las siguientes características:

'I

20mm , 52mm I 21mm

18 mm

- Diámetro interior - Diámetro exterior - Ancho de pista B - Ancho de taza C - Ancho total T - - I22.25 mm Capacidad de carga dinámica = I 44KN Masa -

- - -

! 0.23 Kg -

I!

Ventajas que ofrecen los rodamientos cónicos.

Los rodamientos de rodillos cónicos están diseñados para soportar cargas combinadas (radiales y axiales). Los rodamientos de una hilera de rodillos cónicos solo pueden aceptar cargas axiales actuando en una direcdón. Por tanto están ajustados contra un segundo rodamiento que absorbe las cargas'taxiales que actúan en la otra dirección. ii

Estos rodamientos son desarmables, es decir, el aro con corona de rodillos (cono) se puede montar por separado del aro exterior (copa).

I

'1

1 Ventajas que ofrecen nuestros rodamientos empleados.

I - rozamiento apreciablemente menor.

- mayor capacidad de carga.

- ajuste fiable de los rodamientos uno contra otro

- fiabilidad de funcionamiento apreciablemente mejorada, incluso bajo cargas

~

I

I

pesadas o desalineación :\

BRAZO ELECTRONEUMATICO I CAJA D- Alecorrónrco

I

Tolerancias.

Los rodamientos de una hilera de rodillos cónicos métrico S.K.F. se fabrican con las tolerancias normales de forma estándar. Son confoime al I.S.O. 492 - 1994.

Este conjunto de baleros o caja, fue fabricado c'on acero col1 roll de clasificación 1018, y está unida a la placa superior de la base, mediante soldadura eléctrica 6013 de 3/32 pulg de diámetro, las dos piezas forman ya unidas un solo conjunto. La placa superior tiene un espesor aproximadamente de 121 mm, buscando con ello darle equilibrio y estabilidad al conjunto general de la base. principal. Así mismo esta placa tiene realizado los agujeros para fijarse a la estructura de la base principal, mediante tornillos de tipo Allen de 6 mm de diámetro. El ajuste hado a este conjunto de baleros, para alojar los baleros de tipo cónico, fue de tipo K 6 (SKF), el cual marca una tolerancia de: 0.010mrn, con la cual la medida nominal ya la cual se rebajó la caja, quedó de la siguiente manera: '!

Diámetro nominal exterior = 52 mm

Tolerancia permitida = 0.010 mm.

Diámetro final de maquinado = 51.99 mm.

i Este tipo de ajuste K6 está preparado para ser acoplado, mediante ajuste ligero con prensa hidráulica. 'I

2.2.2 Sistema de transmisión motor reductor i

Cadenas.

Se usan con frecuencia como conectores entre ejes paralelos y también para maquinaria de transporte y elevación, así como para propósitos similares. Las ruedas sobre las que trabajan las cadenas se llaman catarinas y la forma de su superficie está de acuerdo con el tipo de cadena empleado.

La relación de velocidad.

La relación de velocidad de las flechas unidas por cadenas, depende del 'I número de dientes en las catarinas.

Na lNb = Tb lTa

BRAZO ELECTRONEUMATiCO GV.4 D-Merorrrini~n

En donde:

Na = La velocidad de la Catarina conductora! en R.P.M

Nb = La velocidad de la catarina conducida en R.P.M

Ta = Numero de dientes en la catarina conductora.

Tb = Numero de dientes en la catarina condocida.

'I

'I

Calculo de la velocidad promedio del eje princ(pal del brazo.

Considerando que el motor a pasos, es quien mueve al reductor nos entrega una velocidad promedio, aproximadamente de 100 R.P.M. y que éste acciona como se mencionó anteriormente al reductor, el cual tiene una relación de reducción de 10 a 1. Se entiende entonces que a la salida del %eductor, tendremos luego entonces, una velocidad reducida de 10 R.P.M. La cual es la velocidad con que transmite finalmente la catarina conductora: Na, la cual posee 14 dientes.

Entonces, estaremos en condiciones de establecer la relación de velocidad para encontrar la velocidad de salida en la catarina ¡konductora, la cual, será finalmente, la velocidad a la cual se moverá el conjunto de brazos

' /

'I

Como nosotros conocemos la velocidad de salida del )!eductor Na, as¡ como él numero de dientes de la catarina conductora y conducida Ta y Tb respectivamente, entonces establecemos la relación finalmente. 'i

I

.I Na / Nb = Tb /Ta

, I

Despejando de esta formula Nb, nos queda que

I Nb = Na Ta / Tb

Sustituyendo valores en la fórmula, nos quedase la siguiente manera: 'I

.t Nb ='IO r.p.m. X 14 dientes 128 dientes

' Nb= 5 r.p.m.

,

CNAD-Mrcotronrco BRAZO ELECTRONEUAIA TIC0

I

El paso de una cadena.

El paso de una cadena es la distancia entre los centros de los rodillos que unen los eslabones con los que se forma propiamente la kadena.

' I

i Las cadenas pueden clasificarse como sigue

1 .- Cadena para elevación a) Cadena común b) Cadena de travesaño.

t 2.Cadena para transporte.

a) Cadena desmontable o de unión por ganchos. b) Cadena articulada, de extremos cerrados '

I

3.- Cadenas de transmisión. c) Articulada de clavijas d) De rodillos. e) De eslabones dentados.

'! Cadenas de transmisión de potencia. .I

En esta clasificación se incluyen los tres tipos conocidos como articuladas, de rodillos, y silenciosas. Las cadenas están hechas de !acero, maquinadas con precisión, las partes que se desgastan están endurecidas, y corren sobre catarinas diseñadas Cuidadosamente. I

Catarinas para cadenas de rodillos.

Sus dientes han sido normalizados en los EE.UU. , por la American Estándar I

Association, y están formadas básicamente por la unión de eslabones y rodillos.

1

P

D

T = Numero de dientes

= Paso de la cadena !

'= Diámetro nominal del rodillo 1

i

11

"I 37

CKAD-Mecorrónrca BRAZO ELLCTROhtEUMATiCO

ti

11

r

u.

P

e

Ac

ab

=1.005d' + 0.003plg / 2

=35' + 60'IT

= 18' - 56'/T

= 180'1T

= 0.8d'

=I .24d'

El diámetro de paso (d)

El diámetro de paso de la catarina, es el diámetro del circulo que pasa por los

D = P / S e n 0 = P/Sen180°/T

centros de los rodillos, al embragar estos en los dientes de ¡a catarina. I I

Diámetro exterior de la catarina.

Es el diámetro al cual se maquina la galleta en el torno, para posteriormente maquinar los dientes de la misma, con el cortador corresponbiente. I ,

Diámetro exterior de la catarina = p (0.6 + cot 180' I t )

'I

Calculo de los elementos de las catarinas empleadas en nuektro prototipo. En nuestro caso particular, conociendo los puntos básicos a Saber:

!

paso de la cadena = 35

diámetro nominal del rodillo = 13/64 pulg, = 0.203 pul$

el numero de dientes de ambas catarinas. = 14 y 28 dientes respectivamente.

Procederemos a encontrar los elementos restantes para cada una de las catarinas

I

.i

./ que se emplearon en nuestro proyecto.

Catarina conductora (a)

r = 1.005d' + 0:003 pulg I 2 I

r= 1.005 (0.203) + 0.003 I 2

r = 0.207 / 2

r = O. 103 pulg

r = 13/128 pulg aprox

a = 35' + 60°/ T

a =35' + 60 I 1 4

a = 39.28'

p = 18'- 56OIT

p = 18'-56'/14

p = 14'

e = 1 8 0 ~ 1 ~

e = 180' 14

0 =12.85'

distancia (a c) = 0.8 d'

A c = 0.8 (0.203)

A c = 0.162 pulg

A c = 21 / 128 pulg aprox

distancia (a b) = 1.24 d'

A b = 1.24 (0.203)

A b = 0.251 pulg

A b = 1 14 pulg aprox

CX4D-Meeeurr6nico BRAZO ELECTRONEUM4TlCO

. !

