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VALENCIA, AGOSTO DEL 2014 REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO ESPECIALIZACION AUTOMATIZACION INDUSTRIAL Trabajo de Grado para optar al grado de Especialista en Automatización Industrial DESARROLLO DE UNA CELDA ROBOTICA PARA LA FABRICACION DE PUNTAS DE EJES EN EL ÁREA DE FORJAS. Autor: Ing. Nestor A, Urdaneta D. Tutor: M. Sc. Wilmer Sanz
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VALENCIA, AGOSTO DEL 2014
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ
ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
ESPECIALIZACION AUTOMATIZACION INDUSTRIAL
Trabajo de Grado para optar al grado de Especialista en Automatización Industrial
DESARROLLO DE UNA CELDA ROBOTICA PARA LA FABRICACION DE PUNTAS DE
EJES EN EL ÁREA DE FORJAS.
Autor: Ing. Nestor A, Urdaneta D.
Tutor: M. Sc. Wilmer Sanz
2
ACEPTACIÓN DEL TUTOR ACADEMICO
Quien suscribe, hace constar que ha leído el Proyecto del Trabajo de
Especialización presentado por el ciudadano Néstor A. Urdaneta D. portador de la
cédula de identidad Nº 18.024.578, titulado DESARROLLO DE UNA CELDA
ROBOTICA PARA LA FABRICACION DE PUNTAS DE EJES EN E L ÁREA
DE FORJAS, presentado como requisito parcial para optar al Grado de Especialista
en Automatización Industrial, y acepta la Tutoría del mencionado proyecto durante su
etapa de desarrollo hasta su elaboración y evaluación, según las condiciones de la
Dirección General de Estudios de Postgrado de la Universidad José Antonio Páez y
sus correspondientes Reglamentos.
En San Diego, a los _____ días del mes de ________________ del año dos
mil _____________
__________________________
M. Sc. Wilmer Sanz
iii
ÍNDICE GENERAL ÍNDICE GENERAL ............................................................................................................................... iii
ÍNDICE DE FIGURAS .......................................................................................................................... vi
INDICE DE TABLAS ......................................................................................................................... viii
DEDICATORIA .................................................................................................................................... ix
AGRADECIMIENTOS .......................................................................................................................... x
RESUMEN INFORMATIVO ................................................................................................................ xi
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 1
CAPÍTULO I ........................................................................................................................................... 2
EL PROBLEMA ..................................................................................................................................... 2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................................... 2
OBJETIVO GENERAL ...................................................................................................................... 4
OBJETIVOS ESPECÍFICOS.............................................................................................................. 4
ALCANCÉ Y LIMITACIONES ........................................................................................................ 5
CAPITULO II ......................................................................................................................................... 6
ANTECEDENTES ............................................................................................................................. 6
BASES TEÓRICAS ................................................................................................................................ 7
Eje Mecánico ...................................................................................................................................... 7
Eje de un Vehículo .............................................................................................................................. 7
Forja .................................................................................................................................................... 9
Robótica .............................................................................................................................................. 9
Robot Industriales ............................................................................................................................. 11
Estructura de los Robot Industriales ................................................................................................. 12
Sistemas de Impulsión de los Robot Industriales .............................................................................. 17
Clasificación del Robot Industrial .................................................................................................... 18
Robot de repetición o aprendizaje ..................................................................................................... 19
Robot con control por computador ................................................................................................... 20
Robots Inteligentes ........................................................................................................................... 21
Micro-Robot ..................................................................................................................................... 21
Tipos de configuraciones: ................................................................................................................. 23
Transmisiones y Reductores ............................................................................................................. 26
Transmisiones ................................................................................................................................... 27
iv
Reductores: ....................................................................................................................................... 28
Actuadores ........................................................................................................................................ 30
Volumen de trabajo de los tipos de Robot. ....................................................................................... 30
Programación de Robot .................................................................................................................... 32
Métodos de Programación ................................................................................................................ 33
Programación por Guiado ................................................................................................................ 33
Guiado Pasivo Directo ...................................................................................................................... 33
Guiado Pasivo por Maniquí .............................................................................................................. 34
Guiado Activo ................................................................................................................................... 34
Guiado Básico ................................................................................................................................... 34
Guiado Extendido ............................................................................................................................. 35
Celda Robótica .................................................................................................................................. 35
Sensor ............................................................................................................................................... 36
RobotStudio ...................................................................................................................................... 38
CAPITULO III ...................................................................................................................................... 40
Nivel de la investigación ................................................................................................................... 40
Diseño de la Investigación ................................................................................................................ 40
Modalidad de Investigación. ............................................................................................................. 41
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos ........................................................................... 41
Técnicas de Procesamiento y Análisis de Datos ............................................................................... 41
PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO ............................................................................................. 42
CAPITULO IV ...................................................................................................................................... 43
ANALISIS E INTEPRETACION DE LOS RESULTADOS DE LA FABRICACION DE PUNTAS DE EJES EN EL AREA DE FORJAS .................................................................................................. 43
En cuanto a la Operación .................................................................................................................. 44
En cuanto al Proceso ......................................................................................................................... 47
En cuanto a la Seguridad y a la Ergonomía ...................................................................................... 47
Conclusiones del Diagnóstico ........................................................................................................... 50
Recomendación del Diagnóstico ....................................................................................................... 50
CAPITULO V ....................................................................................................................................... 51
FACTIBILIDAD TECNICA Y ECONOMICADE LA ESTACION ROBOTICA PARA LA FABRICACION DE PUNTAS DE EJES EN EL AREA DE FORJAS ............................................... 51
Confiabilidad y Seguridad ................................................................................................................ 52
v
Adaptabilidad .................................................................................................................................... 52
CAPITULO VI ...................................................................................................................................... 57
BIBLIOGRAFIA................................................................................................................................... 79
ANEXOS .............................................................................................................................................. 81
vi
ÍNDICEDEFIGURAS Figura 1. Punta de eje ............................................................................................................................. 8
Figura 2.Elementos estructurales de un Robot Industrial ..................................................................... 12 Figura 3.Punto terminal de un manipulador ......................................................................................... 13 Figura 4.Manipuladores Robóticos ....................................................................................................... 13 Figura 5.Semejanza de un brazo manipulador con la anatomía humana .............................................. 14 Figura 6.Distintos grados de Libertad .................................................................................................. 15 Figura 7. Manipuladores ....................................................................................................................... 19
Figura 8. Robot por computadora ......................................................................................................... 20 Figura 9.Configuración cartesiana ........................................................................................................ 23 Figura 10. Configuración Cilíndrica ..................................................................................................... 24 Figura 11. Configuración Polar ............................................................................................................ 25 Figura 12. Configuración Angular ........................................................................................................ 25 Figura 13.Robot SCARA ...................................................................................................................... 26
Figura 14.Volumen de trabajo del robot cartesiano. ............................................................................. 31 Figura 15.Volumen de trabajo del robot cilíndrico. .............................................................................. 31 Figura 16.Volumen de trabajo del robot SCARA. ................................................................................ 32 Figura 17.Celda robótica ...................................................................................................................... 36
Figura 18. Sensores .............................................................................................................................. 37
Figura 19. Terminología de la estructura de RAPID ............................. ¡Error! Marcador no definido.
Figura 20.RobotStudio ......................................................................................................................... 38
Figura 21. Estación de forjado de puntas de ejes .................................................................................. 44 Figura 22.Estación de forjado de puntas de ejes ................................................................................... 45 Figura 23.Estacion de forjado de puntas de ejes ................................................................................... 45 Figura 24.Estacion de forjado de puntas de ejes ................................................................................... 46 Figura 25.Estacion de forjado de puntas de ejes ................................................................................... 46 Figura 26.Robot ABB IRB 6400 .......................................................................................................... 51 Figura 27.Área de alcance robot ........................................................................................................... 52 Figura 28.Sensor inductivo ................................................................................................................... 54
Figura 29.Pulsadores de arranque y parada .......................................................................................... 54 Figura 30.Sensor Inductivo................................................................................................................... 55
Figura 31.Diagrama del área de forjas. ................................................................................................. 58 Figura 32.Virtualización del área de forjas ........................................................................................... 59 Figura 33.Virtualización Simulada del área de forjas ........................................................................... 59 Figura 34.Horno de inducción .............................................................................................................. 60 Figura 35. Forjadora ............................................................................................................................. 61
Figura 36.Unidad de Programación S4c ............................................................................................... 62 Figura 37.Robot con Gripper ................................................................................................................ 62
Figura 38.Accesorios y equipos varios ................................................................................................. 63 Figura 39.Palanca LOCK OUT ............................................................................................................ 64 Figura 40.Cadena de paro de emergencia ............................................................................................. 65 Figura 41.Armario principal S4c .......................................................................................................... 66 Figura 42.Diagrama de Flujo Programa Principal ................................................................................ 68
vii
Figura 43.Tarjeta de entradas y salidas ................................................................................................. 69 Figura 44. Diagrama de Flujo Programa Principal ............................................................................... 71 Figura 45. Menú opciones RobotStudio ............................................................................................... 72 Figura 46.Diseño Tablero mando AutoCAD ........................................................................................ 73 Figura 47.Importacion RobotStudio ..................................................................................................... 73 Figura 48. Manipulador RobotStudio ................................................................................................... 74 Figura 49.Inicio Controlador RobotStudio ........................................................................................... 75 Figura 50.Inicio Controlador RobotStudio ........................................................................................... 75 Figura 51.Trayectorias y puntos RobotStudio ...................................................................................... 76 Figura 52. Diseño 3D AutoCAD .......................................................................................................... 84 Figura 53. Selección del Diseño ........................................................................................................... 84 Figura 54.Menú ARCHIVO, EXPORTAR .......................................................................................... 85 Figura 55. Menú GUARDAR ............................................................................................................... 85 Figura 56. Menú Archivo, Importar, Geometrías. ................................................................................ 86 Figura 57. Menú Importar .................................................................................................................... 87
Figura 58. Imagen de los diferentes Robot ABB ................................... ¡Error! Marcador no definido.
Figura 59. Identificación de la Unidad Controladora ............................ ¡Error! Marcador no definido.
Figura 60. Alcance Robot Irb 6400 ....................................................... ¡Error! Marcador no definido.
viii
INDICE DE TABLAS Tabla 1. (AFRI) Asociación Francesa de Robótica Industria ................................................................ 22 Tabla 2. Clasificación de los Robot....................................................................................................... 22 Tabla 3. Tipos de Accionamientos ........................................................................................................ 27 Tabla 4. Lista de Cotejo ........................................................................................................................ 43
Tabla 5. Evaluación Disergonomica ..................................................................................................... 48 Tabla 6. Resultados de la Evaluación .................................................................................................... 49 Tabla 7.Lista de equipos y materiales. .................................................................................................. 53 Tabla 8. Costos Materiales y Equipos ................................................................................................... 53 Tabla 9. Lista de componentes y materiales .......................................................................................... 54 Tabla 10. Costo de materiales y equipos. .............................................................................................. 55 Tabla 11.Cadena de Paro de Emergencia .............................................................................................. 70
ix
DEDICATORIA
A mi padre y madre, que me dieron la vida, por su apoyo incondicional, sabiduría, fortaleza y ganas de trabajar que siempre han estado presente, ayudándome a lograr todas las metas propuestas en esta vida.
A mi esposa e hijo, que me dieron ese empuje para salir adelante y terminar mis estudios de postgrado.
x
AGRADECIMIENTOS
Primeramente a Dios por dame la salud, fuerza, sabiduría, paciencia y constancia para
lograr las metas y objetivos planteados en este trabajo de grado y la vida.
A mi madre, padre, y demás familiares por su apoyo incondicional, que de una u otra
manera me han ayudado a lograr mis objetivos,
Le agradezco la confianza, el apoyo y dedicación de tiempo del Profesor Wilmer Sanz y
de la profesora Marleni Zambrano, por haber compartido conmigo sus conocimientos, su
amistad y toda la colaboración para hacer realidad este trabajo de grado.
A mis compañeros de estudios que me acompañaron durante la carrera, en especial a
Gustavo Rodríguez y Simón Cordido, los cuales me apoyaron y compartieron sus
conocimientos y amistad.
Agradezco a mi esposa Laura Sandoval que me apoyado en los tiempos buenos y malos
que ha sabido canalizar todas aquellas dudas y ansiedades que me han llevado a la
culminación de mi trabajo de grado.
xi
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ
ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
ESPECIALIZACION AUTOMATIZACION INDUSTRIAL
DESARROLLO DE UNA CELDA ROBÓTICA PARA LA FABRICACIO N DE
PUNTAS DE EJES EN EL ÁREA DE FORJAS.
Autor Nestor A, Urdaneta D.
