Grado en Ingeniera Electrnica y Automtica Industrial
Sistema Robot IRB120
SistemasRobotizados
RafaelBarea/ElenaLpezCurso2013/14
ndice
1. Estructura de un sistema robot
2. Sistema Robot. Conceptos
3. Familia Robots ABB.
4. Manipulador IRB120
5. Armario control IRC5
6. Unidad de Programacin
7. Sistemas de seguridad del robot
8. Navegacin por la Unidad de programacin
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Estructura de un Sistema Robot
3SistemaRobotIRB120
Armario de control
Unidad de Programacin
Manipulador
Herramienta
Conceptos de un Sistema Robot
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Sistema de robot
El concepto sistema de robot comprende el armario de control, el o losmanipuladores y todos los equipos controlados por el controlador(herramienta, sensores, etc.).
lncluye todo el hardware y software necesario para hacer funcionar elrobot. El hardware y software especfico de una aplicacin.
SistemaRobotIRB120 4
Sistema Robot Robot - Manipulador
Robot o manipulador o unidad mecnica es el elemento del sistemaencargado de realizar las tareas de manipulacin y movimiento para lasque ha sido programado
La configuracin mecnica ms comn es la que tiene forma de brazoarticulado y consta de un total de 6 ejes
Su base puede ser instalada directamente sobre un elemento de apoyoanclado al suelo (robot fijo), o sobre una unidad mecnica mvil cornoun TRACK para dotar al robot de ms movilidad (robot condesplazamiento sobre eje externo).
En la brida de sujecin del eje 6, es en donde se ubica la herramienta otil con el que va a realizar las tareas el robot.
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Sistema Robot Robot. Manipulador
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El controlador IRC5 contiene todos los elementos y funciones paracontrolar y mover el robot-manipulador.
Contiene tanto el modulo de control como el mdulo de accionamientos.
El modulo de control contiene todos los elementos electrnicos de control,como el ordenador principal, las tarjetas de E/S y la unidad dealmacenamiento.
El modulo de accionamiento contiene todos los elementos electrnicos dealimentacin que proporcionan la alimentacin a los motores del robot.
El IRC5 puede controlar los accionamientos de los seis ejes del robot yadems tres accionamientos para los ejes externos en funcin delmodelo de robot.
Para controlar ms de un robot con un mismo mdulo de control (opcinMultiMove), es necesario aadir un mdulo de accionamientos ms porcada robot adicional.
Sistema Robot. Armario de control - Controlador IRC5
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Variantes bsicas de controlador IRC5 en funcin del armario
Sistema Robot. Armario de control - Controlador IRC5
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Compact Single Dual
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Sistema RobotUnidad de Programacin
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Sistema RobotUnidad de Programacin
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Fcil de utilizar
Entorno personalizable
Puntera en tecnologa
Pantalla tctil
Para diestros y zurdos
Hot Plug Posibilidad de conectary desconectar la unidad durante elfuncionamiento
Cable de conexin fcilmentereemplazable.
Sistema de autentificacin deusuarios
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Sistema RobotUnidad de Programacin
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Sistema RobotQu es una herramienta?
Una herramienta es un objeto que puede montarse directa oindirectamente sobre la brida de sujecin del robot, o montarse en unaposicin fija dentro del rea de trabajo del robot.
Todas las herramientas deben tener definido un TCP (punto central dela herramienta).
El TCP es el punto respecto del cual se definen todas las posiciones delrobot.
El punto central de la herramienta se define respecto de la posicin de labrida de sujecin del manipulador, donde se encuentra definida laherramienta tool0.
Cada herramienta que pueda ser utilizada por el robot debe ser definiday sus datos almacenados, para conseguir un posicionamiento exacto delpunto central de la herramienta.
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Sistema RobotQu es una herramienta?
Dos tipos bsicos
Herramienta mvil La inmensa mayora de aplicaciones se basan en un punto
central de herramienta mvil, es decir, un TCP que semueve en el espacio junto con el manipulador.
Un punto central de herramienta tpico se define respectodel sistema de coordenadas de herramienta (herramienta"tool0"), por ejemplo la punta de una pistola de soldaduraal arco, el centro de una pistola de soldadura por puntos oel extremo de una herramienta de perfilado o de succin.
Herramienta fija (estacionaria): En algunas aplicaciones se utiliza un punto central de
herramienta fijo, por ejemplo cuando se utiliza una pistolade soldadura por puntos fija.