' t

catarina conducida (b)

Por tener el mismo diámetro.nominal del rodillo, resulta igual el valor de (r), para ambas catarinas, es decir, que el valor de la catada conducida para (r), será de: 'I

r =0.103 pulg

r = 13 I128 pulg aprox

a=35' + 6 0 I T

a = 35' + 60' I 2 8

a = 37.142'

'i .I

I

I

p=18' - 56'1T

P=18' - 56'128

p = 16'

t

e = 1 ~ 3 0 ~ 1 ~

e = 180° I 28

e = 6.428O i

Las distancias (a c), y (a b), resultan tener el mismb valor, que la catarina conductora (a) , ya que ambas catarinas, poseen el mismo valor del diámetro nominal del rodillo, esto que : 't

A c = 0.162 pulg

A c = 21 I128 pulg aprox

I

: I

A b = 0.251 pUlg

A b = 114 pulg aprox ,I

,

. I

1

'I 40

BRAZO ELECTROi!,EUMATICO CiVAD-Mecurronrcn

‘I

Obtención del perfil de los dientes

Los perfiles del diente se obtienen de la siguiente manera : Se traza un arco del circulo de paso, y el radio y la tangente a cualquier puntd (a) en el circulo. Tracemos el ángulo a y localicemos el punto (c). Tracemos el arc4 de asiento (kk‘), con radio (r). Haciendo centro en (c) y con radio (ck), tracerno; la curva de trabajo (km). Tracemos en (m) una linea recta (mh) tangente a (km). 1/Localicemos el punto (b), y haciendo centro en este punto, tracemos la curva de rodamiento tangente a (mh). Una construcción similar para el otro lado del diente, completara su perfil.

2.2.3.- soporte de brazos (botita).

Es una estructura metálica hueca, en forma de botita, fabricada con lámina de acero negro de 118 pulg, con una resistencia mecánica be 30 O00 Lb I plg’ (21.09 KN/cm2). Está unida también mediante soldadura 6013 con diámet& de 3/32 pulg. Tiene forma

1. Recibir la transmisión de fuerza del eje principal, mediante la unión a éste, a través de tornillos de tipo Allen de 6 mm.

2. Unirse con el conjunto de brazos, mediante el eje de articulación, el cual esta asegurando esta unión antes mencionada, mediante! tuercas de seguridad de 6 mm.

3. Servir de apoyo soporte, al cilindro neumático, que acciona al hombro, o brazo inferior, fijación que se logra mediante pasador con td,erca, así también mediante bujes separadores de bronce fosforado, que evitan la fricción y el desgaste

Así mismo, en la parte electrónica, esta botita acci$ará los limits switch, que

2.2.4.- Conjunto de hombro y.brazo.

Ambos están fabricados con lámina negra de 1/8 pulg, con una resistencia mecánica de 30 O00 Lbl plg’ (21 .O9 KNlcm’’.

I

de botita o zapato, con la finalidad de: I I

J

limitarán el giro de todo el conjunto de brazos, siendo éste de aproximadamente 270’. i

I

I

I La unión de cada uno de ellos a las .‘costillas” separadoras, se logra también, mediante soldadura eléctrica 6013, con diámetro de 3/32 pulg. (2.376 mm). La unión articulada de este conjunto de brazos, junto con el giro que le transmite el doporte de los mismos, nos dan como resultado, los tres grados de libertad que posee nuestro robot.

‘I 41

I

:I EsPecifiCaciOneS Correspondientes al área mecánica. ,,

,I

,

Grados de libertad = 3 grados.

Capacidad de carga = 0.500 Kg

Repetibilidad = 2 mm aprox

Velocidad = programable, según datos de entrada e d la P.C

Velocidad promedio aprox del motor = 100 RPM aprok.

Velocidad promedio del conjunto de brazos = 10 r.p.m.

Actuadores = 1 motor a pasos, de 1 watt de potencia,'aprox,

Control de movimiento de brazos = encoders ópticos en los dos ejes principales.

Giro máximo del conjunto de brazos = 27O0.aprox

Angulo de desplazamiento del hombro = 45O.aprox.

Angulo de desplazamiento del brazo = 45' aprox.

Desplazamiento vertical máximo, superior inferior = 820 mm. AP~OX.

Máximo radio de operación = 650 mm aprox.

Efector final = garra neumática de dos dedos.

I

'I j l

I

2 cilindros neumáticos de doble efecto. 'I

'I I

~

'I \

:/

TI

Transmisión = cadena y catarinas paso 35, con 14 y 28 dientes respectivamente I

Antijuego = instalación de reductor de velocidad relación 'I 10 a 1, así como mediante

Programa (reduciendo la velocidad del motor, antes dejllegar I al punto final)

Peso total = 35 Kg aprox. I

Calculo del Peso Máximo del Objeto o Pieza a Manipular.

De acuerdo a la forma física del brazo inferior,¡ (hombro), así como la posición del cilindro inferior, el cual será quien soportará todo el peso del conjunto de brazos, los cilindros, la garra, así como el objeto a manipular, .será ésta fuerza del cilindro inferior, la que se calculará en primer termho, con la intención de determinar el peso máximo que pueda soportar, el brazo manipulador electroneumático.

'1

I

Como conocemos el diámetro del émbolo del cilindro, el cual es de 25 mm, se procede a encontrar su área, ya que según la fórmula para encontrar la presión nos dice que:

1

I Presión = Fuerza

Area

A = d 4 ' I

I 3.1416 (0.025?

4

A = 0.0004908 m2

Conociendo el área del émbolo, ya en metros cuad#ados, y conociendo la presión de entrada del mismo (6 bar), se procede a encontra! la fuerza.

Despejando de la fórmula original la fuerza, queda de la siguiente manera:

Presión = Fuerza Area

Fuerza = Presión entrada X Area !

Fuerza = (6 bar) (0.0004908 m2) I

I 1

'I 43

transformando bar a Newton I h2 .I

1 bar = lo5 N I m2, por lo tanto: ''

6 bar ( I O 5 N I m2 ) I

1 bar

6 bar= 6 x lo5 N /m2

I Sustituyendo en la fórmula anteriormente iniciada queda: 8 1

F entrada = (6 X lo5 N / m2) (0.0004908 m2)

F entrada = 249.48 Newton.

1

Multiplicando el valor encontrado, por la constante 0.85 que corresponde al Factor de diseiio, se tiene:

h ( 294.48 N) ( 0.85 )

I F entrada = 250.308 N.

Igualando Fuerzas de Entrada y salida

Se supone que la fuerza de entrada, debe de ser igual:? la fuerza de salida, o sea al peso total del conjunto de brazos y accesorios, que moverá el cilindro en cuestión el cual se calcula. Esto es que F1 = F2 1

,I

I

'I 44

BRAZO ELECTRONEWMATICO CAAD-Memtronrco

Datos relativos al peso de los elementos: . .

1

Brazo 1 = 2.401 Kg

I Brazo 2 = 1.541 Kg

2 Cilindros neumáticos = 1.066 Kg Garra neumática = 0.442 Kg

Estableciendo finalmente la igualdad, se observa lo siguienie:

F1 = Peso brazo I + Peso brazo 2 + Peso de cilindros +, Peso de garra + W de Prueba 'I

F1 = 2.401 + 1.541 + 1.066 + 0.442 + W d e Prueba

I

F1 = 5.450 Kg + W de Prueba 'I

Despejando W de Prueba, nos queda: .I

W de Prueba = F1 - 5.450 Kg \ I

W de Prueba = 250.308 N - 5.450 kg

transformando 5.450 kg a Newton

1 ( 5.450 kg ) ( 9.81m / seg2 )

W de Prueba = 53.464 Newton.