Tutor: MSc. Wilmer Sanz
Fecha: julio 2014
RESUMEN INFORMATIVO
El proyecto que se presenta se basa en la propuesta del desarrollo de una celda robótica
para la fabricación de puntas de ejes mediante un robot ABB IRB 6400. El objetivo de
dicha propuesta es, mejorar la calidad del lugar de trabajo, evitar problemas de salud
ocupacional, aumentar la producción y aumentar la disponibilidad de tiempo para realizar
trabajos de forjado. Dicho proceso es realizado de forma manual y requiere de la
participación de dos trabajadores por turno de fabricación, Este proceso consta de varias
fases que son descriptas en el desarrollo del análisis del proceso.La propuesta se diseñó en
base a los equipos y materiales que se consiguen en el mercado nacional así mismo
contando con los equipos que se encuentran disponibles en dicha empresa. El Robot usado
para la simulación es uno que ha adquirido la empresa de la Marca ABB modelo IRB 6400,
y el software RobotStudio 4.0, para el diseño de la estación robótica se usóAutoCAD. Este
estudio se trata de un proyecto factible, el cual se refiere a una propuesta de
automatización.
Descriptores: Lenguaje Rapid, Software RobotStudio, Celda Robótica, Punta de ejes.
1
INTRODUCCIÓN
La orientacióndeestetrabajoconsisteeneldesarrolloysimulacióndeunaCELDA ROBÓTICA
PARA LA FABRICACION DE PUNTAS DE EJES EN EL ÁREA DE
FORJAS,usandounRobotABBIRB6400. La empresa
cualtienecomoprincipalactividadeconómicalafabricacióndeejes diferenciales, ejes cardanes
(engranajes hipoidales, puntas de ejes, carcasas y carcasas ensambladas) para vehículos
medianos y pesados, transmisiones para fuera de carretera, productos de sellado y gestión
térmica, piezas de repuesto originales, entre
otros.Enlaactualidadlaempresarealizalaoperacióndefabricación de puntas de ejes
deformamanual,locualhacequeesteprocesosealentoylaborioso,yenalgunoscasos hasta
peligroso debido a la manipulación de materiales que poseen altas temperatura para la
facilidad de forjado.
Eldesarrollodelacelda robóticaserealizó en varias fases donde se obtuvieron
lasmediciones del área de trabajo, las mediciones de los diferentes dispositivos que intervienen
en la fabricación de las puntas de ejes, esto con el fin de poder digitalizarlos, para luego
importarlos al software de programación y simulación RobotStudio.Con ello poner a prueba las
trayectorias, dispositivos de manipulación y comprobar el movimiento del robot sujetando las
barras de acero con la finalidad de definir el área de trabajo donde son transformadas en puntas
de ejes.
2
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Por siglos el ser humano ha construido autómatas que imiten los movimientos
humanos. Los antiguos egipcios unieron los brazos mecánicos a las estatuas de sus
dioses, estos brazos fueron manipulados por los sacerdotes para dar la sensación de
movimiento. Durante los siglos XVII y XVIII en Europa fueron construidos muñecos
mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas características de Robot. Muchos años
después el uso de Robot Industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por
computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM),
son la última tendencia en automatización de los procesos de fabricación que luego se
cargaban en el Robot. Estas tecnologías conducen a la automatización industrial a
otra transición, de alcances aún desconocidos.
En la actualidad el uso de Robot Industriales está centrado en operaciones que van
desde muy simples a muy complejas, teniendo como tareas la repetitividad de
movimientos de un alto grado de precisión. Los Robot son usados en gran cantidad de
sectores industriales,estando orientados a las ensambladoras automotrices donde
desempeñaban labores de soldadura y manipulación de grandes cargas y objetos,
estas tareas se desempeñan en áreas llamadas celdas robóticas donde se delimita los
movimientos del Robot con una serie de sensores y parámetros que hacen de la
manipulación, ensamblaje, soldadura, inspección, un proceso de manufactura exitoso.
La empresa en la cual se está realizando dicha investigación está ubicada enla ciudad
de Valencia del estado Carabobo y tiene como actividad económica el ensamblaje y
fabricación de partes automotrices tales como ejes diferenciales, ejes cardanes
(engranajes hipoidales, puntas de ejes, carcasas y carcasas ensambladas) para
vehículos medianos y pesados, transmisiones para fuera de carretera, productos de
sellado y gestión térmica, piezas de repuesto originales, entre otros.
3
La fabricación de puntas de ejes es un proceso que se realizamediante etapas de
trabajo,donde el primer paso es tomar de la cesta surtidora una barra de acero, la cual
pesa aproximadamente doce kilogramos,esta se introduce en un horno de inducción el
cual aumenta la temperatura de la barra hasta llegar al punto deseado, seguidamente
se retira del horno de inducción y se coloca en un contenedor para acumular las barras
mientras son colocadas en un equipo llamado UPSETTER que realiza cuatro pasos
para forjar dicha barra y convertirla en una punta de eje; posteriormente la punta de
eje se coloca en un riel inclinado, esta se desliza hasta esperar que sea depositada en
una cesta la cual es llevada luego al área de almacenamiento.
El proceso antes descrito esrealizadomanualmente y está sujeto a las capacidades
físicas de los trabajadores, donde factores como el cansancio, la fatiga y las posibles
incomodidades en el área de trabajo repercuten en la realización de dichas tareas, así
mismo, estos están expuestos al manejo y levantamiento de cargas peligrosas además
de la realización de movimientos repetitivos que se traducen en serios problemas de
salud ocupacional, tales como afecciones músculo esqueléticas que involucren los
miembros superiores e inferiores de los trabajadores comprometiendo su integridad
física y trayendo como consecuencia ausentismo laboral, esto se traduce en
limitacionesde producción, pérdidas de tiempo, inflexibilidad para adaptarse a nuevos
diseños perjudicando de esta forma la productividad de la empresa.
De acuerdo a lo antes expuesto en la presente investigación se plantea el desarrollo de
una celda robótica para la fabricación de puntas de ejes en el área de forjasutilizando
un Robot ABB IRB 6400 el cual fue adquirido por la empresa y se encuentra en total
disponibilidad para su utilización, además de componentes y materiales que se
encuentren en el mercado de suministros del país.
4
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una celda robótica para la fabricación de puntas de ejes en el área de
forjas, usando una unidad ABB IRB 6400.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Diagnosticar el proceso de fabricación de las puntas de ejes para la
definición de los sistemas y materiales de la celda robótica.
• Diagramar el área de trabajo, el sistema de anclaje y fijación de la
unidad robótica para ubicar el autómata en el lugar adecuado de acuerdo a sus
características de fabricación.
• Diseñar la Programación de la unidad robótica utilizando el lenguaje
RAPID del Robot ABB IRB 6400.
• Ensayar la programación del Robot ABB IRB 6400 a través del
software de simulación Robot Studio de ABB.
JUSTIFICACIÒN
La automatización del proceso usando una celdarobótica provee una solución a la
problemática antes expuesta lo cual garantizaría una mejora en la calidad del lugar de
trabajo además de reducciones de costos por mano de obra, reducciones de tiempo de
producción, reducciones de tiempo por procesamiento de información, flexibilidad
para adaptarse a nuevos diseños, aumento en la protección y salud de los trabajadores.
La celda robótica será desarrollada con materiales, equipos disponibles en el país,
además de una simplicidad en su diseño que garantizaría un bajo costo de
mantenimiento y reparaciones futuras, contaría con una interfaz amigable para su
fácil utilización y operación.
5
ALCANCE Y LIMITCIONES
Esta investigación se llevará a cabo en una empresa del sector automotriz ubicada
en la ciudad de Valencia del estado Carabobo, Zona Industrial Sur. El propósito de
esta investigación es desarrollar una celda robótica para la fabricación de puntas de
ejes en el área de forjas, usando una unidad ABB IRB 6400 para ello se diagnosticará
el proceso de producción de puntas de eje, se diagramará el lugar de la celda robótica,
se diseñará la programación del autómata y se ensayará la simulación en el software
RobotStudio del fabricante ABB.
6
CAPITULO II
MARCO TEORICO
ANTECEDENTES
Para el desarrollo del siguiente Trabajo de Especialización se tomaron como
referencia proyectos, investigaciones y artículos realizados en el área de robótica los
cuales fueros realizados como trabajos especiales de grado, entre ellos se mencionan.
• Lugo y Carrillo, (2011). Realizaron la programación de un robot “OTC
DAIHEN DR-4000” para labores de perforación en una línea de producción de una
empresa automotriz.El estudio tuvo como finalidad la automatización y perforación
de chasis automotrices, se realizó una revisión de las bases teóricas y de la toma de
mediciones para la simulación de la unidad robótica.
• Simone A, (2011). Desarrollo de una estación robotizada para el cardado de
calzados, usando el lenguaje rapid para un ROBOT ABB IRB 6400. Caso de estudio:
Fábrica de calzados INDUSIM C.A,la realización de esta investigación se basó en la
elaboración del cardado de los calzados utilizando modelos tridimensionales de los
mismos. Eneste trabajo se realizó una revisión, del diagnóstico de la problemática
presente y de lasimulación robótica utilizando el lenguaje Rapid con el software
RobotStudio.
7
• Sánchez J, (2012). control de herramienta de mecanizado de un ROBOT ABB
mediante el sensor de fuerza AFD70-1. este proyecto final de carrera se basa en el
control y monitoreo de una herramienta de mecanizado, instalada en un Robot ABB
2400/16, mediante el sensor de fuerza ADF70-1, acoplado a un servo motor tipo
brushless Sm3002. El manipulador está situado en un porta-herramientas y puede ser
acoplada al Robotmediante un sistema de cambio automático de herramienta. En la
tesis antes mencionada se revisó toda la documentación de la fabricación y modelado
de la herramienta de trabajo con la finalidad de adaptarlo a dicha propuesta.
BASES TEÓRICAS
Eje Mecánico
Unejees unelemento constructivodestinado a guiar elmovimiento de rotacióna una
pieza o de un conjunto de piezas, como unaruedao unengranaje. Un eje se aloja por
un diámetro exterior al diámetro interior de un agujero, como el decojineteo un cubo,
con el cual tiene un determinado tipo deajuste. En algunos casos el eje es fijo —no
gira— y un sistema de rodamientos o dibujes insertas en el centro de la pieza permite
que ésta gire alrededor del eje. En otros casos, la rueda gira solidariamente al eje y el
sistema de guiado se encuentra en la superficie que soporta el eje.
Eje de un Vehículo
Se denominan ejes de un vehículo a las líneas imaginarias de dirección transversal
respecto a las cuales giran las ruedas cuando el vehículo avanza recto. En los ciclos,
estos ejes coinciden con los ejes de las ruedas y en los vehículos con ruedas a cada
lado, se denomina eje a la recta transversal que une los centros de dos ruedas.
8
Los ejes son componentes del mecanismo de un vehículo. Los ejes mantienen la
posición relativa de las ruedas entre sí y éstas respecto al chasis del vehículo. En la
mayoría de los vehículos las ruedas son la única parteque toca el suelo y los ejes
deben soportar el peso del vehículo y su carga adicional en este transporte, junto con
otros esfuerzos como las fuerzas de aceleración y frenado.
Figura 1. Punta de eje
Fuente:http://eltigre.olx.com.ve/pictures/punta-de-eje-de-mitsubichi-iid-597352778
9
Forja
La forja, al igual que la laminación y la extrusión, es un proceso de conformado
por deformación plástica que puede realizarse en caliente o en frío y en el que la
deformación del material se produce por la aplicación de fuerzas de compresión.
Este proceso de fabricación se utiliza para dar una forma y unas propiedades
determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes
presiones. La deformación se puede realizar de dos formas diferentes: por presión, de
forma continua utilizando prensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando
martillos pilones.
Hay que destacar que es un proceso de conformado de metales en el que no se
produce arranque de viruta, con lo que se produce un importante ahorro de material
respecto a otros procesos, como por ejemplo el mecanizado.
Los principales tipos de forja que existen son:
• Forja libre
• Forja con estampa
• Recalcado
• Forjado isotérmico
Robótica
La robótica es una ciencia o rama de la tecnología, que estudia el diseño y
construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano
o que requieren del uso de inteligencia. Las ciencias y tecnologías de las que deriva
podrían ser: el álgebra, los autómatas programables, las máquinas de estados, la
mecánica o la informática.
10
La historia de la robótica ha estado unida a la construcción de “artefactos”, que
trataban de materializar el deseo humano de crear seres semejantes a nosotros que nos
descargasen del trabajo. El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (que
construyó el primer mando a distancia para su torpedo automóvil mediante telegrafía
sin hilodrecista automático, el primer transbordador aéreo y otros muchos inventos)
acuñó el término “automática” en relación con la teoría de la automatización de tareas
tradicionalmente asociadas a los humanos.
Karel Capek, un escritor (checo, acuño en 1921 el término Robot en su obra
dramática “Rossum’s Universal Robot / R.U.R.”, a partir de la palabra checa
Robbota, que significa servidumbre o trabajo forzado). El término robótica es
acuñado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudia a los Robot. Asimov
creó también las Tres Leyes de la Robótica. En la ciencia ficción el hombre ha
imaginado a los Robot visitando nuevos mundos, haciéndose con el poder, o
simplemente aliviándonos de las labores caseras. La Robótica ha alcanzado un nivel
de madurez bastante elevado en los últimos tiempos, y cuenta con un correcto aparato
teórico. Sin embargo, al intentar reproducir algunas tareas que para los humanos son
muy sencillas, como andar, correr o coger un objeto sin romperlo, no se ha obtenido
resultados satisfactorios, especialmente en el campo de la robótica autónoma. Sin
embargo se espera que el continuo aumento de la potencia de los ordenadores y las
investigaciones en Inteligencia Artificial, Visión Artificial, la robótica autónoma y
otras ciencias paralelas permitan acercarnos un poco más cada vez a los milagros
soñados por los primeros ingenieros y también a los peligros que nos adelanta la
ciencia ficción.