En estos casos, el punto central de la herramienta sedefine respecto del sistema de coordenadas mundo.
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Sistema RobotQu es un sistema de coordenadas?
Un sistema de coordenadas define un plano o un espacio con ejes,partiendo de un punto fijo conocido como origen.
Los objetivos y las posiciones de robot se localizan mediante medidas alo largo de los ejes de los sistemas de coordenadas.
Los robots utilizan varios sistemas de coordenadas, cada uno de ellosadecuado para tipos concretos de movimientos o programaciones.
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Sistema Robot. Sistema de coordenadas de la base
El sistema de coordenadas de la base tiene su punto cero en la base delrobot, lo que hace que sus movimientos resulten predecibles. Por tanto,resulta til a la hora de mover un robot de una posicin a otra.
A la hora de programar un robot, suelen resultar ms adecuados otrossistemas de coordenadas, como por ejemplo el sistema de coordenadasdel objeto de trabajo.
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Coordenadas x,y,zRegla de la mano derecha
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Sistema Robot. Sistema de coordenadas mundo
El sistema de coordenadas mundo tiene su punto cero en una posicinfija de la clula o la estacin.
Es til a la hora de manejar varios robots o robots que son movidos porejes externos.
De forma predeterminada, el sistema de coordenadas mundo coincidecon el sistema de coordenadas de la base.
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A Sistema de coordenadas de labase del robot 1
B Sistema de coordenadas mundo
C Sistema de coordenadas de labase del robot 2
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Sistema Robot. Sistema de coordenadas del objeto de trabajo
El sistema de coordenadas del objeto de trabajo se corresponde con lapieza de trabajo: Define el posicionamiento de la pieza de trabajorespecto del sistema de coordenadas mundo (o respecto de cualquierotro sistema de coordenadas).
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El sistema de coordenadas delobjeto de trabajo debe ser definidoen dos bases de coordenadas:
La base de coordenadas del usuario(dependiente de la base decoordenadas mundo)
La base de coordenadas del objeto(dependiente de la base decoordenadas del usuario).
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Sistema Robot. Sistema de coordenadas del objeto de trabajo
Un mismo robot puede tener varios sistemas de coordenadas deobjetos de trabajo, ya sea para representar a varias piezas de trabajodiferentes o se trate de varias copias de una misma pieza de trabajo enubicaciones diferentes.
Es en estos sistemas de coordenadas de objetos de trabajo donde secrean los objetivos y trayectorias durante la programacin del robot.
Con ello se consiguen varias ventajas:
Al reposicionar el objeto de trabajo en la estacin, slo es necesariocambiar la posicin del sistema de coordenadas del objeto de trabajo paraque todas las trayectorias se actualicen a la vez.
Permite el trabajo con objetos de trabajo movidos por ejes externos otracks de transporte, dado que es posible mover la totalidad del objeto detrabajo junto con sus trayectorias.
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Sistema Robot. Sistema de coordenadas de la herramienta
El sistema de coordenadas de la herramienta tiene su origen en elpunto central de la herramienta seleccionada. Define la posicin y laorientacin de la herramienta.
El sistema de coordenadas de la herramienta se abrevia con frecuenciacomo TCP ("Tool Center Point", punto central de la herramienta).
El TCP es el punto movido por el robot hasta las posicionesprogramadas al ejecutar el programa.
Esto significa que si se cambia en una herramienta (la orientacin delsistema de coordenadas de la herramienta), los movimientos del robotcambiaran de forma que el nuevo TCP alcance su objetivo.
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Sistema Robot.Sistema de coordenadas del usuario
El sistema de coordenadas del usuario puede usarse para representarequipos como los accesorios o los bancos de trabajo.
Con ello se consigue un nivel ms en la cadena de sistemas decoordenadas relacionados entre s, lo cual puede resultar til a la horade manejar equipos que sostienen objetos de trabajo u otros sistemasde coordenadas.