I

I

transformando finalmente los Newton a kg. ,

[ 53.464 N ) ( 9.81 m /s2 ) 'I

I

W de Prueba = 5.449 k q

El peso a manejar, no sobrepasa los 0.5 kg. Razón por I la cual, el brazo tendria la capacidad de levantar, aproximadamente diez veces más en promedio. Todo esto nos brinda un gran margen de seguridad, para el accionamiento de las piezas de prueba. 'I

2.2.5. Cilindros neumáticos. .I

Se seleccionó el cilindro CD 85N25 - 80C - 13, de l a marca S.M.C. Por ser este, el que más se apegaba a las necesidades del proyect?; esto es, sus medidas corresponden casi exactamente, a los requisitos de los brazos superior e inferior.

11

Según tablas del fabricante, estos cilindros tienen cadacidad de accionar una carga de 20 kg aproximadamente, y en nuestro caso particular, el peso mayor que soportará el cilindro que accionará el brazo inferior, en suma con el superior, no rebasan los 4 kg, queda claro entonces que el cilindro, tiene capacidad suficiente para accionar la carga correspondientemente asignada. Ver anexos.

,I

; 2.2.6.Garra Neumática.

Pertenece a la marca S.M.C. Designación: MHQ2 - d5D. Fue seleccionada, por tener sus dimensiones, próximas a la necesidad del proyecto. Es importante hacer. hincapié, en que se modificó la entrada del aire, a'ldicha garra. Esto fue necesario, debido a que las entradas originales de aire, no;!perm¡tían alimentar et mismo, por encontrarse estas muy cerca de las paredes del Srazo superior. 'I

Se tapo las entradas originales, con prisioneros de tip? allen. Así mismo, se le abrieron otros agujeros, para alimentar la garra por la pa'rte superior e inferior, realizándosele la cuerda, con machuelo de 5 mm. Ver anexos'!

:I

2.3 Fabricación de los elementos.

Una vez que se había autorizado nuestro proyecto, procedemos a dibujar un croquis En e' cual se el brazo en conjunto, es d& un isométrico, en el. cual podremos tener un panorama general de todo el brazo ':en común, A partir de este bosquejo, realizamos un consenso de piezas que podrían necesitarse, para llegar a fabricarlo finalmente, tratando de ser lo mas objetivo posibl&

Así posteriormente, pasamos ai área de CAD CAM, 'Para elaborar los dibujos que finalmente emplearíamos para fabricar en forma especibca las piezas de nuestro prototipo, los cuales relatamos su proceso de fabricación eniforma breve.

I 1 .- Base principal.-

Se fabricó con ángulo de tipo estructural de 3/4 por ,$/8 pulg, se procedió a unir las piezas que forman esta base con soldadura eléctrica 6013, con diámetro de 3/32 pulg. Se inicia el proceso con el corte del perfil, con arcoily segueta, realizándole un rebajo a dos de las cuatro piezas, que formarían los cuadroslbásicos, superior e inferior, esto es con la finalidad de poder ensamblar perfectamente ¡'os dos perfiles y formen un ángulo de 90'. Una vez que ya teníamos los dos cuadros basicos, procedimos a cortar las piezas que determinarían la altura de nuestra base. Con el auxilio de escuadras fijas de 90°,así como de pinzas de presión y prensas varias, sellprocedió a unir las piezas, mediante la soldadura eléctrica. Ya concluido el proceso de soldadura, se verificó el escuadrado de la estructura, mediante el método de las 'biagonales, así como con

I

Una vez concluido el proceso de soldadura, se pfocedió a desaparecer el material sobrante de ésta, mediante el empleo de una esmeiladora manual, empleando para este proceso el disco abrasivo para desbaste de metal mca Auxtromex clasificación 115 x 6 x 15.8 mm. Este proceso se realizó con la intención de mejorar la apariencia exterior del modelo, así como para poder asentar correctamente la placa superior, la cual asentará directamente sobre esta base, razón por la cual se necesitaba que su superficie, fuera lo suficientemente confiable para ase$tar dicha placa.

La resistencia mecánica del angular empleado en la fabricación de.la base es de aproximadamente 30 O00 Lb / pig'.

El piso de esta base está formada por lámina de acero negro de 118 pulg de espesor, preparada de tal manera que encajara perfectamente en el fondo de la estructura, y unida a ésta también mediante soldadura eléctrica 6013. Esta placa lleva unida a ella los tornillos, que sirven de corredera para lograi\en tensado manual de la cadena de transmisión de fuerza, los cuales tienen una medid& de 10 mm, y quienes en combinación con sus tuercas y arandelas de presión, logra4 la fijación ,confiable, una vez tensada la cadena, del conjunto del soporte del motor y reductor.

!

ayuda de las escuadras de 90'.

il

. ' I

BRAZO ELECTROhícUMA rico ' 1 CNAD-Meco~rónico I

2.- de apoyo para motor y reductor. .;

I Se fabricó con lámina de acero negro de ¡/8 pulg de espesor, se procedió a realizar el doblez, en la maquina Dobladora de lámina de ia institución. En la fresadora convencional se realizaron las placas inferiores, las cuales corren alrededor de 10s tornillos estacionarios, soldados en el piso de la base de apoyo. Se empleó para ia fabricación de estas placas inferiores, un cortador vertica!l de dos filos de 10 mm de diámetro. Una vez terminadas las placas anteriores, se soldaron éstas a la "U"

previamente preparada en la Dobladora, ubicando estas piacas en la parte inferior del soporte de apoyo. Esta base lleva también integrado u4 dispositivo mecánico para lograr el tensado de la cadena, el cual consiste básicamente, en una tuerca de 10 mm, soldada al centro del soporte, la cual en combinación con u; tope, al ir girando el tornillo de ajuste, dentro de la tuerca anteriormente mencionada, se va obteniendo el tensado necesario, Finalmente cuando se ha tensado la cadena, urna tuerca asegura la fijación del tornillo de ajuste, para evitar que pueda aflojarse el dispositivo.

Sobre esta base irán montados tanto el reductor como el motor, por tal motivo, se le realizaron en su parte superior, los agujeros para fijar los 'anteriormente mencionados motor reductor, siendo estos agujeros de 7 mm. Para poder fijar los dispositivos anteriores, fue necesario, el realizarles rosca a los mismosj la cual resultó ser de tipo métrico de 6mm. La realización de las cuerdas se llevó! a cabo con el Machuelo correspondiente. Finalmente la unión del soporte con el mÓtOr Y el reductor se lleva a cabo mediante tornillos de tipo Allen de 6 mm, los cuales entran Por la Parte inferior del soporte, y ajustan en la cuerda realizada tanto en el motor Coho en el SoPorte.

' \

3.- Cople de transmisión motor reductor. 'I

El material con que se fabricó este cople fue de Nylamite. Anteriormente se habían fabricado embragues de dos piezas (hembra y macho?, tanto de acero, como de nylamite, sin embargo con ninguno de los dos se lograba una transmisión confiable y silenciosa. 'I

Con el empleo del cople de una sola pieza de nylamite, J logramos finalmente

'I . , I

obtener una tracción confiable y silenciosa. I

Se realizó su fabricación en el torno convencional de la institución. Finalmente se llevó al taladro para realizarle los agujeros para alojar los tornillos opresores topo Allen, los cuales fueron roscadoc posteriormente, con Machuelo métrico M 6 de 1 mm de paso.

I

I ' 8

CNAD-Mecairónico ' I 4 BRAZO ELECTROh'EUWATlCO

I it 1

.! I 4.- Conjunto de baleros.

Está fabricado Con acero col1 rolled blasificación 1018. Consta básicamente de un cilindro hueco, Preparado en su interior de tal manera que pueda alojar dentro de él a los dos baleros cónicos que sostendrán al bje principal.