11
Robot Industriales
Entre los Robots considerados de más utilidad en la actualidad se encuentran
los Robot Industriales o manipuladores. Existen ciertas dificultades a la hora de
establecer una definición formal de lo que es un Robot Industrial. La primera de ellas
surge de la diferencia conceptual entre el mercado japonés y el euro-americano de lo
que es un robot y lo que es un manipulador. Así, mientras que para los japoneses un
Robot Industrial es cualquier dispositivo mecánico dotado de articulaciones móviles
destinado a la manipulación, el mercado occidental es más restrictivo, exigiendo una
mayor complejidad, sobre todo en lo relativo al control. En segundo lugar, y
centrándose ya en el concepto occidental, aunque existe una idea común acerca de lo
que es un Robot Industrial, no es fácil ponerse de acuerdo a la hora de determinar una
definición formal. Además, la evolución de la robótica ha ido obligando a diferentes
actualizaciones de su definición.
La definición más comúnmente aceptada posiblemente sea la de la Asociación de
Industrias de Robótica (RIA, Robotic Industry Association), según la cual:“Un Robot
Industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias,
piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según trayectorias variables,
programadas para realizar tareas diversas” Esta definición, ligeramente modificada,
ha sido adoptada por la Organización Internacional de Estándares (ISO) que define al
Robot Industrial como:"Manipulador multifuncional reprogramable con varios grados
de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos
especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas". Se
incluye en esta definición la necesidad de que el robot tenga varios grados de libertad.
Una definición más completa es la establecida por la Asociación Francesa de
Normalización (AFNOR), que define primero el manipulador y, basándose en dicha
definición, El Robot Manipulador:“Mecanismo formado generalmente por elementos
en serie, articulados entre sí, destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es
12
multifuncional y puede ser gobernadodirectamente por un operador humano o
mediante dispositivo lógico”.
Estructura de los Robot Industriales
Un manipulador robótico consta de una secuencia de elementos estructurales
rígidos, denominados enlaces o eslabones, conectados entre sí mediante juntas o
articulaciones, que permiten el movimiento relativo de cada dos eslabones
consecutivos (Ver Figura 2).
Figura 2.Elementos estructurales de un Robot Industrial
Fuente:http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/
El conjunto de eslabones y articulaciones se denomina cadena cinemática. Se dice
que una cadena cinemática es abierta si cada eslabón se conecta mediante
articulaciones exclusivamente al anterior y al siguiente, exceptuando el primero, que
se suele fijar a un soporte, y el último, cuyo extremo final queda libre. A éste se
puede conectar un elemento terminal o actuador final, una herramienta especial que
permite al Robot de uso general realizar una aplicación particular, que debe diseñarse
específicamente para dicha aplicación: una herramienta de sujeción, de soldadura, de
pintura, etc. El punto más significativo del elemento terminal se denomina punto
terminal (PT). En el caso de una pinza, el punto terminal vendría a ser el centro de
sujeción de la misma (Ver Figura 3).
13
Figura 3.Punto terminal de un manipulador
Fuente:http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0708/
Los elementos terminales pueden dividirse en dos categorías:
• Pinzas (Gripper)
• herramientas
Las pinzas se utilizan para tomar un objeto, normalmente la pieza de trabajo, y
sujetarlo durante el ciclo de trabajo del Robot. Hay una diversidad de métodos de
sujeción que pueden utilizarse, además de los métodos mecánicos obvios de agarre de
la pieza entre dos o más dedos. Estos métodos suplementarios incluyen el empleo de
casquillos de sujeción, imanes, ganchos, y cucharas (Ver Figura 4).
Figura 4.Manipuladores Robóticos
Fuente:http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0708/archivos/_15/Tema_5.4.htm
Una herramienta se utiliza como actuador final en aplicaciones en donde se exija
al Robot realizar alguna operación sobre la pieza de trabajo. Estas aplicaciones
incluyen la soldadura por puntos, la soldadura por arco, la pintura por pulverización y
las operaciones de taladro. En cada caso, la herramienta particular está unida a la
14
muñeca del Robot para realizar la operación.Los manipuladores robóticos se les suele
denominar también brazos de Robot por la analogía que se puede establecer, en
muchos casos, con las extremidades superiores del cuerpo humano(Ver Figura 5).
Figura 5.Semejanza de un brazo manipulador con la anatomía humana
Fuente:http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0708/archivos/_15/Tema_5.4.htm
Se denomina grado de libertad (g.d.l.) a cada una de las coordenadas
independientes que son necesarias para describir el estado del sistema mecánico del
Robot (posición y orientación en el espacio de sus elementos). Normalmente, en
cadenas cinemáticas abiertas, cada par eslabón-articulación tiene un solo grado de
15
libertad, ya sea de rotación o de traslación. Pero una articulación podría tener dos o
más g.d.l. que operan sobre ejes que se cortan entre sí(Ver Figura 6).
Figura 6.Distintos grados de Libertad
Fuente:http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0204/ctrl_rob
Para describir y controlar el estado de un brazo de Robot es preciso determinar:
• La posición del punto terminal (o de cualquier otro punto) respecto de un
sistema de coordenadas externo y fijo, denominado el sistema mundo.
• El movimiento del brazo cuando los elementos actuadores aplican sus fuerzas
y momentos.
El análisis desde el punto de vista mecánico de un Robot se puede efectuar
atendiendo exclusivamente a sus movimientos (estudio cinemático) o atendiendo
además a las fuerzas y momentos que actúan sobre sus partes (estudio dinámico)
debidas a los elementos actuadores y a la carga transportada por el elemento terminal.
Configuraciones morfológicas y parámetros característicosde los Robot
Industriales. Según la geometría de su estructura mecánica, un manipulador puede
ser:
16
• Cartesiano, cuyo posicionamiento en el espacio se lleva a cabo mediante
articulaciones lineales.
• Cilíndrico, con una articulación rotacional sobre una base y articulaciones
lineales para el movimiento en altura y en radio.
• Polar, que cuenta con dos articulaciones rotacionales y una lineal.
• Esférico (o de brazo articulado), con tres articulaciones rotacionales.
• Paralelo, posee brazos con articulaciones prismáticas o rotacionales
concurrentes.
Los principales parámetros que caracterizan a los RobotIndustriales son:
• Número de grados de libertad. Es el número total de grados de libertad de un
Robot, dado por la suma de las articulaciones que lo componen. Aunque la mayoría
de las aplicaciones industriales requieren 6 grados de libertad., como las de soldadura,
mecanizado y almacenamiento, otras más complejas requieren un número mayor, tal
es el caso de las labores de montaje.
• Espacio de accesibilidad o espacio (volumen) de trabajo. Es el conjunto de
puntos del espacio accesibles al punto terminal, que depende de la configuración
geométrica del manipulador. Un punto del espacio se dice totalmente accesible si el
PT puede situarse en él en todas las orientaciones que permita la constitución del
manipulador y se dice parcialmente accesible si es accesible por el PT pero no en
todas las orientaciones posibles.
• Capacidad de posicionamiento del punto terminal. Se concreta en tres
magnitudes fundamentales: resolución espacial, precisión y repetitividad, que miden
el grado de exactitud en la realización de los movimientos de un manipulador al
realizar una tarea programada.
• Capacidad de carga. Es el peso que puede transportar el elemento terminal del
manipulador. Es una de las características que más se tienen en cuenta en la selección
de un Robot dependiendo de la tarea a la que se destine.
• Velocidad. Es la máxima velocidad que alcanzan el PT y las articulaciones.
17
Sistemas de Impulsión de los Robot Industriales:
Los más comunes son tres: impulsión hidráulica, impulsión eléctrica e impulsión
neumática [8].
Hidráulica .
El sistema de impulsión hidráulica es aquél en el que se utiliza un fluido,
generalmente un tipo de aceite, para que el Robot pueda movilizar sus mecanismos.
La impulsión hidráulica se utiliza para Robot grandes, los cuales presentan mayor
velocidad y mayor resistencia mecánica.
Eléctrica.
Se le da el nombre de impulsión eléctrica cuando se usa la energía eléctrica para
que el Robot ejecute sus movimientos. La impulsión eléctrica se utiliza para Robot de
tamaño mediano, pues éstos no requieren de tanta velocidad ni potencia como los
Robot diseñados para funcionar con impulsión hidráulica. Los Robot que usan la
energía eléctrica se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad.
18
Neumática.
Son aquellos Robots que se valen de la impulsión neumática para realizar las
funciones. En estos sistemas se comprime el aire abastecido por un compresor, el cual
viaja a través de mangueras.
Los Robots pequeños están diseñados para funcionar por medio de la impulsión
neumática, los mismos están limitados a operaciones como la de tomar y situar
ciertos elementos.
Es importante señalar que no todos los elementos que forman el Robot pueden
tener el mismo tipo de impulsión.
Clasificación del Robot Industrial
La maquinaria para la automatización rígida dio paso al Robot con el desarrollo de
controladores rápidos, basados en el microprocesador, así como un empleo de servos
en bucle cerrado, que permiten establecer con exactitud la posición real de los
elementos del Robot y establecer el error con la posición deseada. Esta evolución ha
dado origen a una serie de tipos de Robot, que se citan a continuación:
• Manipuladores (Ver Figura 7).
• Robot de repetición y aprendizaje.
• Robot con control por computador.
• Robot Inteligente.
• Micro-Robot.
19
Figura 7. Manipuladores
Fuente:http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0204/ctrl_rob
Manipulador
Son sistemas mecánicos multifuncionales, con un sencillo sistema de control, que
permite gobernar el movimiento de sus elementos, de los siguientes modos:
• Manual: Cuando el operario controla directamente la tarea del manipulador.
• De secuencia fija: cuando se repite, de forma invariable, el proceso de trabajo
preparado previamente.
• De secuencia variable: Se pueden alterar algunas características de los ciclos
de trabajo.
Existen muchas operaciones básicas que pueden ser realizadas óptimamente
mediante manipuladores, por lo que se debe considerar seriamente el empleo de estos
dispositivos, cuando las funciones de trabajo sean sencillas y repetitivas.
Robot de repetición o aprendizaje
Son manipuladores que se limitan a repetir una secuencia de movimientos,
previamente ejecutada por un operador humano, haciendo uso de un controlador
manual o un dispositivo auxiliar. En este tipo de Robot, el operario en la fase de
enseñanza, se vale de una pistola de programación con diversos pulsadores o teclas, o
bien, de joysticks, o bien utiliza un maniquí, o a veces, desplaza directamente la mano
20
del Robot. Los Robot de aprendizaje son los más conocidos, hoy día, en los
ambientes industriales y el tipo de programación que incorporan, recibe el nombre de
"gestual"(Ver Figura 8).
Figura 8. Robot por computadora
Fuente:http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0204/ctrl_rob/industrial.htm
Robot con control por computador
Son manipuladores o sistemas mecánicos multifuncionales, controlados por un
computador, que habitualmente suele ser un microordenador.En este tipo de Robot, el
programador no necesita mover realmente el elemento de la máquina, cuando la
prepara para realizar un trabajo. El control por computador dispone de un lenguaje
específico, compuesto por varias instrucciones adaptadas al Robot, con las que se
puede confeccionar un programa de aplicación utilizando solo el terminal del
computador, no el brazo. A esta programación se le denomina textual y se crea sin la
intervención del manipulador.
Las grandes ventajas que ofrecen este tipo de Robot, hacen que se vayan
imponiendo en el mercado rápidamente, lo que exige la preparación urgente de
personal cualificado, capaz de desarrollar programas similares a los de tipo
informático.
21
RobotInteligentes
Son similares a los del grupo anterior, pero, además, son capaces de relacionarse
con el mundo que les rodea a través de sensores y tomar decisiones en tiempo real
(auto programable).
De momento, son muy poco conocidos en el mercado y se encuentran en fase
experimental, en la que se esfuerzan los grupos investigadores por potenciarles y
hacerles más efectivos, al mismo tiempo que más asequibles.
La visión artificial, el sonido de máquina y la inteligencia artificial, son las ciencias
que más están estudiando para su aplicación en los Robot inteligentes.
Micro-Robot
Con fines educacionales, de entretenimiento o investigación, existen numerosos
Robot de formación o Micro-Robot a un precio muy asequible y, cuya estructura y
funcionamiento son similares a los de aplicación industrial.
Por último y con el fin de dar una visión del posible futuro, se presentan en forma
clasificada, buena parte de los diversos tipos de Robot que se puedan encontrar hoy
en día. Todos los Robot presentados existen en la actualidad, aunque los casos más
futuristas están en estado de desarrollo en los centros de investigación de robótica.
22
Tabla 1. (AFRI) Asociación Francesa de Robótica Industria
Clasificación de los Robot según la AFRI
Tipo A Manipulador con control manual o telemando.
Tipo B Manipulador automático con ciclos pre ajustados; regulación mediante fines de
carrera o topes; control por PLC; accionamiento neumático, eléctrico o hidráulico.