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A Sistema de coordenadas del usuario
B Sistema de coordenadas mundo
C Sistema de coordenadas de la base
D Sistema de coordenadas del usuariomovido
ESistema de coordenadas del objeto,movido junto con el sistema decoordenadas del usuario
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Familia Robot ABB
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Rango Manipuladores ABB
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Rango Manipuladores ABB
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IRB120 Introduction - Main features
24SistemaRobotIRB120
IRB120
Main features
Six axis manipulator
Payload: 3 kg
Reach: 580 mm
Fastest 6-axis robot in ABB range
Accuracy: +-0.01 mm
Weight: 25 Kg
All motors and cablings enclosed easy tointegrate
Variant: IRB 120T
Optional Clean Room ISO Class 5
IRB120: ABBs smallest robot for flexible and compact production
IRB120 Load diagram
With 0.3 kg armload Up to 3Kg
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IRB120 Working range
Working range at center of 5th axis
Reaching 580 mm
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IRB120 Working range
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IRB120 Movement/Velocity
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IRB120 Performance & Accuracy
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1 kg picking cycle 25 x 300 x 25 mm
IRB 120: 0.58 s IRB 120T = 0.52s
Max TCP velocity: 6.2 m/s (calculated)
Max TCP acceleration: 28 m/s (calculated)
Acceleration time 0-1 m/s: 0.07 s (calculated)
Accuracy: 0.01 mm (repeatability)IRB120
IRB120 Main Dimensions
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IRB120 Flexible mounting All angles
31SistemaRobotIRB120
IRB120 Easy to integrate
32SistemaRobotIRB120
Customer interfaces
IRB120 Easy to integrate
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Mounting interfaces
Estructura mecnica IRB120Ejes
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6 ejes
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Estructura mecnica IRB120. Conexiones
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Estructura mecnica IRB120Dimensiones
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Estructura mecnica IRB120
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Estructura mecnica IRB120Motores y cableado interno
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A Motor Eje 6
B Motor Eje 5
C Motor Eje 4
E Motor Eje 3
F Motor Eje 2
H Motor Eje 1
Motores456
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Estructura mecnica IRB120Correas de temporizacin ejes 3 y 5
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Un grupo motor esta compuesto por :
Un motor Brushless de 2 o 3 pares de polos. Un dispositivo de medida integrado en el motor: el resolver Un freno. Una sonda de temperatura integrada en el estator del motor.
Estructura mecnica IRB120Grupo motor
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Estructura mecnica IRB120Cajas reductoras
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Estructura mecnica IRB120Cajas reductoras
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Piezas:A:CarcasadegiroB:Cajareductoradeleje2C:BrazoinferiorD:Tornillosdefijacin(16unidades)
A:Motoreje2B:Cajareductora
deleje2
Eje 1 Eje 2
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Estructura mecnica IRB120Ubicacin cajas reductoras 3 y 5
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Motoreje3
Reductoraeje3
Motoreje5
Reductoraeje5
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Estructura mecnica IRB120Calibracin
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Cmo usar las marcas de sincronizacin del robot.
Las marcas de sincronizacin se utilizan para actualizar las revoluciones delcodificador moviendo cada eje a la posicin de sincronizacin indicada porlas marcas.
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Estructura mecnica IRB120Calibracin
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Marcas de sincronizacin del robot ejes 1-3. A Marca Eje 1B Marca Eje 2
C Marca Eje 3
SistemaRobotIRB120 45
Estructura mecnica IRB120Calibracin
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Marcas de sincronizacin del robot ejes 4-6. D Marca Eje 4E Marca Eje 5
F Marca Eje 6
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Clculo de la posicin del robot Resolver
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El resolver: Principio de funcionamiento
Informacin proporcionada:
Posicin del resolver => posicin del motor Velocidad de giro Sentido de giro
Clculo de la posicin del robot Resolver
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El resolver: Principio de funcionamiento
Clculo de la posicin del robot Resolver + Contador vueltas
49SistemaRobotIRB120
Resolver: dispositivo que determina la posicin angular dentro de unavuelta del motor.
Contador de vueltas: cuenta el nmero de vueltas del resolver.