Su fabricación se lleva a cabo e i el torno convencional de la institución. Y teniendo el balero cónico seleccionado, unldiámetro exterior de 52 mm, se decide darle a la caja que alojará finalmente el balero, un ajuste de' tipo K 6 (SKF) Se tomó la decisión por este tipo de ajuste, debido la que por la fdrma de instalar los baleros cónicos, resulta que al apretar la tuerca delajuste, los mis4os se autoaprietan contra el eje principal, haciendo aún más fiable el ajuste final. Teniendo una tolerancia para el ajuste de 0.010 mm, resulta finalmente el diámetro interior para el ajuste de la siguiente manera

!I

I 'I

! I Diámetro nominal del balero = 52 mm

I Diámetro interior maquinado = 52.000 mm - 0.010 mm

I Diámetro interior final = 51.99 mm. 1

A 1; hora de realizar ei mandrinadq, se le dejará'lun escalón interior con la

Una vez terminado el maquinado, sehlevó'a la prensa hidráulica, Para. introducir

Se fabricó también una arandela de a$riete para ajustar este conjunto de baleros.

I t

,

! ' I

,I finalidad de que sirva de tope para ambos baleros.

la taza donde correrán los baleros propiamente ~

I li

5.- Eje principal I

il 1 11

está construido de acero col1 roll 1018; en-el extremo tiene una galleta de 5mm de espesor, con agujeros roscados,. los ciaies transmitirán el movimiento hacia el soporte de los brazos, mediante tornillos de tipo Allen de 6mm 11 de diámetro.

Tiene cuatro escalones: El primero es para el top? del balero superior. El segundo resulta ser para alojamiento de los ?aleros. El tercei; escalón es para la cuerda métrica fina de 6mm con paso 1 mm. Finalmente el cuarto escalón, está preparado para recibir la catarina de 28 dientes, así corn10 el disco para el encoder.

I 'I

1: I 1

! !

'I i I I

49 I 't

1 CNAD-Mecotróntco I

BRAZO ELECTROhEUUATICO

I/ El tipo de ajuste dado a este eje, fue del tipo K 6, es deciC.: lleva una tolerancia de 0.010 mm de material sobrante en el eje. Siendo luego entonces factible de ajustarse en prensa hidráulica. I

El tipo de rosca que tiene este eje, es: rosca métrica M6 de paso fino, teniendo para SU

fabricación los siguientes valores:

I Datos conocidos '

Diámetro nominal del tornillo = 16 mm

Paso de la rosca = 1 mm.

Profundidad = p (0.6495)

Profundidad = 0.649 mm.

Diámetro de raíz de la cuerda = diam ext - 2 prof.

Diam. raíz = 16 mm - 2(.649)

Dia. raíz = 14.712 mm.

I

I

II

1

I Es importante el aclarar, que durante la elaboración de la cuerda, por tener ésta

una profundidad muy pequeña, se tuvo la necesidad de ir dando pasadas con muy poca profundidad de corte, 0.1 mm a 0.05 mm.

Seleccionamos una tuerca de tipo de castillo, con la finblidad de poder asegurar \ en conjunto con una chaveta pasante

:I 6.- Disco ranurado para encoder de eje principal

Está fabricado en aluminio el espesor del disco canurado es de 1.2 mm aproximadamente. Su cuerpo principal, esta preparado pdra I! alojarse en el eje de transmisión, mediante prisionero Allen de 6mm.

Su fabricación se llevó a cabo en el torno convencional, dentro de la institución, una vez concluida la operación de torneado, se procedió :\a llevarlo a la fresadora convencional, con la finalidad de realizarle las ranuras para el sensor o contador encoder.

I

/I

,I

!I , El numero de ranuras que se eligió, fue de 120, teniendo de esta manera una

~

relación de 3 grados por cada ranura 360 I 3 : 120.

- . Con estos datos, se preparó el cabezal divisor universal para montarlo en la

fresadora, y realizar finalmente el maquinado de las ranuras. I

1

Calculo de la relación de división, ,

De acuerdo a las divisiones que habían determiqado :I previamente (120). La relación se establecerá de la siguiente manera: 'I

Re1 de división del cabezal = 40 a 1 .

Num de divisiones a fabricar = 120. 1

Establecimiento de relación = 40 I 120.= 4 I 12 '!

Se encuentra que la relación final resulta: 4 espacios;, en la circunferencia de 12 agujeros. Sin embargo, como nuestro plato no tiene circunferencia de 12 agujeros, multiplicamos la fracción por 2 para encuadrarla en 24, cirtunferencia que sí tenemos en nuestro plato ranurado, quedando como a continuación se observa:

'I

L 4 / 1 2 X 2 = 8 1 2 4

de esta forma la relación final para poder maquinar las ranur? queda así:

8 espacios en la circunferencia de 24 agujeros. Procediendo I, entonces a ajustar el compás del aparato divisor para tal relación.

Como el diámetro del disco (70 mm) no permitía un nbmero mayor de divisiones, que 120, nos vimos en la necesidad de emplear un cortado;! de cola de milano de 45', teniendo que inclinar la cabeza de la fresadora a 22.5',det carácter negativo, con la finalidad de compensar el ángulo, y dejar la punta del cortador al centro del eje de corte.

AI cortador se le dio una profundidad de 1.7 mm, buscando con ello no debilitar

,I

,I

I

I

en exceso el espesor de la ranura. . .

7.- Placa superior. !

Para su construcción nos vimos en la necesidad de realizar el corte en bruto, con soldadura eléctrica, ya que la sierra para metales de la institu'ción no aceptaba medidas mayores, que el tamaiío total de la placa. !I

I Una vez cortada, se procedió a alinearla y escuadrarla en la fresadora. Aquí

mismo se le realizaron los agujeros pasantes con caja, para recibir en ellos los tornillos de fijación, los cuales son de tipo Allen. !

1;

Posteriormente fue llevada al torno, para rectificar sij cara superior, miSmO en el torno se le realizó el agujero central, el cual dará alojadiento al conjunto de baleros. ,Esta unión placa superior conjunto de baleros, irá Soldada Eon soldadura eléctrica 6013,

1

.! 8.- Soporte de brazos.

Como anteriormente Se dijo, es una estructura fo:lmada por lámina de acero negro de 118 pulg. Se inició su fabricación, cortando la lámina con segueta, posteriormente se llevó a la fresadora para alinear y'llescuadrar las placas que finalmente lo formarían.

Una vez que teníamos las piezas individuales, procedimos a soldarlas, para dar forma finalmente a este soporte o botita. Ya terminada la estructura, se procedió a realizarle los agujeros para el buje de articulación así c o d para el pasador de apoyo

Finalmente se le realizaron los agujeros de la parte 'inferior, los cuales servirán

9.- Brazos superior e inferior.

El proceso de fabricación de estos brazos, se llevp a cabo de la siguiente manera: Primeramente se realizó el corte del material, con segueta, con la finalidad de habilitar el mismo para proceder a realizar el trazo sobre el metal. El trazo se llevó a cabo sobre el metal, según el método tradicional, es decii't entintando la pieza para proceder a trazar sobre él los contornos que delimitarán la firma final de la pieza. Una vez terminada la operación de trazado, se punteó el contorno con auxilio del punto de golpe y martillo.

Como los dos paños que componen cada uno de los brazos; resultan ser exactamente iguales, se les realizaron dos barrenos a cada uno con la finalidad de realizar con ellos un -par', mediante la unión con tornillo y tuerca, de esta mbnera poder maquinar las dos piezas a la vez. Así mismo se le realizaron los agujeros que servirán para que pasen por ellos los ejes de articulación de los mismos brazos.'l

I Una vez sujetas las dos piezas, formando una sola, se llevó a la fresadora para

quitar el material excedente y finalmente darle forma definitiva!a los brazos. Para darle el rebaje de material se empleó el cortador recto $e 10 mm de 4 cortes, así mismo al terminar de maquinar los brazos, se procedió a desmontar el conjunto, para darle una pasada con lima fina, para eliminar las asperezas II del maquinado en la fresadora.