Tipo C Robot programable con trayectoria continua o punto a punto. Carece de
conocimiento sobre su entorno.
Tipo D Robot capaz de adquirir datos de su entorno, readaptando su tarea en función de
estos.
Fuente:http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0204/ctrl_rob/robótica/industrial.htm
La IFR distingue entre cuatro tipos de Robot:
1. Robot secuencial.
2. Robot de trayectoria controlable.
3. Robot adaptativo.
Tabla 2. Clasificación de los Robot
Clasificación de los RobotIndustriales en generaciones
1ª Generación Repite la tarea programada secuencialmente. No toma en cuenta las posibles
alteraciones de su entorno.
2ª Generación
Adquiere información limitada de su entorno y actúa en consecuencia. Puede
localizar, clasificar (visión) y detectar esfuerzos y adaptar sus movimientos en
consecuencia.
3ª Generación Su programación se realiza mediante el empleo de un lenguaje natural. Posee la
capacidad para la planificación automática de sus tareas.
Fuente:http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0204/ctrl_rob/robótica/industrial.htm
23
Tipos de configuraciones:
Cuando se habla de la configuración de un Robot, se habla de la forma física que
se le ha dado al brazo del Robot. El brazo del manipulador puede presentar cuatro
configuraciones clásicas: la cartesiana, la cilíndrica, la polar y la angular, las cuales
serán explicadas a continuación.
Configuración cartesiana: Posee tres movimientos lineales, es decir, tiene tres
grados de libertad, los cuales corresponden a los movimientos localizados en los ejes
X, Y y Z (Ver Figura 9).
Los movimientos que realiza este Robot entre un punto y otro son con base en
interpolaciones lineales.
Interpolación, en este caso, significa el tipo de trayectoria que realiza el
manipulador cuando se desplaza entre un punto y otro.
A la trayectoria realizada en línea recta se le conoce como interpolación lineal y a
la trayectoria hecha de acuerdo con el tipo de movimientos que tienen sus
articulaciones se le llama interpolación por articulación.
Figura 9.Configuracióncartesiana
Fuente:Sanz, W. (s.f.).Cinemática de ROBOTS INDUSTRIALES 2da edición.2013
24
Configuración cilíndrica: Puede realizar dos movimientos lineales y uno
rotacional, o sea, que presenta tres grados de libertad (Ver Figura 10).
El Robot de configuración cilíndrica está diseñado para ejecutar los movimientos
conocidos como interpolación lineal e interpolación por articulación.
La interpolación por articulación se lleva a cabo por medio de la primera
articulación, ya que ésta puede realizar un movimiento rotacional.
Figura 10. Configuración Cilíndrica
Fuente:Sanz, W. (s.f.).Cinemática de ROBOTS INDUSTRIALES 2da edición.2013
Configuración polar: Tiene varias articulaciones. Cada una de ellas puede realizar
un movimiento distinto: rotacional, angular y lineal (Ver Figura 11).
Este Robot utiliza la interpolación por articulación para moverse en sus dos
primeras articulaciones y la interpolación lineal para la extensión y retracción.
25
Figura 11. Configuración Polar
Fuente:Sanz, W. (s.f.).Cinemática de ROBOTS INDUSTRIALES 2da edición.2013
Configuración angular (o de brazo articulado): Presenta una articulación con
movimiento rotacional y dos angulares (Ver Figura 12).
Aunque el brazo articulado puede realizar el movimiento llamado interpolación
lineal (para lo cual requiere mover simultáneamente dos o tres de sus articulaciones),
el movimiento natural es el de interpolación por articulación, tanto rotacional como
angular.
Figura 12.Configuración Angular
Fuente:Sanz, W. (s.f.).Cinemática de ROBOTS INDUSTRIALES 2da edición.2013
26
Además de las cuatro configuraciones clásicas mencionadas, existen otras
configuraciones llamadas no clásicas. El ejemplo más común de una configuración no
clásica lo representa el Robot tipo SCARA (Ver Figura 13).
Este brazo puede realizar movimientos horizontales de mayor alcance debido a sus
dos articulaciones rotacionales. El Robot de configuración SCARA también puede
hacer un movimiento lineal (mediante su terceraarticulación).
Figura 13.Robot SCARA
Fuente:Sanz, W. (s.f.).Cinemática de ROBOTS INDUSTRIALES 2da edición.2013
Transmisiones y Reductores
Las transmisiones son los elementos encargados de transmitir el movimiento
desde los actuadores hasta las articulaciones. Además se incluirán los reductores,
encargados de adaptar el par y la velocidad de la salida del actuador a los valores
adecuados para el movimiento de los elementos del Robot.
27
Transmisiones
Dado que un Robot mueve su extremo con aceleraciones elevadas, es sumamente
importante reducir al máximo su momento de inercia. Del mismo modo, los pares
estáticos que deben vencer los actuadores dependen directamente de la distancia que
existen entre las masas y el actuador. Por estos motivos se procura que los actuadores,
que por lo general son pesados, estén lo más cerca posible de la base del Robot, y
debido a esto que se debe, casi por obligación, utilizar sistemas de transmisión que
trasladen el movimiento hasta las articulaciones, especialmente a las situadas en el
extremo del Robot. De tal modo, las transmisiones pueden ser utilizadas para
convertir movimiento circular en lineal o viceversa, lo que en ocasiones puede ser
necesario.
Un buen sistema de transmisión debe cumplir una serie de características básicas:
• Debe tener un tamaño y peso reducido
• Se ha de evitar que presente juegos u holguras considerables
• Se deben buscar transmisiones con gran rendimiento
Aunque no existe un sistema de transmisión específico para losRobot, sí existen
algunos usados con mayor frecuencia, los cuales se pueden apreciar en la tabla que se
muestra a continuación:
Tabla 3.Tipos de Accionamientos
Entrada-Salida Denominación Ventajas Inconvenientes
Circular-Circular
Engranaje
Correa dentada
Cadena
Paralelogramo
Cable
Torques altos
Holguras
Ruido
Giro limitado
Deformabilidad
Circular-Lineal Tornillo sin fin Poca holgura Rozamiento
28
Cremallera Holgura media Rozamiento
Lineal-Circular Paral. Articulado
Cremallera Holgura media
Control difícil
Rozamiento
Fuente: Vizcarra, A. (s.f.).Robótica.2009
La clasificación se ha realizado en base al tipo de movimiento posible en la
entrada y salida (lineal o circular). En la tabla también quedan reflejados algunas
ventajas e inconvenientes propios de algunos sistemas de transmisión (holgura o
juego). Es muy importante que el sistema de transmisión a utilizar no afecte al
movimiento que transmite, ya sea por el rozamiento inherente s u funcionamiento o
por las holguras que su desgaste pueda producir. También hay que tener en cuenta
que el sistema de transmisión sea capaz de soportar un funcionamiento continuo a un
par elevado, y a ser posible entre grandes distancias.
Las transmisiones más habituales son aquellas que cuentan con movimiento
circular tanto en la entrada como a la salida. Incluidas los engranajes, las correas
dentadas y las cadenas.
Reductores
Al contrario que con las transmisiones, sí existen determinados sistemas usados
de manera preferente en los Robot Industriales. Esto se debe a que los reductores
utilizados en robótica se les exigen unas condiciones de funcionamiento muy
restrictivas. La exigencia de estas características viene motivada por las altas
prestaciones que se le piden al Robot en cuanto a precisión y velocidad de
posicionamiento.
Los reductores se seleccionan según:
• Bajo peso
• Reducido tamaño
29
• Bajo rozamiento
• Que sean capaces de realizar una reducción elevada de velocidad
Accionamiento Directo:
Como se ha indicado anteriormente, desde hace tiempoexiste robots que poseen
‘accionamiento directo(Direct Drive DD), en el que eje del actuador se conecta
directamente a la carga o articulación, sin la utilización de un reductor intermedio.
Este término suele utilizarse exclusivamente para robot con accionamiento eléctrico.
Este tipo de accionamiento aparece debido la necesidad de utilizar robot en
aplicaciones que exigen combinar gran precisión con alta velocidad. Los reductores
introducen una serie de efectos negativos, como son el juego angular, rozamiento o
disminución de la rigidez del accionado, que pueden impedir alcanzar los valores de
precisión y velocidad requeridos.
La utilización de accionamientos directos tiene muchas ventajas entre cuales se
pueden destacar como las más importantes:
Posicionamiento rápido y preciso, pues se evitan los rozamientos y juegos de las
transmisiones y reductores
Aumento de las posibilidades de Controlabilidad del sistema a costa de una mayor
complejidad, simplificación del sistema mecánico al eliminarse el reductor
Así como ventajas también tiene desventajas, como que, en la aplicación práctica
de un accionamiento directo el problema radica en el motor a emplear, estos deben
tratarse de motores que proporcionen un par elevado (unas 50-100 veces mayor que
un reductor) a bajas revoluciones (las de movimiento de la articulación) manteniendo
la máxima rigidez posible.
30
Actuadores
Los actuadores tienen por misión generar el movimiento de los elementos del
robot según las órdenes dadas por la unidad de control. Los actuadores utilizados en
robótica pueden emplear energía neumática, hidráulica o eléctrica. Cada uno de estos
sistemas presentacaracterísticas diferentes, siendo preciso evaluarlas a la hora de
seleccionar el tipo de actuador más conveniente. Las características a considerar son:
• Potencia
• Controlabilidad
• Peso y volumen
• Precisión
• Velocidad
• Mantenimiento
• Costo
Volumen de trabajo de los tipos de Robot.
Entre las características que identifican a un robot se encuentran su volumen de
trabajo y ciertos parámetros como el control de resolución, la exactitud y la
repetitividad El volumen de trabajo de un robot se refiere únicamente al espacio
dentro del cual puede desplazarse el extremo de su muñeca. Para determinar el
volumen de trabajo no se toma en cuenta el efecto final. La razón de ello es que a la
muñeca del robot se le pueden adaptar herramientas u objetos (Gripper) de distintos
tamaños.
Para ilustrar lo que se conoce como volumen de trabajo regular y volumen de
trabajo irregular, tomaremos como modelos varios Robot.
El robot cartesiano (Ver Figura 14) y el robot cilíndrico presentan volúmenes de
trabajo regulares. El robot cartesiano genera una figura cúbica, como se muestra en la
Figura 14
31
Figura 14.Volumen de trabajo del robot cartesiano.
Fuente:Vizcarra, A. (s.f.). Robótica. 2009
El robot de configuración cilíndrica presenta un volumen de trabajo parecido a un
cilindro, (Ver Figura 15) (normalmente este robot no tiene una rotación de 360°).
Figura 15.Volumen de trabajo del robot cilíndrico.
Fuente: Vizcarra, A. (s.f.). Robótica. 2009
Por su parte, los Robot que poseen una configuración polar, los de brazo articulado
y los modelos SCARA presentan un volumen de trabajo irregular (Ver Figura 16).
32
Figura 16.Volumen de trabajo del robot SCARA.
Fuente: Vizcarra, A. (s.f.). Robótica. 2009
Programación de Robot
Un robot industrial es básicamente un manipulador multifuncional reprogramable,
lo cual permite su adaptación de manera rápida y económica a diferentes
aplicaciones. La programación de un robot se puede definir como el proceso mediante
el cual se le indica a éste la secuencia de acciones que deberá llevar a cabo durante la
realización de su tarea. Estas acciones consisten generalmente en moverse a puntos
predefinidos y manipular objetos del entorno.
Durante la ejecución de un programa se interacciona con la memoria del sistema,
leyendo y actualizando el contenido de las variables utilizadas en el programa:
• Con el sistema de control cinemáticoy dinámico del robot, encargados de dar
la señal de mando a los accionamientos del robot a partir de las especificaciones del
movimiento que se les proporciona.
• Con las entradas-salidas del sistema, logrando la sincronización del robot con
el resto de las máquinas y elementos que componen su entorno.
Por lo tanto, el sistema de programación es la herramienta con la cual el usuario
puede acceder a las diversas prestaciones del robot.
33
Métodos de Programación
Programar un robot consiste en indicar paso por paso las diferentes acciones
(moverse a un punto, abrir o cerrar la pinza, etc.) que éste deberá realizar durante su
funcionamiento, la flexibilidad en la aplicación del robot y, por lo tanto, su utilidad
van a depender en gran parte de las características de su sistema de programación.
Actualmente no existe normalización en relación a los procedimientos de
programación de Robot, cada fabricante desarrolla su método particular, el cual es
válido solamente para sus propios Robot. Sin embargo, algunos han servido de
modelo para el desarrollo de otros, por ejemplo: el lenguaje AL (Finkel-74).
Existen varios criterios para clasificar los métodos de programación. Algunos lo
hacen según la potencia del método, y otras lo hacen según el sistema utilizado para
indicar la secuencia de acciones a realizar, éste último es el más ilustrativo al
momento de dar a conocer las alternativas existentes para programar un robot.
Programación por Guiado
La programación por guiado o aprendizaje consiste en hacer realizar al robot, o a
una maqueta del mismo, la tarea, registrando las configuraciones adoptadas para su
posterior repetición en forma automática.