Familia de Controladores IRC5
50SistemaRobotIRB120
Compacto
Sencillo
Dual
Familia de Controladores IRC5
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Estructura controlador IRC5
52SistemaRobotIRB120
Conexin armario control - manipulador
53SistemaRobotIRB120
Alimentacin230/400V
Potencia:Alimentacindelosmotoresdelos6ejes
SMBPosicindelosejesdelmanipulador
IRB120
IRC5 compact
Panel de control
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Conectividad
55SistemaRobotIRB120 55
Interior del IRC5
56SistemaRobotIRB120
Puntos conexin Computador Principal
57SistemaRobotIRB120
Buses de campo
58SistemaRobotIRB120
Modos de funcionamiento
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IRC5 Compact. Panel Frontal
60SistemaRobotIRB120 60
IRC5 Compact. Panel Frontal
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IRC5 Compact. Panel Frontal
62SistemaRobotIRB120 62
Entradas/Salidas
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Las E/S son seales utilizadas por el robot para controlar otroselementos o para recibir informacin del estado de otros elementos delsistema:
Controlar la accin de la herramientao Apertura o cierre de un grippero Activar/desactivar succin en una ventosao Activar soldadura
Estado de activacin de un sensor externo:o Detectar que un objeto est posicionado en un punto
IRC5 Tarjeta DeviceNet (lean) 16 entradas / 16 salidas digitales
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Entradas/Salidas
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Entradas/Salidas
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Seguridad
Objetivo: describir los principios y procedimientos de seguridad quedebe tener en cuenta al utilizar un robot o un sistema de robots.
Peligros asociados al sistema robot
Peligros elctricos Descarga elctrica
Peligros por movimientos a alta velocidad Movimientos inesperados a alta velocidad con un fuerza elevada que pueden
provocar colisiones con personal o con elementos de la instalacin
Peligros por pesos o cargas elevadas Cada del sistema de brazos (frenos de retencin en mal estado) Cada de herramientas o cargas
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Sistemas de seguridad del robot
Objetivo: describir los principios y procedimientos de seguridad quedebe tener en cuenta al utilizar un robot o un sistema de robots.
Peligros asociados al sistema robot
Peligros elctricos Descarga elctrica
Peligros por movimientos a alta velocidad Movimientos inesperados a alta velocidad con un fuerza elevada que pueden
provocar colisiones con personal o con elementos de la instalacin
Peligros por pesos o cargas elevadas Cada del sistema de brazos (frenos de retencin en mal estado) Cada de herramientas o cargas
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Sistemas de seguridad del robot
Los sistemas de seguridad que dispone el sistema robot son:
Paro de emergencia Paro de seguridad Selector de modo Dispositivo de habilitacin DeadMan Funcin hold-to-run
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Sistemas de seguridad del robotParo de emergencia
Un paro de emergencia es un estado que tiene prioridad sobre cualquier otrocontrol del robot, desconecta la alimentacin de accionamientos de los motoresdel robot, detiene todas las partes mviles y desconecta la alimentacin decualquier funcin potencialmente peligrosa controlada por el sistema de robot.
Un paro de emergencia desconecta toda la alimentacin del robot excepto la delos circuitos de liberacin manual de frenos.
Debe realizarse un procedimiento de recuperacin para poder volver alfuncionamiento normal.
Los sistemas de robot cuentan con varios dispositivos de paro de emergenciaque pueden ser accionados
Existen pulsadores de paro de emergencia tanto en la Unidad de Programacincomo en el mdulo de control.
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Pulsadoresparodeemergencia
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Sistemas de seguridad del robotParo de seguridad
Un paro de seguridad significa que slo se desconecta la alimentacin de losmotores del robot.
No cuenta con ningn procedimiento de recuperacin. Para la recuperacin encaso de un paro de seguridad, slo es necesario restablecer la alimentacin delos motores
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Pulsadorparodeseguridad
MotoresON
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Sistemas de seguridad del robotSelector de modo
Es un dispositivo que se encuentra en el frontal del armario delcontrolador. Posee una llave que girndola permite cambiar el modo defuncionamiento del robot.
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Sistemas de seguridad del robotDispositivo de habilitacin - Deadman
Es una palanca incorporada en el lateral de la Unidad de Programacin.
En el modo manual, los motores del robot son activados por eldispositivo. De esta forma, el robot slo puede moverse siempre ycuando el dispositivo este presionado.
El dispositivo de habilitacin se ha diseado de forma que sea necesariopresionar la palanca slo hasta la mitad de su recorrido para activar losmotores del robot.
3 posiciones: tanto en la posicin en la que la palanca est presionadaal mximo o liberada totalmente, el robot esta inmovilizado.
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Dispositivodehabilitacin
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Sistemas de seguridad del robotMecanismos de proteccin
Proteccin
Conjunto de medidas basadas en el uso de elementos protectores queevitan la exposicin de las personas a los riesgos que no pueden sereliminados razonablemente ni reducidos suficientemente en el diseo.
Los elementos de proteccin evitan situaciones peligrosas al detener elrobot de una forma controlada si se activa un mecanismo de proteccindeterminado.