.I

del brazo inferior. 'I

para unir este soporte al eje principal, mediante tornillos de tipo Allen de 6 mm. I

'I

I

Las costillas 0 separadores de las caras de los b'razos, fueron maquinadas en forma similar, es decir se les realizó el trazo sobre e\ metal, para posteriormente maquinarlo en la fresadora convencional, en condiciones similares se les realizaron dos barrenos para sujetarlos y poder fresarios de una sola pasada.

A la hora de realizar la unión de las caras con las castillas, fue necesario fabricar dos "bujes" separadores, que permitieran mantener la misha distancia de las costillas, con la finalidad de que no se "corriera" el conjunto a la hora de soldarlo. Ya terminado el proceso de soldadura, se retiraron los bujes separabores, quedando ya unida totalmente la estructura del brazo.

Ya teniendo la estructura final del brazo, se fabricó'/en el torno, el bujebulón, el cual permitirá la articulación de los dos brazos, soldando éste al extremo del brazo.

Cabe hacer mención, que el eje inferior del brazo, pdrmanecerá estático, es decir no tendrá movimiento, siendo el brazo mismo quien articulará sobre él. No así el eje superior, el cual si tendrá movimiento conjuntamente con el brazo correspondiente.

Sobre este mismo brazo, se le realizarán posteriormfnte los agujeros roscados, que fijarán a las chumaceras de pared, dentro de las cualec'lgirarán los ejes.

mismo procedimiento se repite para darle forma al segundo brazo, Únicamente

'I

9,

!I

'I ;[

' I

variando las medidas de cada uno de ellos.

10.- Chumaceras de pared.

Fueron fabricadas con aluminio,' en los tornos COnVe.ncionaleS de la institución. 11

1 I1 Se fabricaron 3 tamaños diferentes :

1. P I brazo inferior. I 2. P I brazo superior

3. P I la'garra neumática.

En el brazo superior e inferior se emplearon el mismo 6po de baleros: Rodamientos rígidos de una hilera de bolas, con la siguiente tesignación: 627-2rs1, los cuales tienen las siguientes dimensiones:

I diámetro interior = 7 mm

diámetro exterior = 22 mm

espesor = 7 mm

cap de carga dinámica = 3.5 k n

masa = 0.012 kg

I

I

1

BRAZO ELECTRONEUMATICO CNAD-Mecorronico

Se elige Para estas chumaceras un ajuste de interferencia de tipo: f n2, el cual corresponde a un ajuste de interferencia estáddar a.n.s.i.. B 4, 1 (1). Considerado este como un ajuste de impulso medio de propósito general. Este ajuste nos recomienda una tolerancia de 0.002 pulg de interferen2ia. Lo que traducido al sistema métrico nos arroja: 0.002 x 25.4 = 0.050 mm. Tradficido finalmente ai maquinado de la caja para alojar dicho balero, quedará de I'a siguiente forma:

Diam ext de balero = 22 mm ,!

Tolerancia de ajuste = 0.050 mm

Diam final de caja = 21.95 mm. :

Jj

I[

'I

En la fabricación de las chumaceras correspondientes para la garra neumática, se emplearon baleros un poco más pequeños, teniendo la sibuiente designación: 607 - Z, los cuales tienen las siguientes dimensiones

I Diam interior = 7 mm

I

Diam exterior = 19 mm

Espesor = 6 mm

Por esta causa la medida de la caja para alojar el baleio, variará de acuerdo, con la medida del diámetro exterior del propio balero, bajo la siguiente forma:

II

Diam ext del balero = 19 mm

Tolerancia de ajuste = 0.050 mm I

I Diam final de caja = 18.95 mm

Ya terminada la fabricación de las chumaceras de pare,!, se procede a realizarles los agujeros, los cuales serán mediante los cuales se fijarán éstas a los brazos. Los agujeros que llevarán cada una de ellas serán 4, repartidosl/alrededor de la superficie preparada para ello. Finalmente se fijarán éstas a los brazos: mediante tornillos de tipo Allen de 4 mm, arandela plana y de presión. '!

I 1 .- Ejes de articulación de los brazos. (dos piezas)

Fueron fabricados con acero inoxidable. Poseen un diámetro mayor de 8 mm, para penetrar en los bujes preparados para ello. El diámktro de los baleros, fue preparado de acuerdo también al ajuste FN 2,Codigo A.N."S.I. correspondiente a un ajuste de interferencia, quedando de la siguiente forma en diálmetro final de maquinado del eje.

.i

.lI. . . I

BUZO ELECTRONEUh4ATlCO . . CNAD-Mecatrónrca !I I . I/

Diámetro int del balero = 7 mm

Tolerancia de ajuste = 0.050 mm

Diam final ext de eje = 6.95 mm

Finalmente el eje termina en un diámetro de 6mm, el cual corresponde a una cuerda métrica del mismo diámetro, con valor de paso igual a 1 mm. Consideramos que es importante hacer mención que estas cuerdas se realizaion también en los tornos de la institución, presentando un grado considerable de difidultad, principalmente, por la necesidad de realizar un diámetro menor de entrada para la propia cuerda, es decir, se maquinó un cuarto diámetro de 4.5 mm aproximadame\te, representando esto, un diámetro muy pequeño, para poder maquinarse entre puntos.

Calculo de la cuerda de 6 mm. Datos

I

Diámetro nominal = 6 mm

Paso del tornillo = 1 mm

Profundidad = p (0.6495)

Profundidad = 1 (0.6495)

Profundidad = 0.6495 mm

'I

Diam de raíz = diam ext - 2 (profundidad)

Diam de raíz = 4.701 mm

I

!

Se debe hacer mención en este punto, que debidola la extrema esbeltez del diámetro de roscado (6 mm), se dificulta en grado sumo la reblización de la cuerda en el torno, ya que si se le da más profundidad de la debida, se! corre el riesgo de que se monte la pieza roscada sobre la herramienta de corte. Esto quiere decir que solamente fue posible darle pasadas de 0.05 mm de profundidad, y en ocasiones de menor magnitud. Junto con estos ejes, se fabricaron también los bdjes- arandelas, también de acero inoxidable, los cuales servirán para ajustar los balecos al eje, este ajuste se logra, mediante tuercas de seguridad de 6 mm.

I

I

'I 55

BR4ZO ELECTROIVEUMATICO CNAD-Mecorronrco

12.-Pasadores de sujeción de los cilindros neumáticos, (dos piezas)

Su fabricación se llevó a cabo en los tornos del 'plantel, poseen un diámetro exterior de 8 mm, así como rosca en su extremo de 6 mm. En su extremo contrario tienen elaborada una cabeza, a la cual se le realizó un rAbaje en la fresadora, con la finalidad de poder manejarse con una llave española de 8 mm. La cuerda de su extremo se realizó en el torno convencional de la institución. I

I

13.- Tuercas para los pasadores de sujeción de los cilindros. (dos piezas)

Fueron elaboradas con acero inoxidable, en el tosno de la institución. En su interior tienen realizada una rosca de tipo métrico de 6 md, dicha rosca la fabricamos con Machuelo, debido principalmente al diámetro tan pequeño para realizarse en el torno, Se le realizó un rebaje similar al realizado para' el pasador anteriormente

misma forma

'I

enumerado, con la finalidad de que en sus dos extremos,del I pasador se observe la

14.- Bujes en (t) para sujeción de cilindros. (dos pieze)

Fueron fabricadas con acero col1 roll 1018, uniendo.'con soldadura eléctrica las realizándole una pequeña

Precisamente a esta pieza se le encasquillaron dos $ies de bronce fósforado a cada extremo de la misma, con la finalidad de reducir al maxiyo posible la fricción.