Para guiar al robot por los puntos deseados se utilizan distintas soluciones:
Guiado Pasivo
Si losactuadores del robot están desconectados y el programador aporta en forma
directa la energía para mover el robot, se habla de un guiado pasivo.
Existe el guiado pasivo directo y el guiado pasivo por maniquí.
Guiado Pasivo Directo
En este caso, el programador puede tomar el extremo del robot y llevarlo hasta los
puntos deseados a través de las trayectorias más adecuadas. La unidad de control del
robot registra de manera automática la señal de los sensores de posición de las
34
articulaciones en todos los puntos recorridos. Un ejemplo es el caso de los Robot de
pintura de la firma Gaiotto, los cuales fueron programados con este procedimiento.
Guiado Pasivo por Maniquí
La dificultad física de mover toda la estructura del robot se resuelve a través de este
procedimiento. En este caso se dispone de un doble del robot, mientras que éste
permanece fuera de línea. El doble posee una configuración idéntica que el robot real,
pero es mucho más ligero y fácil de mover. La programación se realiza llevando de la
mano a este doble, mientras que la unidad de control muestrea y almacena con cierta
frecuencia los valores que toman los sensores de posición de las articulaciones, para
su posterior repetición por el robot. Un ejemplo es el caso de los Robot de pintura
fabricados por Nordson, los cuales son programados utilizando este procedimiento.
Guiado Activo
Estaposibilidad permite emplear el propio sistema de accionamiento del robot,
controlado desde una botonera o bastón de mando (conocido como joystick) para que
sea éste el que mueva sus articulaciones.
Guiado Básico
El robot es guiado por los puntos por los cuales se desea que pase durante la fase de
ejecución automática del programa. Durante ésta, la unidad de control interpola
dichos puntos según determinadas trayectorias. Muchas veces no es posible incluir
ningún tipo de estructuras de control dentro del programa, por lo que los puntos son
recorridos siempre secuencialmente, en el mismo orden que se programaron. Un
ejemplo de este tipo de programación es la utilizada en casi todos los Robot de
pintura, donde la unidad de control muestrea automáticamente los puntos recorridos
por el robot con una frecuencia muy alta.
35
Guiado Extendido
Permite especificar, junto a los puntos por los que deberá pasar el robot, datos
relativos a la velocidad, tipo de trayectoria, precisión con la que se quiere alcanzar los
puntos, control del flujo del programa, atención a entradas/salidas binarias, etc. En
este caso, el método guiado de utilizado es el de la botonera o joystick. El guiado por
extendido aumenta la potencia del sistema de programación.
Los métodos por guiado son muy útiles y presentan ventajas, como que son
fáciles de aprender y requieren de un espacio de memoria relativamente pequeño para
almacenar la información. Sin embargo, también presenta inconvenientes como la
necesidad de utilizar al propio robot y su entorno para realizar la programación, lo
que obliga a sacar al robot de la línea de producción e interrumpir ésta. También está
la inexistencia de una documentación del programa y la dificultad de realizar
modificaciones en el mismo.
Celda Robótica
Es unos sistemas compuestos principalmente de un Robot que realiza operaciones
de Manejo de Materiales (Transferencia de Partes), Ensamble, Empaque y Paletizado.
Las Celdas Robóticas sustituyen las labores pesadas y repetitivas que provocan fatiga
excesiva a los operarios. Los herramentales (“manos de los Robots”) son clave para la
implementación, ya que un diseño y fabricación de calidad,(Ver Figura 17).
• Robots
• Celdas Robóticas para:
• Manejo de Materiales (Transferencia de Partes)
• Ensamble
• Empaque
• Paletizado
36
• Herramentales para Robots: Manejo de Materiales, Ensamble Empaque y
Paletizado. Los herramentales ó “manos” del Robot pueden ser de “línea”
(catálogo) o bajo diseño, de acuerdo a lo específico de la aplicación.
• Guardas y Dispositivos de Seguridad
• Integración con Equipos para la Industria
Figura 17.Celda robótica
Fuente: www.interempresas.net
Sensor
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas,
llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las
variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad
lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión,
humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una
resistencia(como en unaRTD), una capacidad eléctrica(como en un sensor),
una tensión eléctrica(como en untermopar), unacorriente eléctrica (como
enunfototransistor), etc.(Ver Figura 18).
37
Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto
con la variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un
dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que
mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo
el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de
dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede
decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.
Figura 18. Sensores
Fuente: www.made-in-china.com
Terminología de la estructura de RAPID
La terminología de RAPID con la que quizá esté en contactomientras trabaja con
RobotStudio es la siguiente:
• Declaración de datos, Instrucciones de movimientos, Rutinas,
Procedimientos, Funciones, Módulos, entre otros, (Ver ANEXO A).
Los conceptos aparecen enumerados por su dimensión, de los más básicos a los de
mayor envergadura.
38
RobotStudio
Es un Software de programación fuera de línea, es la mejor manera de maximizar el
retorno de la inversión para los sistemas de robot. La Simulación de estaciones
robóticas y el software de Programación offline,permite que la programación del
Robot sea realizada a través de un PC de oficina y sin parar la producción. Ofrece las
herramientas para aumentar la rentabilidad en el desarrollo de celdas robóticas y se
basa en un Controlador Virtualque es una copia exacta del software real que ejecutan
los Robot en producción. Esto permite simulaciones muy realistas, utilizando
programas de Robot reales y archivos de configuración idénticos a los utilizados en el
taller(Ver Figura 20).
RobotStudio ofrece las siguientes opciones de instalación:
• Completo
• Personalizada, para permitir contenidos y rutas personalizadas por el usuario
• Mínima, lo que permite ejecutar RobotStudio sólo en el modo en línea.
Figura 19.RobotStudio
Fuente: www.abb.com
39
40
CAPITULO III
MARCO METODOLOGICO
Los objetivos de la siguiente investigación se enmarcaron en el desarrollo de una
celda robótica para la fabricación de puntas de ejes en el área de forjas de una
empresa fabricante de autopartes utilizando una unidad ABB IRB 6400 con un
controlador modelo M94.
Nivel de la investigación
Una vez establecidos los lineamientos para el desarrollo de la siguiente
investigación Fidias (1999), “se refiere al grado de profundidad con que se aborda un
objeto o fenómeno” (p.19), de acuerdo a su naturaleza el proyecto es una
Investigación Descriptiva, el cual es definido por Fidias (1999), “consiste en la
caracterización de un hecho, fenómeno que busca establecer su estructura o
comportamiento." (p.20).
Diseño de la Investigación
El diseño de la investigación es de campo de tipo no experimental la UPEL (2001)
plantea: “Se entiende por Investigación de Campo, el análisis sistemático de
problemas en la realidad con el propósito bien sea de describirlos, interpretarlos,
entender su naturaleza y factores constituyentes, explicar sus causas y efectos, o
predecir su ocurrencia” (p.5), la realización de dicha propuesta fue realizada tomando
datos reales del sitio de estudio.
41
Modalidad de Investigación.
Una vez establecidos los lineamientos para el desarrollo de la siguiente
investigación, se enmarca dentro de la modalidad de proyecto factible según Fidias
Arias (2006) Proyecto Factible: es una propuesta de acción para resolver un
problema, practica o satisfacer una necesidad. Es indispensable que la propuesta se
acompañe de una investigación que demuestre su factibilidad o posibilidad de
realización.
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
Para la obtención de los datos, las técnicas a emplearse son la observación directa,
mediciones experimentales, consultas bibliografías electrónicas, libros, entrevistas.
De acuerdo a Fidias (1999), "Las técnicas de recolección de datos son las distintas
formas o maneras de obtener la información." (p.25)", por lo tanto se usaran medios
impresos, libros y electrónicos disponibles estos últimos en internet, cámara digital
fotográfica, videograbadora.
Técnicas de Procesamiento y Análisis de Datos
Fidias (1999), establece que “en este punto se describen las distintas operaciones a
las que serán sometidos los datos que se obtengan: clasificación, registro, tabulación
y codificación si fuere el caso” (p.25), por lo tanto se usara el análisis e interpretación
de los datos obtenidos en dichas mediciones de área así como también gráficos,
tablas, entre otros, con la finalidad de desarrollar las fases metodologías de la
propuesta en cuestión.
42
PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO
Fase I
Diagnosticar el proceso de fabricación de las puntas de ejes en la empresa para la
definición de los sistemas y materiales de la celda robótica así como también se
realizara la mediciones del área de trabajo en 2D y 3D, Mediciones de los parámetros
por micro-ciclos de trabajo, Revisar el sistema de fabricación de puntas de ejes.
Fase II
Diagramar el área de trabajo, el sistema de anclaje y fijación de la unidad robótica
para ubicar el autómata en el lugar adecuado de acuerdo a sus características de
fabricación así como también la realización de los planos del área de Trabajo,
virtualización (imagen en tres dimensiones) de los equipos que se encuentran en el
área de trabajo y la Selección de los elementos para la fijaciones de la unidad
robótica.
Fase III
Diseñar la Programación de la unidad robótica utilizando el lenguaje RAPID del
Robot ABB IRB 6400 Aplicando el lenguaje de programación RAPID, realizar las
estructuras de control para los movimientos del autómata.
Fase IV
Ensayar la programación del robot ABB IRB 6400 a través del software de
simulación Robot Studio de ABB.Realizar la simulación de la estación robótica en el
software RobotStudio y la simulación la programación del robot ABB IRB 6400
43
CAPITULO IV
ANALISIS E INTEPRETACION DE LOS RESULTADOS DE LA FABRICACION DE PUNTAS DE EJES EN EL AREA DE
FORJAS.
Una vez aplicados los instrumentos y métodos de recolección de información
como la lista de cotejo (Ver Tabla 4), la observación y medición directa además de
un informe desarrollado por el departamento de ergonomía de dicha empresa.Se
procedió a realizar el análisis de los mismos.
Tabla 4. Lista de Cotejo
Fuente: Urdaneta N, 2013
44
En cuanto a la Operación
Una vez aplicada la lista de cotejo se puede evidenciar que la fabricación de
puntas de ejes es realizada de forma manual la misma requiere de la participación de
dos trabajadores por turnos de trabajo, en el proceso existen varias etapas donde cada
uno de los trabajadores desempeñan dos actividades. (Verfigura 21).
En la primera etapa de la fabricación de puntas de eje (Ver figura 21) se toma de la
cesta una barra de acero de aproximadamente doce kilogramos, luego se procede a
llevarla al horno de inducción donde es precalentada a más de 700 grados
Celsiusaproximadamente.
Figura 20. Estación de forjado de puntas de ejes
Fuente:Urdaneta N, 2013
45
Figura 21.Estación de forjado de puntas de ejes
Fuente:Urdaneta N, 2013
Precalentada la barra de acero esta es llevada a un banco de prueba para realizar
las comparaciones de las medidas las cuales se realizan con una regla que indica
donde debe agarrarse dicha barra paraser introducida en la forjadora. (Ver figura 22).
Figura 22.Estacion de forjado de puntas de ejes
Fuente:Urdaneta N, 2013
46
Después de introducida la barra de acero dentro de la forjadora esta pasa por
cuatro fases que la transforma en una punta de eje, al salir de la forja esta es colocada
en un riel (Ver figura23)para que se deslice hasta la cesta, donde es colocada y luego
es trasladada al almacenaje (Ver figura 24).
Figura 23.Estacion de forjado de puntas de ejes, Fuente:Urdaneta N, 2013
Figura 24.Estacion de forjado de puntas de ejes, Fuente: Urdaneta N, 2013
47
En cuanto al Proceso
En la fabricación de puntas de ejes los tiempos son medidos por etapas de manera
discontinua debido a que todo el proceso es realizado de forma manual, aunque es
una limitante para llegar a las metas de producción, por otro lado si se contara con un
sistema automatizado para realizar las labores de fabricación de las puntas de ejes se
podría mejorar tanto los tiempos de trabajo y como el incremento de la producción.
En cuanto a la Seguridad y a la Ergonomía
La empresa donde se desarrolla dicha investigación suministra al personal que
labora en el área de forjas de los equipos de protección personal (EPP) tales como
guantes, delantal, tapa oídos, lentes y botas de seguridad de acuerdo a lo establecido
en el artículo 53 de la LOPCYMAT donde el empleador debe dotar a los trabajadores
y trabajadoras de ropa de trabajo y equipos de protección personal, de acuerdo a las
condiciones presentes en los sitios de trabajo, y los mismos deberán usarlos en la
ejecución de sus labores. No obstante el manejo de las barras de acero a altas
temperatura yalquedar zonas del cuerpo expuestas a ellas genera problemas de
seguridad laboral.
Por otro lado en el área de forjas no posee una vía libre de obstáculos y ventilación
suficiente para evitar el sofocamiento de los trabajadores por las altas temperaturas
expuestas, no se cuenta con sistema de seguridad visible para la detención de las
máquinas y mecanismos que intervienen en la fabricación de puntas de ejes y de
acuerdo a la Ley Orgánica del Trabajo (LOTTT) en el artículo 43;“donde todo
patrono o patrona garantizará a sus trabajadores o trabajadoras condiciones de
seguridad, higiene y ambiente de trabajo adecuado, y son responsables por los
accidentes laborales ocurridos y enfermedades ocupacionales acontecidas a los
trabajadores, trabajadoras, aprendices, pasantes, becarios y becarias en la entidad de
trabajo, o con motivo de causas relacionadas con el trabajo”.