Un mecanismo de proteccin est compuesto por un conjunto deelementos de proteccin conectados en serie. Cuando se activa unelemento de proteccin, la cadena se rompe y el funcionamiento de lamquina se detiene, independientemente del estado de los elementosde proteccin del resto de la cadena.
Su sistema de robot puede contar con una enorme gama de elementos deproteccin, como interbloqueos de puertas, barreras fotoelctricas deseguridad y trampillas de contacto, etc.
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Gestin de los sistemas de seguridad Carta Panel
La gestin de los sistemas de seguridad se realiza en la Tarjeta deseguridades del robot o Carta panel.
Es el elemento del armario del robot dedicado a gestionar y controlartodas las seguridades asociadas al sistema robot (Cadena deseguridades).
Esta unidad consta de una serie de bornes donde poder conectarelctricamente los distintos dispositivos de seguridad
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Esquema general de la Cadena de seguridades
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Navegacin por la unidad de programacin
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Unidad de programacinMen ABB
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Unidad de programacinMen ABB
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Edicin en Marcha Permite la edicin de posiciones programadas. Slorobotarget.
FlexPendant explorer Administrador de archivos
Entradas y Salidas Visualizacin y activacin de seales de E/S
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Unidad de programacinMen ABB
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Editor de programas Crear o modificar programas
Datos de programa Opciones de visualizacin y utilizacin de tiposde datos.
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Unidad de programacinMen ABB Movimientos
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Ventana Movimientos
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Unidad de programacinMen Configuracin Rpida
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Men Configuracin Rpida Seleccin tipo de movimientos (jogging)
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Unidad de programacinMen Configuracin Rpida
82
Men Configuracin Rpida Seleccin sistemas coordenadas
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Unidad de programacinMen Configuracin Rpida
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Men Configuracin Rpida Mostrar detalles
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Unidad de programacinMen Configuracin Rpida
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Men Configuracin Rpida Incremento movimiento
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Unidad de programacinMen ABB Panel de Control
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Panel de control Funciones de configuracin del sistema
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Unidad de programacinProgramacin en RAPID
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Estructura de un programa en RAPID sistema
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Unidad de programacinEdicin de programas en RAPID
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Ventana Editor de programas Aadir instrucciones
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Unidad de programacinEdicin de programas en RAPID
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Ventana Editor de programas Editar o modificar cdigo ya existente
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Unidad de programacinEjecucin de programas
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Ejecucin del programa Opcin Depurar
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Unidad de programacinEjecucin de programas
90
Ejecucin del programa Modos de ejecucin
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Unidad de programacinEjecucin de programas
91
Ejecucin del programa Modos paso a paso
SistemaRobotIRB120 91
Unidad de programacinEjecucin de programas
92
Ejecucin del programa Seleccin de velocidad
SistemaRobotIRB120 92
Unidad de programacinEjecucin de programas
93
Ejecucin del programa Teclas de ejecucin
Teclasdeejecucin
MotoresON
DispositivoHabilitacin
SistemaRobotIRB120 93
Unidad de programacinHerramienta de trabajo - Tooldata
Acceso al dato Seleccionar datos del programa
SistemaRobotIRB120 94
Unidad de programacinHerramienta de trabajo - Tooldata
Definicin automtica del TCP Mtodo TCP
SistemaRobotIRB120 95
Unidad de programacinHerramienta de trabajo - Tooldata
SistemaRobotIRB120 96
Unidad de programacinVentana de E/S
SistemaRobotIRB120 97
Unidad de programacinCalibracin
Actualizar contador de vueltas
Primero hay que llevar el robot a marcas manualmente
SistemaRobotIRB120 98
Unidad de programacinCopia de seguridad y restauracin
SistemaRobotIRB120 99
Unidad de programacinCopia de seguridad y restauracin
Estructura de la copia de seguridad
SistemaRobotIRB120 100
Unidad de programacinCopia de seguridad y restauracin
Hacer una copia de seguridad
SistemaRobotIRB120 101
Unidad de programacinRobotstudio
SistemaRobotIRB120 102
Bibliografa
Curso Bsico Robot IRC5. ABB
Robots Industriales: Cmo son, Cmo funcionan y sus Aplicaciones. ABB
ABBs smallest robot IRB 120 for flexible & compact production. ABB
Manual del producto IRB 120. ABB robotics
Manual del producto IRC5 Compact. ABB robotics
103SistemaRobotIRB120
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