La pieza que queda en forma vertical, se le realizó rosca interior de tipo especial de 10 mm de diámetro por 1.5 de paso; auxiliándonos paia ello de un Machuelo de acero al carbón, con las medidas correspondientes. Esta 'Iosca sujetara el extremo roscado del vástago del cilindro neumático, el cual tiene eh su extremo, una cuerda similar de tipo exterior.

Una vez terminado el proceso de soldadura, se lei'esmeriló para borrar las imperfecciones y resaltos de la soldadura.

15.- Bujes separadores sencillos para sujeción de cilindros. (cuatro piezas)

Se elaboraron con bronce fosforado dentro de la institución, con un diámetro interior de 8 mm, y un diámetro exterior de 15 mrn. La finalidad de estos bujes, es en primer término, servir como separadores para centrar korrectamente el cilindro neumático, al centro del brazo, y en segundo término reduzir la fricción que pudiese generarse, durante la articulación de los brazos.

li

dos piezas básicas, preparando previamente una de "boca de caballo", la cual se ajustó contra la pieza que queda.rá en forma horizontal.

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I !j

I I

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N i

CNAD-Mecoirónrco BRAZO ELECTRONEUMATiCO

I

16.- Discos ranurados para encoders, para articulación de los brazos. (dos piezas).

Ambos fueron fabricados con aluminio. Poseen un diámetro de 50 mm en el área de la sección ranurada, teniendo un espesor de aproximddamente 1.2 mm. Su cuerpo central, está preparado para alojarse en el eje principal, mkdiante tornillo opresor Allen. su elaboración se llevó a cabo en el torno convencional, procediendo posteriormente a realizarle las ranuras en la fresadora, auxiliándonos del apdrato divisor.

El numero de ranuras que se le fabricaron fue deli60 a cada uno de ellos. Es importante aclarar que el diseño de cada uno de estos disdos es diferente, ya que cada uno de ellos, aunque cumplen el mismo cometido, las'/condiciones en las cuales trabajarán, son diferentes, por ello es que su forma es algo 'diferente.

El disco de la parte inferior, esta maquinado de tal forma que se ajustara a la chumacera de pared del brazo inferior, quedando sujeto a ella, por medio de un tornillo

El disco de la parte superior, está fabricado de tal forma que queda sujeto al eje

'I

'I ,! -

II prisionero Allen. I

'I

J de articulación, mediante rosca de 6mm.

I Calculo de la relación de división.

Re1 de división del cabezal = 40 - 1

Num de divisiones a fabricar = 60

I Ni 'I

Establecimiento de la relación = 40 I 6 0 = 4 16 \

Se encuentra finalmente que la relación queda así: cuatro espacios en la circunferencia de 6 agujeros. Sin embargo como no tenemos Circunferencia de 6 agujeros, se tiene que encuadrar, en alguna circunferencial'de agujeros que exista en nuestro disco ranurado, procediendo de la siguiente manera: ,I 'I

4 I 6 x 4 = 16 I 2 4

quedando finalmente la relación de división de la siguidnte !I manera:

16 espacios, en la circunferencia de 24 agujeros. 1

16.- Ejes de sujeción para la garra neumática. 1 '.

i

./I

Fueron fabricados con la intención de sujetar la garra neumática, para unirla al brazo superior, mediante chumaceras de pared, las cuales permitirán que la anteriormente mencionada garra gire.

I

Su fabricación se realizó en el torno convencional. La parte saliente en forma de "T "se realizó en la fresadora. La unidad final entre esto: ejes, y el brazo superior se logra mediante tuercas de seguridad de 6 mm. 'I

La cuerda de 6 mm exterior se realizó también en el torno convencional de la institución.

17.- Bujes separadores de sujeción de garra neumáti+a.

Fueron fabricados en bronce fosforádo. Su cometidoiibásico, es el de centrar

18.- Tuercas de sujeción para la garra neumática.

Fueron fabricadas de manera similar que las tue!Fas que aseguran los

'I la garra, así como la de permitir que el giro de la garra sea lo más centrado posible.

11

'! .:I

pasadores para sujeción de los cilindros. (ya mencionadas anteriormente). 1 '1 I

I 2.4.- Ensamble.

El ensamble da inicio con el acoplamiento del motor;,al soporte del mismo, mediante tornillo y tuerca. Posteriormente, se monta éste mptor y el reductor, a la base fabricada para tal fin. Ya unido el conjunto motor reduFtor - base soporte, se monta este conjunto, al piso de la base principal, lo cual se logra, mediante tornillo y tuerca de 1 O mm..

El motor se acopla al reductor, a través de un cop(? de nylamite, siendo fijados ambos, mediante tornillo opresor'de 6 mm. Posteriormente se adapta a la salida del reductor, la catarina de 14 dientes, la cual está &jeta 'I mediante tornillo

'1

opresor de 6 mm. I

AI conjunto de baleros se la acoplan éstos, previamente lubricados, así mismo se integra a este grupo, el eje principal, fijándolo al. conjunto, mediante su separador y tuerca de tipo castillo. Se debe de graduar el apriete de los baleros, con la finalidad de que no se engarroten por el exceso del mi+\mo, sino al contrario, permita el libre giro del eje, sin tener juego alguno, Ya instalido el eje principal, se le adapta a este, el disco ranurado para el contador del yncoder, así como la catarina de 28 dientes, ambas fijadas mediante tornillo prisionero de 6 mm.

11 .l.

CNAD-Mecotronico I BRAZO ELECTRONEUMA TIC0

I

Posteriormente se unen las catarinas de 14 y 28 dientes, mediante la cadena respectiva, la cual se asegura, a través de,su candado'ly seguro. Ya unidas las catarinas, se tensan el conjunto, mediante el-dispositivo tensor que se encuentra en el Soporte de apoyo del motor - reductor,

A la galleta del eje principal, se monta el soporte de los brazos, a través de tornillos de tipo allen de 6 mm. A este soporte de brazos, se adapta el brazo inferior, por medio del eje fabricado para tal fin, inmediatamente sd adapta al brazo inferior, el superior, por medio-de su eje correspondiente. Ya instalados los brazos, se les incorporan los cilindros neumáticos, fijándolos mediante 18s accesorios diseñados para tal fin. A continuación se monta la garra neumática al brazo superior, asegurándola con su dispositivo correspondiente. Se adaptan a los ejes de los brazos, los discos ranurados para los encoders, estando sujeto uno, mediante rosca de 6 mm, y otro, mediante tornillo opresor allen de 4 mm. iI

I Finalmente se instalan las mangueras para la alimentación del aire, así como

la conexión de estas hacia las electroválvulas. Una v q montado el sistema mecánico, se procede a la instalación de los dispositivos elytrónicos 8 contadores, limit switch, etc., para proceder posteriormente a la etapa de, programación.

I I

11 2.5.- Mantenimiento.

En la detección de fallas comunes en la industria, se encuentran dos

a).- Obsen/aciÓn de los síntomas del problema, Por el encargado

:I principios básicos a saber: l

I, del mantenimiento, empleando en ellos SUS sentidos básico?;

I/

1 _ _ Con SU vista determina si existen partes dañadas, 0 bien fuera de Su !I sitio correspondiente. !

2,- Con la ayuda de SU tacto, puede determinar si la temperatura CorreSPonde 81

no a la que normalmente trabaja

3.- Su olfato le auxilia para determinar alguna parte o elemento quemado. ;I 4.- Con su oído, él puede detectar algún ruido o i/vibración extraña de

b).- El segundo principio se basa en apoyarnos en la información que la cual se pueden determinar las incidencias

algún elemento del mecanismo

pueda contener la bitácora, con más comunes de fallas. I

BRAZO ELECTRO,YEUMATICO ; 11

I Técnicas generales para la detección de fallas.

l.