Por tal motivo es necesario dar repuesta y cumplimento a dicho artículo de manera
tal que todo el proceso productico quede enmarcado en dicha ley.
48
Por otro lado un estudio realizado por el departamento de ergonomía
(2012).Basados en observación directa y metodologías tales como REBA(Rapid
Entire Body Assessment)yINSHT (Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el
Trabajo), (Ver ANEXO B),que permite estimar el riesgo de padecer desórdenes
corporales relacionados con el trabajo basándose en análisis de las posturas adoptadas
por los miembros superiores del cuerpo (brazo, antebrazo, muñeca), del tronco, del
cuello y de las piernas y que además define la carga o fuerza manejada, el tipo de
agarre o el tipo de actividad muscular desarrollada por los trabajadores, teniendo
comoresultadosdatosen cuanto a posturas, pesos que manejan cada uno de los
trabajadores, repetividad de movimientos para realizar dichas tareas (Ver Tabla 5).
De lo antes planteado se puede evidenciar que las actividades desarrolladas por
los trabajadores en el área de forjas tiene un riesgo alto de padecer enfermedades
musculo esqueléticas que afecten la salud laboral de los mismos (Ver Tabla 6).
Tabla 5: Evaluación Disergonómica
Condición Disergonómica (por apreciación) Apreciación del
trabajador
Metodologías
Resultado de la Metodología
POSTURAS PESO REPETITIVIDAD
Realiza la actividad en bipedestación prolongada
con soporte bilateral y rodillas flexionadas 30° - 60° Flexión de tronco 0° - 20°,
flexión de cuello a 20°, flexión de brazo entre 45°.
90°
Peso 12 KgxHora: 1080 Kg Día: 8640 Kg. Semana: 43200 Kg.
Hora: 90veces. Día: 720 veces. Semana: 3600 veces.
Insatisfacción: Medio Esfuerzo: Medio Molestia: Medio
REBA INSHT
Coeficiente REBA corresponde a un nivel
de acción 2 con un nivel de riesgo MEDIO y con nivel de intervención y análisis NECESARIO.
Coeficiente INSHT corresponde a un
RIESGO NO TOLERABLE
Realiza la actividad en bipedestación prolongada
con soporte bilateral y rodillas flexionadas de 30° - 60°, Flexión de tronco 0° - 20°, flexión y rotación de
cuello a 20°, flexión de brazo entre 45°. 90°, flexión de
antebrazo 60° - 100°, extensión de muñecas entre
0° y 15°,
Peso 12 KgxHora: 1080 Kg
Día: 8640 Kg. Semana: 43200 Kg.
Hora: 90veces. Día: 720 veces. Semana: 3600 veces.
Insatisfacción: Medio Esfuerzo: Medio Molestia: Medio
REBA INSHT
Coeficiente REBA corresponde a un nivel
de acción 2 con un nivel de riesgo MEDIO y con nivel de intervención y análisis NECESARIO.
Coeficiente INSHT corresponde a un
RIESGO NO TOLERABLE
49
Realiza la actividad en bipedestación prolongada
con soporte bilateral, flexión de brazo entre 45°. 90°,
Peso 12 KgxHora: 1080 Kg
Día: 8640 Kg. Semana: 43200 Kg.
Hora: 460veces. Día: 3680 veces. Semana: 18400 veces.
Insatisfacción: Alto Esfuerzo: Alto Molestia: Alto
REBA INSHT
Coeficiente REBA corresponde a un nivel
de acción 4 con un nivel de riesgo MUY ALTO y con nivel de intervención y análisis NECESARIO.
Coeficiente INSHT corresponde a un
RIESGO NO TOLERABLE (Se
supera el peso manejado unos 30mil kg)
Realiza la actividad en bipedestación prolongada
con soporte bilateral, flexión de antebrazo entre 60°. 100°,
flexión de brazo de 20° - 45°.
Peso 12 KgxHora: 5520 Kg
Día: 44160 Kg. Semana: 220800 Kg.
Hora: 460veces. Día: 3680 veces. Semana: 18400 veces.
Insatisfacción: Alto Esfuerzo: Alto Molestia: Alto
REBA INSHT
Coeficiente REBA corresponde a un nivel
de acción 3 con un nivel de riesgo ALTO y con nivel de intervención y análisis NECESARIO.
Coeficiente INSHT corresponde a un
RIESGO NO TOLERABLE
Realiza la actividad en bipedestación prolongada
con soporte bilateral, flexión de antebrazo entre 60°. 100°,
Peso 12 KgxHora: 1080 Kg
Día: 8640 Kg. Semana: 43200 Kg.
Hora: 90veces. Día: 720 veces. Semana: 3600 veces.
Insatisfacción: Alto Esfuerzo: Alto Molestia: Alto
REBA INSHT
Coeficiente REBA corresponde a un nivel
de acción 3 con un nivel de riesgo ALTO y con nivel de intervención y análisis NECESARIO.
Coeficiente INSHT
Fuente: Danaven, 2012
Tabla 6: Resultados de la Evaluación
ACTIVIDADES CRITICA METODOLOGÍA
Agarra la barra de acero de la cesta REBA 5 INSTH ALTO
Coloca la barra de acero en un contendedor REBA 6 INSTH ALTO
Coloca la barra en la Upsetter REBA 11 INSTH ALTO
Coloca la punta de ejes en el conveyor REBA 8 INSTH ALTO
Almacena la punta de ejes REBA 8 INSTH ALTO
Fuente: Danaven, 2013
50
Conclusiones del Diagnóstico
Después de diagnosticar la situación actual del proceso de fabricación de puntas de
ejes, seevidenció que existen riesgos que amenazan la salud laboral de los
trabajadores que se desempeñan en la fabricación de puntas de ejes, además cuentan
con poca seguridad laboral a pesar de contar con los instrumentos de seguridad
personales, este proceso por ser repetitivo y por realizar movimientos de cargashacen
que la operación se demore en cada una de las fases de la fabricación debido a la
fatiga y el cansancio.
Recomendación del Diagnóstico
En función de las debilidades encontradas en el proceso de fabricación de puntas de
ejes se propone la automatización de dicha estación de trabajo a través de una celda
robótica utilizando un autómata IRB 6400 del fabricante ABB con el cual se
mejoraran los tiempo de ejecución de trabajo y se evitaran accidente así como
tambiénlesiones musculo esquelética que afectana los trabajadores que
desempeñandicha labor en el área de trabajo donde es objetoesta investigación.
51
CAPITULO V
FACTIBILIDAD TECNICA Y ECONOMICADE LA ESTACION
ROBOTICA PARA LA FABRICACION DE PUNTAS DE EJES EN
EL AREA DE FORJAS
Una vez analizados los resultados del diagnóstico, donde se evidencia la necesidad
de automatizar el área de forjas, específicamente en la fabricación de puntas de ejes,
se procedióa realizar el análisis de la factibilidad técnica y económica para determinar
los costos referente a las tecnologías a emplear, los beneficios técnicos de la
operación, la evaluación de los materiales e instrumentos a utilizar.
Factibilidad Técnica
La factibilidad técnica fue orientada a los equipos, materiales y suministros
proporcionados por la empresa donde se realiza dicha investigación por lo tanto la
propuesta de desarrollo de una celda robótica para la fabricación de puntas de ejes se
restringe a la utilización de un robot ABB IRB 6400 M94a,(Ver Figura 26).
Figura 25.Robot ABB IRB 6400
Fuente: www.abb.com
52
El robot IRB 6400 cuenta con 6 ejes y el controlador del robot S4 proporcionan
tiempos de ciclo corto y preciso, cambios rápidos y una precisión constante para
procesos de alta prestaciones. Los IRB 6400 representan un tercio de las 90.000
instalaciones de Robot ABB. El modeloM94 con el controlador S4 permite a las
instrucciones de programación RAPID la ejecución y programación más fácil.
Confiabilidad y Seguridad
IRB 6400 cuenta con una robusta construcción totalmente de acero con materiales de
alta resistencia. Los brazos son mecánicamente equilibrados y están equipados con
dobles cojinetes.
Adaptabilidad
IRB 6400 está diseñado para ser compacto con un pequeño radio de interferencia para
asegurar instalaciones flexibles en las zonas con alta densidad de equipos de
producción. El proceso de comunicación,se integra a través de la base del robot se
intercambian fácilmente, El robot se puede calibrar para que se garantice un rápido
retorno a la plena producción, (Ver Figura 27).
Figura 26.Área de alcance robot
Fuente: www.abb.com
53
Los equipos y materiales a utilizar para el desarrollo de la estación robótica se encuentran descritos en la siguiente tabla, (Ver Tabla 7). Tabla 7.Lista de equipos y materiales.
Cantidad Equipo Modelo Descripción
1 Robot ABB IRB 6400
M94a Autómata programable
1 PC Portátil Siragon
Mns-50 Computador Personal
1 Software
RobotStudio ABB Versión 4.0
Software Programación y
Simulación
1 Software AutoCAD Versión
2007
Software de Modelado de
planos y CAD
2 Sensores
Inductivos
4 mm 0 6
mm Detector de metales
1 Pulsador de
Arranque
Botón Push
redondo verde Botón de puesta en marcha
1 Pulsador de
Parada
Botón Push
redondo rojo Botón de parada de la unidad
Fuente: Urdaneta (2013)
Alternativa N°1 Elementos estación robótica La alternativa n°1 está compuesta por 2 sensores inductivos marca Autonics, y
pulsadores de arranque y parada, (Ver Tabla 8).
. Tabla 8: Costos Materiales y Equipos
Cantidad Equipo Modelo Marca Costo Aproximado Total
2 Sensores
Inductivos PR18-5DN Autonics 238,14 Bs
1 Pulsador de
Arranque Push redondo COM-09339 133,2 Bs
1 Pulsador de
Parada Push redondo COM-09341 133,2 Bs
Fuente: Urdaneta (2013)
54
Figura 27.Sensor inductivo
Fuente:www.newark.com
Figura 28.Pulsadores de arranque y parada
Fuente: www.electronica.com.ve
Alternativa N°2Elementos estación robótica
La alternativa 2 está compuesta por dos sensores inductivos marca Festo, y
pulsadores de arranque y parada.
Tabla 9. Lista de componentes y materiales
Cantidad Equipo Modelo Marca Costo Aproximado
Total.
2 Sensores
Inductivos
SIEH-M12B-PS-S-L-CR
Festo 1008 Bs
1 Pulsador de
Arranque Botón Push redondo
COM-
09339 133,2 Bs
1 Pulsador de
Parada Botón Push redondo
COM-
09341 133,2 Bs
Fuente: Urdaneta (2013)
55
Figura 29.Sensor Inductivo
Fuente: www.festo.com
Los equipos de hardware y software comtenplados en la Tabla 10 fueron
adquiridos por la empresa y cuenta con el personal tecnico especializado para el
desarrollo de la propuesta.
Tabla 10. Costo de materiales y equipos.
Cantidad Equipo Modelo Costo Aprox.
1 Robot ABB IRB 6400
M94a 100.768,5 Bs
1 PC Portátil Siragon Mns-
50 20.000 Bs
1 Software
RobotStudio ABB Versión 4.0 50.000 Bs
1 Software AutoCAD Versión 2007 945 Bs Fuente: Urdaneta, (2013)
Para la selección de la alternativa de los elementos y materiales se realizó una comparación entre los costó individuales y se determinó que la alternativa número uno es la más viable para el desarrollo de la estación robótica.
56
57
CAPITULO VI
PROPUESTA
El siguiente capítulo muestra los resultados de la propuesta de desarrollo de una
celda robótica para la fabricación de puntas de ejes utilizando una unidad robótica
IRB 6400.
Objetivo de la Propuesta Con el desarrollo de la celda robótica se pretende disminuir los tiempos de
fabricación de puntas de ejes, mejorar las metas de producción, aumentar el tiempo de
disponibilidad de los equipos, aumentar la seguridad laboral, disminuir las causas que
desarrollan enfermedades ergonómicas en los trabajadores.
Desarrollo
Dentro de esta perspectiva se desarrolló un estudio basado en cuatro fases donde la
primera fase consistió en diagnosticar el proceso de fabricación de las puntas de ejes
en la empresa, para la definición de los sistemas y materiales de la celda robótica, una
segunda fase donde se diseñóel área de trabajo, el sistema de anclaje y fijación de la
unidad robótica para ubicar el autómata en el lugar adecuado de acuerdo a sus
características de fabricación utilizando el software de diseño AutoCAD .
De acuerdo a las medidas tomadas en el plano 2D de AutoCAD se desarrolló la
virtualización del mismo dando como resultado la figura a continuación. Esta área de
trabajo es la real y debe ser modificada con el fin de poder colocar el autómata de
forma tal que pueda cubrir el área en la cual se está trabajando (Ver Figura 31 y 32).
58
Figura 30.Diagrama del área de forjas.
