SSeerriiee:: RReeccuurrssooss ddiiddááccttiiccooss

Tapa:Imagen combinada de la Supernova Remnamt captadapor el telescopio Hubble - NASA.

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PRESIDENTE DE LA NACIÓN

Dr. Néstor Kirchner

MINISTRO DE EDUCACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA

Lic. Daniel Filmus

DIRECTORA EJECUTIVA DEL INSTITUTO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Lic. María Rosa Almandoz

DIRECTOR NACIONAL DEL CENTRO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Lic. Juan Manuel Kirschenbaum

Manipulador neumático

Carlos Colombini,

Ernesto Forgan,

Enrique Martín,

Graciela Pellegrino,

Pablo Pilotto.

Colombini, CarlosManipulador neumático / Carlos Colombini; Ernesto Forgan; Enrique Martín;coordinado por Juan Manuel Kirschenbaum.- 1a ed. - Buenos Aires: Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología de laNación. Instituto Nacional de Educación Tecnológica, 2006.124 p.; 22x17 cm. (Recursos didácticos; 29)

ISBN 950-00-0538-7

1. Manipulador Neumático. I. Forgan, Ernesto II. Martín, EnriqueIII. Kirschenbaum, Juan Manuel, coord. IV. Título

CDD 621.51

Fecha de catalogación: 3/01/2006

Impreso en MDC MACHINE S. A., Marcelo T. de Alvear 4346 (B1702CFZ), Ciudadela,en marzo 2006

Tirada de esta edición: 2.000 ejemplares

Colección Serie “Recursos didácticos”.Director del Programa: Juan Manuel Kirschenbaum.Coordinadora general: Haydeé Noceti.

Distribución de carácter gratuito.

Queda hecho el depósito que previene la ley n° 11.723. © Todos los derechosreservados por el Ministerio de Educación, Ciencia y Técnologia - InstitutoNacional de Educación Tecnológica.

La reproducción total o parcial, en forma idéntica o modificada por cualquiermedio mecánico o electrónico incluyendo fotocopia, grabación o cualquier sis-tema de almacenamiento y recuperación de información no autorizada en formaexpresa por el editor, viola derechos reservados.

Industria Argentina.

ISBN 950-00-0538-7

Instituto Nacional de Educación TecnológicaCentro Nacional de Educación TecnológicaCeNET-Materiales

Serie: “Recursos didácticos”

1 Invernadero automatizado2 Probador de inyectores y de motores paso a paso3 Quemador de biomasa4 Intercomunicador por fibra óptica5 Transmisor de datos bidireccional por fibra óptica, entre computadoras6 Planta potabilizadora7 Medidor de distancia y de velocidad por ultrasonido8 Estufa de laboratorio9 Equipamiento EMA –características físicas de los materiales de construcción–

10 Dispositivo para evaluar parámetros de líneas11 Biodigestor12 Entrenador en lógica programada13 Entorno de desarrollo para programación de microcontroladores PIC14 Relevador de las características de componentes semiconductores15 Instalación sanitaria de una vivienda16 Equipamiento para el análisis de estructuras de edificios17 Cargador semiautomático para máquinas a CNC de accionamiento electroneumático18 Biorreactor para la producción de alimentos 19 Ascensor20 Pila de combustible21 Generador eólico22 Auto solar23 Simuladores interconectables basados en lógica digital24 Banco de trabajo25 Matricería. Matrices y moldes26 Máquina de vapor27 Sismógrafo28 Tren de aterrizaje29 Manipulador neumático30 Planta de tratamiento de aguas residuales

Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología.Instituto Nacional de Educación Tecnológica.Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autónoma de Buenos Aires.República Argentina.

El Instituto Nacional de EducaciónTecnológica -INET- enmarca sus líneas deacción, programas y proyectos, en las metasde:

• Coordinar y promover programasnacionales y federales orientados a for-talecer la educación técnico-profesional,articulados con los distintos niveles y ci-clos del sistema educativo nacional.

• Implementar estrategias y acciones decooperación entre distintas entidades,instituciones y organismos –gubernamen-tales y no gubernamentales-, que permi-tan el consenso en torno a las políticas,los lineamientos y el desarrollo de lasofertas educativas, cuyos resultados seanconsiderados en el Consejo Nacional deEducación-Trabajo –CoNE-T– y en elConsejo Federal de Cultura y Educación.

• Desarrollar estrategias y acciones desti-nadas a vincular y a articular las áreas deeducación técnico-profesional con lossectores del trabajo y la producción, aescala local, regional e interregional.

• Diseñar y ejecutar un plan de asistenciatécnica a las jurisdicciones en los aspectosinstitucionales, pedagógicos, organizativosy de gestión, relativos a la educación téc-

nico-profesional, en el marco de los acuer-dos y resoluciones establecidos por elConsejo Federal de Cultura y Educación.

• Diseñar y desarrollar un plan anual decapacitación, con modalidades presen-ciales, semipresenciales y a distancia, consede en el Centro Nacional de EducaciónTecnológica, y con nodos en los CentrosRegionales de Educación Tecnológica ylas Unidades de Cultura Tecnológica.