1 .- Función del sistema. Aquí se aísla el problema, se compara lo que está haciendo con lo que

debe hacer. J

Identifica la causa exacta del problema. I 2.- Medición de voltaje y resistencia. I

,I I

3.- Trazado del flujo de potencia. Intentando ubicar un dispositivo particular, p&r ejemplo: un motor o

una resistencia. ;I

11

4.- Sustitución. 'I los elementos sospechosos. 'I

Se emplea para asegurarse de que el problema real, se encuentra entre

Elementos que debe de poseer la persona encargada del mantenimiento.

prácticos, que le permitan identificar con facilidad relativa algún problema.

'I 1.- Debe de contar con buenos conocimientos! tanto teóricos como

I

2.- Conocer perfectamente que hace y como funciona el equipo del cual, él es el responsable.

I

3.- Manejar adecuadamente las herramientas ,, empleadas en el mantenimiento.

4.- tener experiencia en el manejo de equipo de medición 11 y prueba, por

En el área eléctrica, multímetros, osciloscopios, etc. ~n el área mecánica, micrómetros, verniers, etc.;:

ejemplo:

5.- Saber emplear correctamente: I

a) Dibujos y diagramas, tanto mecánicos como eléctricos. b) Emplear manuales del equipo. 'I

CNAD-Mecetrón,co BR.4ZO ELECTRONEUMATICO

'I

'! El mantenimiento del brazo manipulador electroneumático, resulta en verdad

muy sencillo, ya que sus componentes de tipo mecáni60, están disenados para desempeñarse en condiciones de trabajo muy superiores!¡a las que en verdad esta sometido, por ejemplo: los baleros de tipo de rodillos cónikos, soportan cargas muy por encima del peso de todo el conjunto de brazos, dandol'con ello un gran margen de seguridad. Así mismo los baleros que soportan los ejeslde articulación y la garra neumática, alcanzan velocidades muy por debajo del rango para el cual están diseñados dichos baleros. Sin embargo se da a continua{ión una sugerencia para darle mantenimiento a los dispositivos que conforman el prototipo.

Mantenimiento mecánico del equipo.

1.- Checar apriete de los tornillos opresores, con /:la intención de que no ,I

'I patinen los dispositivos en los sistemas de transmisión.

'I 2.- Revisar el nivel de aceite del reductor cada 3 , t meses, para evitar la

fricción excesiva entre la corona y el sin fin. I

'I

'1 3.- Checar el ajuste de los baleros cónicos cada 3 meses, con la idea de evitar en lo posible el juego del conjunto de brazos.

4.- Cambiar la grasa del conjunto de baleros cónipos, I aproximadamente cada 5meses.

I

I 5.- Lubricar los pasadores de sujeción de los cilindros, aproximadamente cada mes de trabajo.

,

6.- Ajustar los contadores de los encoders, cuando así'lo requieran estos

.I

Nota : los baleros empleados en los ejes de articulación de los brazos y la garra, vienen sellados, es decir, que no requieren lubricación!!

BRAZO ELECTROI\'EUMATICO

81

CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS.

Las aplicaciones que podría tener este prototipo, sOf las siguientes:

i 'I Realizar practicas de control electrónico. Practicas de control neumático. Realizar practicas de control mediante PC, utilizando como base el lenguaje C.

I\

I Se puede mejorar la exactitud de posición del brazo, empleando un reductor más grande y con menos juego, combinado con el empleo de bandas y poleas dentadas, en lugar de cadena y catarina. I

' I

' \

Por lo que respecta a la posición del vástago, en sitios intermedios de su carrera, esto es posible lograrlo, empleando cilindros con freno. Nolse logró conseguir este tipo de cilindro, principalmente, por el tiempo de entrega ?de los mismos, por los .proveedores los cuales no ofrecían una garantía en ello. Par otro lado el precio del cilindro con freno es muy alto, comparativamente con el ':tipo de cilindro que se empleó en el prototipo. i

, \

Se podría aligerar los brazos, sin embargo, ésta reducción de peso debe ser controlada, para evitar se precipiten los cilindros en su cai'yera. En lo referente a este punto, presentó problemas, para detener la carrera de,' cilindro, al final de la misma, golpeando fuertemente. Se trató de eliminar un, poco este gOlpete0, agregando resortes, y topes mecánicos, en el giro del brazo inferior.

'I

Pensando directamente en el peso del conjunto en total del brazo, fabricado en acero, este podría ser reducido significativamente, emRleando aluminio, sin embargo éste, por el medio de fijación, no ofrecería la rigidez que soportara los movimientos violentos de los cilindros, desajustándose periód'icamente sus partes.

11

1 '1

Después de realizar practicas con el brazo, se piensa que una base principal, más robusta, podría darle mayor estabilidad al conjunto.

En la fabricación de los discos para los contadores de 18s encoders, (discos ranurados). se requiere un cortador de tipo cola de milano;\ con un ángulo más pequeño de 45'. Con la finalidad de lograr una mayor cantidad de divisiones en el disco, lo que se reflejaría, en una mayor precisión del movimieho.

I/ I

I

I

! BRAZO EIECTRONEUMA 1iCO

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I

CNAD-Mecoirónico BRAZO ELECTRONEUMATICO

'I 1

!I

Apéndice 1 11

Dibujos Mecánicos I I

'I

., . 11.999- 15.001

19.999-40.001

1 .099-3 .101

/ O

O O

O

119 999.210 O01 r 2.99-1.01, 19.99-40.01

. .

'!

I

rc 116.999-111.001

I I 56 I :9k90011.001~ 16 .999-51 .001

y - - 6 1 . 0 9 - 6 1 . 1 1 I, - 16.994-11.001

69.g99-10.001

5

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6 i 9 . 6 51

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11 499.11 I O 1

1 49.999-5P.OOl

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O

Apéndice 2

Dibujos Esquematicos

de los

Circuitos Electrón ¡cos ' I

c - .

~. .

I ,

I

CNAD-Mecorrónrca BRAZO ELECTRONEUMATKO

'!

Apéndice 3

Especificaciones

de

Cilindros Neurnaticos

I

I

C

8 10

12

16

20

25

. . . I

400 400

400

400

1 O00

1 O00

10. 25, 40, 50, 80, 100 I¡

10. 25. 40, 50, 80, 100 .: 10, 25, 40. 50, 80, 100, I

10, 25, 40. 50. 80, 100, # ' 1'25, 160, 200

10, 25. 40. 50. 80, 100 j r 125.160,200,250, 300 , 10, 25. 40, 50. 80, 100 !!

125,160,200,250,300

125. 160,200

85

mbolo

Estandar

(s610 montaje tipo E)

onlaje Diámetro Carreras Ver tabla. Ver tabla.

'5 I Tipo de montaje para detector magnetico

i i

l i Arnoriiguacion

:! Elastica Neumática

Ejecuciones Es eciales

de.larga vida

Effective Holding Force

Holding from outside

Holding from inside

L:HOlding p ~ m l lenglh(mrn)

Guidelines lor The Selection o1 Air Chuck Model with Respect to Component Weight

eSelection of the correct model depends u w n the component weight. the coefficrent of friction between the chuck attachment and the component, and their respective configurations. A model should be selected with a holding force of 10 to 20 times of the component weight. elf high accelleration. high decelleration or impact are encountered during component transportation then a further margin of safety should be considered.