Fuente: Urdaneta, (2013)
59
Figura 31.Virtualización del área de forjas
Fuente: Urdaneta, (2013)
Figura 32.Virtualización Simulada del área de forjas
Fuente: Urdaneta, (2013)
60
En las figuras anteriores se muestra como es la disposición y distribución real de
los elementos que conforman el área de forjas (Ver figura 31) y como debería estar
distribuida los elementos en la estación robótica según el cálculo y la alcanzabilidad
del autómata (Ver figura 32) por otra parte la fijación debe ser hecha tal y como lo
muestra dicha figura.
Por otra parte se desarrollaron los planos de los distintos elementos que conforman
el área de forjas:
Horno de inducción
El cual se encarga de elevar la temperatura de las barras de acero con el fin poder
moldearlas con la forjadora (Ver Figura 34).
Figura 33.Horno de inducción
Fuente: Urdaneta, (2013)
61
Forjadora (Upsetter)
Se encarga de moldear las barras de acero para convertirlas en puntas de ejes por
medio de moldes y fuerza hidráulica (Ver Figura 35).
Figura 34.Forjadora
Fuente: Urdaneta, (2013)
Unidad de Programación
Es donde se encuentra el control del robot y el cerebro cuenta con un Control de
Programación (Teachpendant) y todas las tarjetas que integran las siguientes
funcionalidades como lo son la tarjeta de memoria, la tarjeta de entradas y salidas
digitales, la tarjeta de entradas y salidas analógicas, la fuente de poder y la tarjeta
principal que controla los servos del autómata (Ver Figura 36).
62
Figura 35.Unidad de Programación S4c
Fuente: Urdaneta, (2013)
Robot IRb6400 con Gripper
El robot IRB 6400 cuenta con 6 ejes y el controlador del robot S4 proporcionan
tiempos de ciclo corto y preciso, cambios rápidos y una precisión constante para
procesos de alta prestaciones, (Ver Figura 37).
Figura 36.Robot con Gripper
Fuente: Urdaneta, (2013)
63
Accesorios y Equipos Varios
Son todos aquellos elementos que brindan seguridad y protección a los
trabajadores que interactúan con el autómata y el área de trabajo donde este ejerce sus
movimientos, además de estos se muestra el panel de mando y los contenedores
donde se colocan las barras de acero y las puntas de ejes, (Ver Figura 38).
Figura 37.Accesorios y equipos varios
Fuente: Urdaneta, (2013)
Programación del autómata y puesta en marcha.
El sistema que controla el robot IRB6400 es un S4C del fabricante ABB y este
cuenta con las siguientes especificaciones.
• Sistemaconmulti-procesador.
• 32bit conmanejodepuntosflotantes.
• Expandible hasta24MBdememoriaRAM.
• Soportaunmáximo de 35,000 líneasde instruccionesdelenguajeRAPID.
• InstruccionesAuto-optimizables.
• Completamentecoordinado.
64
• 12ejesde interpolación.
• Capazderesolversingularidadesautomáticamente.
• Capacidaddeconectarhasta20módulosdeexpansiónenbusCAN.
Sistema de Seguridad
Para la puesta en marcha es necesario verificar los sistemas de seguridad del robot
y de la estación de trabajo, el controlador del robot posee un LOCK-OUT el cual
consta de un interruptor de palanca que en momento de deshabilitarlo corta la
corriente de todo el sistema.
Figura 38.palanca LOCK OUT
Fuente: Urdaneta, (2013)
Características de Seguridad
• Selección de modo de operación (Manual/Automático)
• Reducción de Velocidad
• Protección de Sobre velocidad
• Stop de Emergencia
• Stop de Seguridad de Área
• Restricción de Espacio de Trabajo
• Habilitación del Robot
65
El sistema de seguridad está diseñado de manera tal que se abra el circuito
cortando el flujo de corriente al sistema de motores por tal motivo se tomó en cuenta
la seguridad tanto por software como por hardware,(Ver Figura 40).
Figura 39.Cadena de paro de emergencia
Fuente: Troubleshooting electric ABB
66
Sistema de control
El sistema de control está ubicado en la parte baja del gabinete es de tipo modular
ya que en esta parte existen diferentes slots para la colocación de diferentes tarjetas
según las necesidades de diseño y trabajo de la unidad robótica, (Ver Figura 41).Las
principales tarjetas y elementos que debe tener el sistema son los siguientes:
• 1 Tarjeta sistema
• 1 Controladora robot
• 1 Controladora principal
• 1 Tarjeta de memoria
• 1 Tarjeta de entradas y salidas
• 1 Fuente de poder
Figura 40.Armario principal S4c
Fuente: Troubleshooting electric ABB
Para la programación del robot se realizó un diagrama de flujo con la
realizar la secuencia lógica del forjado de puntas de ejes
Diagrama de Flujo
67
Para la programación del robot se realizó un diagrama de flujo con la
realizar la secuencia lógica del forjado de puntas de ejes,(Ver figura 42)
Diagrama de Flujo
Para la programación del robot se realizó un diagrama de flujo con la finalidad de
,(Ver figura 42).
Figura 41.Diagrama de Flujo Programa Principal
Fuente: Urdaneta, (2014)
El controlador S4C de dicha empresa cuenta con un
memoria de 8MB (DSQC323), una tarjeta de entradas y salidas digitales DSQC
una línea de trifásica de 440V que vienen de un transformador de 2200 KVA
ubicado en la casa de fuerzas
tarjeta de entradas y salidas analógicas
68
.Diagrama de Flujo Programa Principal
Urdaneta, (2014)
El controlador S4C de dicha empresa cuenta con un módulo
memoria de 8MB (DSQC323), una tarjeta de entradas y salidas digitales DSQC
una línea de trifásica de 440V que vienen de un transformador de 2200 KVA
asa de fuerzas de dicha empresa. Para la programación se utilizó la
tarjeta de entradas y salidas analógicas.
módulo de expansión de
memoria de 8MB (DSQC323), una tarjeta de entradas y salidas digitales DSQC328 y
una línea de trifásica de 440V que vienen de un transformador de 2200 KVA
la programación se utilizó la
69
Conexióndelasentradas/salidasalmóduloDSQC328.
ElmódulodeexpansióndeentradasysalidasdigitalesDSQC328admitehasta16entradas
digitalesde24VDC engruposde8entradasycondos terminalesdeconexiónX1yX2,
y16salidasopto
acopladasde24VDCengruposde8salidasycondosterminalesdeconexiónX3yX4.Tambié
nsedisponedeunosindicadoresluminosos(LED)quereflejanelestadodedichasseñales, en
el caso de estudio utilizaremos la conexión X1 y X2 para la ubicación de los
conectores de entradas y salidas.
Figura 42.Tarjeta de entradas y salidas
Fuente: Manual RobotABBIRB6400, 2011
Tarjeta I/O Digitales
Entradas
• 1 Botón de Parada de Emergencia.
• 1 Botón de Arranque (START)
• 1 Botón de Parada (STOP)
• 2 Entradas Sensores Inductivos.
• 1 Sensores de Seguridad de Área.
• Selector de Barras 2 posiciones (Semiflor, Fullflor).
• 1 Sensor de detección de barra.
70
Salidas
• 1 Sirena.
• 1 Indicador de Luz de Proceso.
• 1 Indicador de Error.
• 1 Indicador de Parada.
• 1 Realización Prueba.
Tabla 11.Entradas y Salidas (Arranque y paros de Emergencia)
Fuente: Urdaneta (2014)
Una vez que se verificaron todos los elementos de seguridad se pasa al selector
donde se le asigna al programa una validación lógica que le indica que tipo de barra
se va a forjar y cuál es la trayectoria que seguirá el autómata. Los siguientes
flujogramas a continuación muestran los pasos que siguen el robot en los procesos
intermedios al programa principal.
ENTRADASNOMBRE NOMBRE ROBOTSTUDIO PUERTO OBSERVACIONES
START STARTRX Di1 BOTON DE ARRANQUE
STOP STOPRX Di2 BOTON DE PARADA
STOP EMERGENCIA STOPRE Di3 BOTON DE EMERGENCIA
SENSOR SEGURIDAD DE AREA SENSA Di4 SENSOR FOTOELECTRICO
SENSOR CESTA SENCE Di5 SENSOR INDUCTIVO
SELECTOR BARRA SELB Di6 SELECTOR 2 POSICIONES
SENSOR 1 BARRA SEN1B Di7 SENSOR INDUCTIVO
SENSOR 2 BARRA SEN2B Di8 SENSOR INDUCTIVO
SALIDASNOMBRE NOMBRE ROBOTSTUDIO PUERTO OBSERVACIONES
SIRENA SIR Do1 SIRENA 1 TONO
INDICADOR LUZ DE PROCESO INLUP Do2 COCTELERA ROJA
ERROR ERROE Do3 BOMBILLO AMARILLO
INDICADOR LUZ PARADA INLUPA Do4 BOMBILLO ROJO
INDICADOR LUZ PRUEBA INLUPR Do5 BOMBILLO AZUL
71
Figura 43.Diagrama de Flujo Programa Principal
Fuente: Urdaneta, (2014)
72
Adicionalmente tenemos un sensor que permite conocer si el robot con el
manipulador logro alcanzar y coger la barra para su forja.
Simulación RobotStudio Para comenzar la simulación de la estación robótica se debe primeramente abrir el
software de programación RobotStudio del fabricante ABB, luego se debe ir al menú
opciones y fijar los parámetros de trabajo (Ver Figura 45).
Figura 44.Menú opciones RobotStudio
Fuente: Urdaneta (2014)
Para la importación de las geometrías antes se deben crear en un software de
diseño 3D se utilizó AutoCAD donde se elaboraron los distintos elementos que
conforman la estación de trabajo, el software de RobotStudio permite la importación
de archivos .SAT los cuales son generados a partir de los diseños que se realizan en
AutoCAD (Ver Figura 46), (Ver ANEXO C).
73
Figura 45Diseño Tablero mando AutoCAD
Fuente: Urdaneta (2014)
Luego se deben añadir todas las geometrías una a la vez y situar adecuadamente
según las mediciones realizadas y de acuerdo con el espacio físico real delárea de
trabajo (ver figura 47), se deberá seguir la siguiente ruta de acceso(Ver Figura 47).
Archivo Importar Geometrías
Figura 46.Importación RobotStudio
Fuente: Urdaneta (2014)
74
La ubicación del autómata debe hacerse de acuerdo a sus características de diseño
y alcance para ello se debe seguir la siguiente ruta
Archivo Importar Biblioteca
En esta carpeta se encuentran todas las plantillas de autómatas desarrolladas para
esta versión de RobotStudio, una vez agregado el robot se debe importar la
herramienta de trabajo, dicha herramienta fue creada en AutoCAD la cual tiene como
origen las coordenadas base de dicho robot (Ver figura 48).
Figura 47. Manipulador RobotStudio
Fuente: Urdaneta (2014)
Para poder comenzar a generar las trayectorias del autómata se debe primeramente
arrastrar en el explorador de elementos la herramienta a usar desde su lugar de origen
en el explorador de elementos hasta el elemento IRB6400R y así concatenar sus
movimientos, se debe configurar el controlador del autómata (Ver figura 49-50)
Mecanismo Controlador Configurar
75
Figura 48.Inicio Controlador RobotStudio
Fuente: Urdaneta (2014)
Luego que se configura y se escoge el controlador del autómata se debe iniciar,
Verificar en la barra de estado que el autómata está operativo y abrir el Control de
Programación (Teachpendant) (Ver figura 50).
Mecanismo Controlador Iniciar
Figura 49.Inicio Controlador RobotStudio
Fuente: Urdaneta (2014)
76
Finalmente se debe abrir el control de programación(Teachpendant) para
configurar las tarjetas de entradas y salidas, cargar el programa principal y monitorear
todos los puntos de la trayectoria del robot así como medir los tiempos de ejecución
de cada acción (Ver figura 51), también se puede apreciar los puntos y la trayectoria
que sigue el autómata hasta llegar a la cesta donde terminaría el proceso de
fabricación.
Figura 50.Trayectorias y puntos RobotStudio
Fuente: Urdaneta (2014).
77
Conclusiones
El desarrollo de la estación robótica para la fabricación de puntas de ejes evidenció
la simplicidad de su construcción garantizando la seguridad de todo el personal que
labora en dicha área.
Debido a la utilización de un autómata se requiere de menos personal para la
fabricación de puntas de ejes, el cual sería reubicado y entrenado para realizar otras
labores.
La flexibilidad y adaptación de los sistemas automatizados permitirían crear
nuevos patrones y trayectorias supliendo las necesidades de la fabricación de puntas
de ejes adaptándose a nuevos desafíos tecnológicos.
Los tiempos de duración de forjado por unidad producida pueden ser reducidos
considerablemente logrando esto aumentar las metas de producción y calidad.
El sistema fue condicionado para trabajar con dos modelos de puntas de ejes, no
obstante permite a través de sus elementos programables asignarle más opciones de
desarrollo de puntas de ejes.
78
Recomendaciones
Para mejorar las condiciones de instalación y procesos se realizanlas siguientes
recomendaciones:
InstalarleunaunidaddediscoFlashmemoryalcontroladorS4C, para
desconectarlaunidaddediscos3½,yaquenoseconsiguenfácilmentelosdiscos
(Convertidor de disco USB a 3 ½).
Optimizar y mejoraraúnmáselprogramaparadisminuirlos puntos de posición y la
velocidad de procesamiento para lafabricación de puntas de ejes y así lograr mayor
precisión, velocidad.
La realización de mantenimiento, calibración, ajuste de tornillería, lubricación, y
cambio de aceites a las unidades IRB6400 encontradas en planta.
La realización de mantenimiento a las unidades de programación S4c, la
sustitución de las baterías que mantienen la programación y configuración del
autómata en la memoria interna del sistema.
Inducción al personal de mantenimiento y trabajadores sobre los riesgos eléctricos
y medidas de seguridad para evitar posibles accidentes.
Inducción al personal de mantenimiento y trabajadores sobre el funcionamiento,
parametrización y configuración del sistema S4c.
Las modificaciones realizadas al horno de inducción deben ser hechas en la vida
real para darle sentido a la automatización y a la simulación de la estación robótica.
79
BIBLIOGRAFIA
ABB.Product manual IRB6400. Pág 1-682. ABB. Suiza. 1998.
ABB. Electrical Troubleshooting Manual. Pág 1- 508. ABB. Suiza. 1995.
Arias, F. (s.f.). El proyecto de investigación, guía para su elaboración, Caracas:
Editorial Espíteme. (1992) Recuperado el 15 diciembre 2013.
Balestrini, M. (s.f.). Como se elabora el Proyecto de investigación. Caracas: BL.
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2013.
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de 2014 de http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0708/archivos/_15/Tema_5.4.htm
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Caracas: Fondo editorial de la Universidad Pedagógica Experimental Libertador.
(2006) Recuperado el 15 de diciembre de 2013
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80
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de2014,dehttp://eltigre.olx.com.ve/pictures/punta-de-eje-de-mitsubichi-iid-
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Vizcarra, A. (s.f.). Robótica. Recuperado el 1 de Enero de 2014, de http://ariel-
aviscarra.blogspot.com/
81
ANEXOS
82
ANEXO A
TERMINOLOGIA LENGUAJE RAPID
83
ANEXO B
METODOLOGÍA REBA
84
ANEXO C Secuencia de Imágenes para la creación de archivos .SAT a
partir de un diseño en AUTOCAD 3D
Figura 51. Diseño 3D AutoCAD
Fuente: Urdaneta (2014).
Figura 52. Selección del Diseño
Fuente: Urdaneta (2014).
85
Figura 53 Menú ARCHIVO, EXPORTAR
Fuente: Urdaneta (2014).
Figura 54 Menú GUARDAR
Fuente: Urdaneta (2014).
86
Luego de realizar el diseño en AUTOCAD se procede a seleccionarlo, luego se abre
el menú ARCHIVO donde se ubica la opción EXPORTAR dándole un CLIC con el
botón Izquierdo de Mouse, se le asigna un nombre al archivo y una dirección para
guardarlo una vez finalizado el proceso se procede a la importación en el Software
RobotStudio.
Secuencia de Imágenes para la importación de geometrías a
partir de un diseño en AUTOCAD 3D en RobotStudio
Figura55. Menú Archivo, Importar, Geometrías.
Fuente: Urdaneta (2014).
87
Figura 56. Menú Importar
Fuente: Urdaneta (2014).
Una vez ubicada la dirección de la geometría, se hace CLIC con el botón izquierdo del mouse luego aparecerá en el área de trabajo donde puede ser modificada sus coordenadas.
88
ANEXO D
CÓDIGO RAPID ESTACION ROBOTICA MODULE PROBOT VAR intnum fully; !***********************Variable de Interrupción*** ************************************** VAR intnum empty; !***********************Variable de Interrupción* **************************************** VAR intnum plasti; !***********************Variable de Interrupción* **************************************** VAR num dummy; CONST jointtarget Inicio1:=[[45.0001,3.6042,33.7217,0,-30.2291,-275.267],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget Aproximacion1:=[[45.0001,-27.2797,27.8304,0,-24.7329,-275.267],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget Aproximacion2:=[[45,-38.2219,23.1438,-6.8703,-19.2368,-261.527],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo1a:=[[94.2267,-19.8863,23.3359,10.5679,-23.6945,-279.695],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo1b:=[[93.2902,-2.42104,26.2829,7.39086,-26.4766,-276.62],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo1c:=[[92.6891,13.6619,24.7585,6.39561,-24.8933,-275.805],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo1d:=[[92.2771,30.0219,19.4263,6.8095,-19.5574,-276.418],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo1e:=[[91.9735,50.8969,7.66457,14.4855,-7.91308,-284.353],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo11a:=[[92.2771,30.0219,19.4263,6.80935,-19.5574,-276.418],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo11b:=[[92.6891,13.6619,24.7586,6.39552,-24.8933,-275.805],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo11c:=[[93.2902,-2.42105,26.2829,7.39074,-26.4767,-276.62],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo11d:=[[94.2267,-19.8863,23.3359,10.5679,-23.6945,-279.695],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo2a:=[[94.2267,-17.1384,31.3846,8.07678,-31.6391,-276.889],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo2b:=[[93.2868,0.343173,33.686,5.90659,-33.8304,-274.91],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo2c:=[[92.6868,15.9212,31.5074,5.12847,-31.6084,-274.37],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo2d:=[[92.2748,31.7381,25.7342,5.22121,-25.8309,-274.7],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo2e:=[[91.9735,50.9574,14.572,7.7983,-14.7021,-277.546],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo22a:=[[92.2748,31.7381,25.7341,5.22111,-25.8309,-274.7],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo22b:=[[92.6868,15.9212,31.5074,5.12839,-31.6084,-274.37],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo22c:=[[93.2868,0.343166,33.686,5.9065,-33.8304,-274.91],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo22d:=[[94.2267,-17.1384,31.3846,8.07676,-31.6391,-276.889],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo3a:=[[94.1631,-12.6739,39.9562,6.46374,-40.1361,-274.95],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo3b:=[[93.238,4.4969,41.1863,4.90634,-41.294,-273.688],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo3c:=[[92.6644,19.6199,38.0276,4.31756,-38.1051,-273.399],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo3d:=[[92.2662,34.461,31.5603,4.31887,-31.6364,-273.677],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]];
89
CONST jointtarget trazo3e:=[[91.9735,52.2236,20.497,5.61998,-20.5877,-275.263],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo33a:=[[92.2662,34.461,31.5603,4.31879,-31.6364,-273.677],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo33b:=[[92.6644,19.6199,38.0276,4.31749,-38.1051,-273.399],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo33c:=[[93.238,4.49689,41.1863,4.90627,-41.294,-273.688],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo33d:=[[94.1631,-12.6739,39.9562,6.46368,-40.1361,-274.95],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo4a:=[[94.2268,-6.65656,49.6249,5.54207,-49.7584,-273.584],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo4b:=[[93.2982,9.17239,49.1149,4.35552,-49.2004,-272.847],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo4c:=[[92.7047,23.0168,44.8342,3.83118,-44.8968,-272.715],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo4d:=[[92.2789,37.5143,37.5307,3.73332,-37.593,-272.958],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo4e:=[[91.9735,54.5475,26.1311,4.47341,-26.2003,-274.015],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo44a:=[[92.2789,37.5143,37.5307,3.73325,-37.593,-272.958],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo44b:=[[92.7047,23.0168,44.8342,3.83112,-44.8968,-272.715],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo44c:=[[93.2982,9.17239,49.1149,4.35547,-49.2004,-272.847],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget trazo44e:=[[94.2268,-6.65658,49.6249,5.542,-49.7584,-273.584],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget Objetivo3:=[[94.2267,-19.8863,23.3359,10.5679,-23.6945,-279.695],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget Objetivo4:=[[95.6363,-37.7978,15.6903,20.0486,-16.6479,-289.271],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget Objetivo5:=[[130.534,-37.7978,15.6903,20.0484,-16.6479,-289.271],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget Final:=[[164.628,24.5342,28.3844,-4.78058,-29.1569,-266.482],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget Aproximacion3:=[[164.628,-24.4607,28.3849,-4.78038,-29.1573,-266.482],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget incio2:=[[45.0001,3.6042,33.7217,0,-30.2291,-275.267],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget descanso:=[[45.0001,-27.2797,27.8304,0,-24.733,-275.267],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget vuelta:=[[91.9735,50.8969,7.66457,194.486,7.91308,-104.353],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget Objetivo2:=[[91.9735,50.8969,7.66457,14.4856,-7.91308,-106],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget Objetivo7:=[[91.9735,52.2235,20.497,5.62002,-20.5877,-99.0002],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget Objetivo8:=[[91.9735,54.5475,26.1311,4.47341,-26.2003,-99.0001],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST jointtarget Objetivo6:=[[91.9735,50.9574,14.5719,7.79832,-14.7021,-100],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; ¡********************************Rutinas de Interru pción *************************** !********************************Rutina Sensor Ba rrera***************************** TRAP itrap TPErase; StopMove; Reset INLUP; Reset INLUPR; Set SIR; TPWrite "ERROR:"; TPWrite "La Barrera ha sido cruzada."; TPWrite "Parando Robot."; TPWrite "Revisar Sensores de Barrera."; WaitDI SENSA,low;
90
TPErase; Reset SIR; TPWrite "Llamar al SUPERVISOR INMEDIATO"; TPReadFK dummy,"Para reanudar Sistema Pulse.´Reanudar´","Reanudar","","","",""; StartMove; TPErase; MoveAbsJ descanso,v500,fine,tool0\WObj:=wobj0; EXIT; ENDTRAP !*****************************************Rutina STOP*********************************** TRAP etrap TPErase; Reset INLUPR; Reset INLUP; Set INLUPA; TPWrite "ERROR:"; TPWrite "Parada por STOP"; TPWrite "de entrar al area asegurarse"; TPWrite "deshabilitar sensor Barrera"; StopMove; WaitDI STOPRX,low; TPErase; Set INLUPR; Reset INLUPA; StartMove; ENDTRAP !******************************Rutina STOP EMERGE NCIA******************************* TRAP atrap StopMove; Reset INLUPR; Set SIR; Reset INLUP; TPWrite "ERROR:"; TPWrite "Parada por STOP EMERGENCIA"; TPWrite "Parando Robot."; TPWrite "Revisar STOP EMERGENCIA."; WaitDI STOPRE,low; TPErase; Reset SIR; TPWrite "Llamar al SUPERVISOR INMEDIATO"; TPReadFK dummy,"Para reanudar Sistema Pulse.´Reanudar´","Reanudar","","","",""; StartMove; MoveAbsJ descanso,v500,fine,tool0\WObj:=wobj0; TPErase; EXIT; ENDTRAP !************************************************* *************** !**********************************Procedimiento Principal*************************** PROC main() MoveAbsJ descanso,v500,fine,tool0\WObj:=wobj0; CONNECT fully WITH atrap; CONNECT empty WITH etrap; CONNECT plasti WITH itrap; ISignalDI STOPRX,1,empty; ISignalDI STOPRE,1,fully; ISignalDI SENSA,1,plasti; proceso; IDelete empty; IDelete fully; IDelete plasti;
91
ENDPROC PROC proceso() INICIO: IF STARTRX=1 THEN IF SENCE=1 THEN IF SEN2B=1 THEN IF SELB=1 THEN Set INLUP; Semi_flor; ELSE Set INLUP; Full_flor; ENDIF ENDIF ENDIF ENDIF GOTO INICIO; ENDPROC !************************************************ *********************************************** ! ***************************************Trayecto rias********************************************* PROC Full_flor() ConfL\Off; WaitTime 1; Set APP; WaitTime 1; MoveAbsJ Inicio1,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Aproximacion1,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Aproximacion2,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1a,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1b,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1c,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1d,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo2d,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo3d,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo44a,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo44b,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo44c,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo44e,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo3,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo4,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo5,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Final,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; WaitTime 1; Set ACP; WaitTime 1; MoveAbsJ Aproximacion3,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; Reset ACP; MoveAbsJ incio2,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; ConfL\Off; ENDPROC PROC Semi_flor() ConfJ\Off; WaitTime 1; Set APP; WaitTime 1; MoveAbsJ Inicio1,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Aproximacion1,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Aproximacion2,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1a,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1b,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1c,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0;
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MoveAbsJ trazo1d,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1e,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo6,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo2e,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo6,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo3e,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo7,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo4e,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo8,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo44a,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo44b,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo44c,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo44e,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo3,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo4,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo5,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Final,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; WaitTime 1; Set ACP; WaitTime 1; MoveAbsJ Aproximacion3,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ incio2,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; Reset ACP; ConfL\Off; ENDPROC PROC Trayecto() ConfJ\Off; MoveAbsJ descanso,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Inicio1,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Aproximacion1,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Aproximacion2,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1a,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1b,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1c,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1d,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo1e,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo2,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo11a,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo11b,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo11c,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo11d,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo2a,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo2b,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo2c,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo2d,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo2e,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo6,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo22a,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo22b,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo22c,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo22d,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo3a,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo3b,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo3c,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo3d,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo3e,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ Objetivo7,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo33a,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo33b,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo33c,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo33d,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo4a,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0; MoveAbsJ trazo4b,v1000,fine,tool0\WObj:=wobj0;
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