Double actlng iype

dHOZ-GD(Oulside holding lorce)

0.4

g 0.2

0.1

O-+-+-. Holding wlnt Límm)

MHü2.6D(lnside holding lorce) ~

Holding mint Límm) __

IHO2-I60

Holding p in t Limm) I MH02.20D

I Holding Wint L(mm) l

o

Sotii13 MI 141.' : l ' i i t i ~ l l ~ t l I i i I ~ i t i ~ i i l i L ~ ~ ~ l t t l r l l I Ic)lillllU 1~t i r l /Yk l t i i l~ l i l VIM

@ ! MHQ2-20D <D

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~ -. ~. ... th ~ 8.

n21~9':":'dep!h 1.5 .. I ~ '.

27.6C- ., r-- (Mounting thread)

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-!

~:: . ~1 m- I

. . -1

/ > ',. Auto switch mounting .6.2 \ groove (Included) 2-M5X0.8 thread depth 10; --- - - ..-I

(Mounting8thread)

l

~. (84.8) 4-M4X0.7

\... Finger Speed ,; k. adjustment needle 2

. .- (Finger opening port) ,!

411 using auto Switch, Ihroupn holes Canmt be "lied lm rnouniing.

. . . .._ ._

MHO2-6S MHO2-6SH

. Fluid

Double acting type Operating pressure Single Normally o?enVE

Symbol Double acting type/b6

Air __-- 6 6:1.5-6kgf/cmz!150-600kPal 010- P25:l-6kgf/cm21i00-600kPal

m6:3-6kgf/cm~1300-600kPaI

-

Double acting type/ 6 io- rn 25

- acting type zlosed i'i IO- 4 25:2.5-6kgflcm'i 250-600kPal -1 i___ -~ ~ .~ __

Ambient and fluid 1emPeratuie

Repeatability I¡

Max. operating frequency #!

Lubrication ! Action

(Note1 Auto switch(0ption) ,;

0-60 C

?O. Otmm

1üOc.p.m

No1 required

Double acting type. Single acting type

Solid state0 wire system, 2 wire system)

~___

-. __

-

-. -. ~~

Model

Action

Double acting type

- Normally open type

Single acting type

Nomally closed type

(NaWValue at a P m s s ~ e

!¡ (Notel) Opening stroke (NoIe2) Holding force (Included) Weight

Bole size

(mm) I (Effective) (kgf) (mm) (at) Model

Outside holding force: 0.34

Inside holding force:0.62

1 27

MHQ2-16D 1/16 35' 6 I 121

4.3 237 M H Q 2 - 2 0 D '20

M H 0 2 - 2 5 D ,825

4 MHQ2-6D .y6 1 MHf22-1OD [ lo 1.1 4 1 5 0

6.4 . 14 1 430 -

Outside holding force:0.19

force: O. 11 ! M H 0 2 - 6 S 6 Inside holding 4 1 27

MHQ2-10s :i 10 0,8 1 4 ¡ 50 MH02-16s . I6 ' MH02-20s :I20 3.4 10 1 239

M H Q 2 - 2 5 s 11 25 5.0 14 ! 433

M H 0 2 - 6 C

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I

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Inside holding

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MHQ2-16C

M H Q 2 - 2 0 C 1/20 1 M H 0 2 - 2 % j25 1 Of 5kglIcm2. lndicales:üo"ble acting lyw Iorce lrom inride and oy~pide. single

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Construction/Parts .- .. . List:Packing List ,

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Double acting typelfinger open condition Single acting type/Normally open type

Single acting type/Normally closed type

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Double acting typelfinger closed condition

.-

I

With auto switch

I Q

CNAD-Mecafrónrca BRAZO ELECTRONEUMATICO I

'I

Apéndice 4

Avance Cronolóhico

del

Prototipo. 'I

Id Nombre de tarea 1 BRAZO MANIPULADOR ELECTRONEUMATICO

octubre i noviembre i di

b 4 1 4 1 1 7 1 2 0 1 2 3 1 2 6 1 2 9 1 1 1 4 1 7 ~ 1 0 ~ 1 3 ~ 1 6 ~ 1 9 ~ 2 2 ~ 2 5 ~ 2 8 ~ 1 1 4 1 7 1 1 0 1 1 ?

2

Tarjeta Principal

Diseño de Gabinete

Actividades de Contro-b v

Miguel-Francisco 100%

iguel-Francisco 100% ~

Miguel-Francisco 100%

~

~ ~- ~~ ~

Miguel-Francisco 100%

3

4

5

6

7

8 .

9

10

11

12

13

14 -1 Miguel-Francisco 100%

-1 Miguel-Francisco 100% - Miguel-Francisco 100%

-1 Miguel-Francisco 100%

Miguel-Franclsco 100%

Miguel-Francisco 100%

Ensamble de tarjeta PPI

Disefio de lnteriaz de entrada

Diserio de contador Encoder

Diserio de Software 110

Pruebas de sohare 110 para motor y encoder

Diseño de lnteriaz de salida de CA (Electrovabulas)

Pruebas de'Hardwarey Software con electrOvalvulaS

Pruebas Neumalicas

DiSeRo de Tarjetas impresas

Contadores

Driver de motor a pasos

Tarjetas de potencia de CA

~. -

I 19 I Pruebas Mecanicas-Electrónicas

15

16

Tarjetas de Seriales de entrada

Tarjetas de Sefiales de salida

I I - Tarea resumida Proyecto: Fecha: 18/12/98

Hito resumido

Equipo No 4

20

21

Diseño de Soihvare de Control Mis

~

Actividades de Máquinas b 1

BRAZO MANIPULADOR ELECTRONEUMATICO

Id Nombre de tarea octubre i noviembre 1 4 1 1 7 / 2 0 1 2 3 1 2 6 1 2 9 1 1 1 4 1 7 ~ 1 0 ~ 1 3 ~ 1 6 ~ 1 9 ~ 2 2 ~ 2 5 ~ 2 8

22

23

24

.. ~~ ~ Fabiicación del eje principal =

-

raulio-Mario 100% Corte y elaboraci6n de base principal

Corte de Placa de acero

Planeado de placa de 12mm

raulio-Mano 100%

Braulio-Mario 100%

25

26

27

28

29

331 Elaboracion de brazos de robot

raulio-Mano 100%

raulio-Mano 100%

Braulio-Mario 100%

Barrenado de agujeros para sujeción

Fabncacion de cajas para cabezas de tornillos

Fabricación de caja de baleros conicos tipo rodillos a a

Fresado y Alineado de placa base con caja de baleros

Adaptacion del conjunto de baleros a la placa principal

raulio-Mario 100%

raulio-Mario iOO%

31

32

I 41 I Fab. de disco fresado para encoder

Fabricacion de separador de baleros y ajuste

Fabricacion de soporte de Brazos

1 42 1 Salida para compra de dos calarinaS

34

35

36

37

38

39

40

r%lio-Mario 1004

raulio-Mario 10

raulio-Mario ’

Fabricacion de chumaceras y bujes de bolita y de braz

Fabricacion de pasador y base de hombre y adaptacio

Montaje y Alineacion del conjunto de brazos y soporte

Fabricacion de soportes para motores

lnstaiacion de catarina y eje principal

Fab. de base de apoyo para sujetar motor y reductor

Fab. de coples de union de motor-reductor, montaje de

%

raulio-Mario 100%

, i Braulio-Mario 100%

Eraulio-Mario 100% I I - Tarea Resumen -4 Progreso resumido - Progreso - Tarea resumida

Hito + Hito resumido 0 Proyedo Fecha 18/12/98

Equipo No 4

._,__.._.y - op!wnsai osai6oid uawnsatl B eaie l *

aiuaiedsueii o3!i!iie u03 ozeiq-aseq ap opeiioj

3!uoipala-n!ue3aw -- lelo¡ uopei6a)u! a saieuu seqanid

ozeiq A oiqwoq ap opewoi3 A aseq ap opeiu!d

pe:, ua soque3au salqwesua A solnq!p ap uo!aeioqeig o9

oqwapne awiojui ap uopeioqeig 65

s 'sozeiq ap sauopelni!pe ap sala eied -iew ap avo3

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