• Coordinar y promover programas deasistencia económica e incentivos fis-cales destinados a la actualización y eldesarrollo de la educación técnico-profe-sional; en particular, ejecutar lasacciones relativas a la adjudicación y elcontrol de la asignación del CréditoFiscal –Ley Nº 22.317–.

• Desarrollar mecanismos de cooperacióninternacional y acciones relativas a dife-rentes procesos de integración educativa;en particular, los relacionados con lospaíses del MERCOSUR, en lo referente ala educación técnico-profesional.

Estas metas se despliegan en distintos pro-gramas y líneas de acción de responsabilidadde nuestra institución, para el período 2003-2007:

VVIIIIII

LAS METAS, LOS PROGRAMAS Y LAS LÍNEAS DE

ACCIÓN DEL INSTITUTO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Programa 1. Formación técnica, media ysuperior no universitaria:

1.1. Homologación y validez nacional detítulos.

1.2. Registro nacional de instituciones deformación técnica.

1.3. Espacios de concertación.

1.4. Perfiles profesionales y ofertas formati-vas.

1.5. Fortalecimiento de la gestión institu-cional; equipamiento de talleres y la-boratorios.

1.6. Prácticas productivas profesiona-lizantes: Aprender emprendiendo.

Programa 2. Crédito fiscal:

2.1. Difusión y asistencia técnica.

2.2. Aplicación del régimen.

2.3. Evaluación y auditoría.

Programa 3. Formación profesional para eldesarrollo local:

3.1. Articulación con las provincias.

3.2. Diseño curricular e institucional.

3.3. Información, evaluación y certifi-cación.

Programa 4.Educación para el trabajo y laintegración social.

Programa 5. Mejoramiento de la enseñanzay del aprendizaje de la Tecnología y de laCiencia:

5.1. Formación continua.

5.2. Desarrollo de recursos didácticos.

Programa 6. Desarrollo de sistemas de infor-mación y comunicaciones:

6.1. Desarrollo de sistemas y redes.

6.2. Interactividad de centros.

Programa 7. Secretaría ejecutiva del ConsejoNacional de Educación Trabajo –CoNE-T–.

Programa 8. Cooperación internacional.

Los materiales de capacitación que, en estaocasión, estamos acercando a la comunidadeducativa a través de la serie “Recursosdidácticos”, se enmarcan en el Programa 5del INET, focalizado en el mejoramiento dela enseñanza y del aprendizaje de la Tec-nología y de la Ciencia, uno de cuyos pro-pósitos es el de:

• Desarrollar materiales de capacitacióndestinados, por una parte, a la actua-lización de los docentes de la educacióntécnico-profesional, en lo que hace a co-nocimientos tecnológicos y científicos; y,por otra, a la integración de los recursosdidácticos generados a través de ellos, enlas aulas y talleres, como equipamientode apoyo para los procesos de enseñanzay de aprendizaje en el área técnica.

Estos materiales didácticos han sido elabora-dos por especialistas del Centro Nacional deEducación Tecnológica del INET y por espe-cialistas convocados a través del Programa delas Naciones Unidas para el Desarrollo–PNUD– desde su línea “Conocimientoscientífico-tecnológicos para el desarrollo deequipos e instrumentos”, a quienes estaDirección expresa su profundo reconoci-miento por la tarea encarada.

María Rosa AlmandozDirectora Ejecutiva del Instituto Nacional de

Educación Tecnológica.Ministerio de Educación, Ciencia y

Tecnología

IIXX

Desde el Centro Nacional de EducaciónTecnológica –CeNET– encaramos el diseño,el desarrollo y la implementación de proyec-tos innovadores para la enseñanza y el apren-dizaje en educación técnico-profesional.

El CeNET, así:

• Es un ámbito de desarrollo y evaluaciónde metodología didáctica, y de actuali-zación de contenidos de la tecnología yde sus sustentos científicos.

• Capacita en el uso de tecnología a do-centes, profesionales, técnicos, estudian-tes y otras personas de la comunidad.

• Brinda asistencia técnica a autoridades e-ducativas jurisdiccionales y a edu-cadores.

• Articula recursos asociativos, integrandoa los actores sociales involucrados con laEducación Tecnológica.

Desde el CeNET venimos trabajando en dis-tintas líneas de acción que convergen en elobjetivo de reunir a profesores, a especialistasen Educación Tecnológica y a representantesde la industria y de la empresa, en accionescompartidas que permitan que la educacióntécnico-profesional se desarrolle en la escuelade un modo sistemático, enriquecedor, pro-fundo... auténticamente formativo, tanto paralos alumnos como para los docentes.

Una de nuestras líneas de acción es la de di-señar y llevar adelante un sistema de capaci-

tación continua para profesores de educacióntécnico-profesional, implementando trayec-tos de actualización. En el CeNET contamoscon quince unidades de gestión de apren-dizaje en las que se desarrollan cursos,talleres, pasantías, conferencias, encuentros,destinados a cada educador que desee inte-grarse en ellos presencialmente o a distancia.

Otra de nuestras líneas de trabajo asume laresponsabilidad de generar y participar enredes que vinculan al Centro con organismose instituciones educativos ocupados en laeducación técnico-profesional, y con organis-mos, instituciones y empresas dedicados a latecnología en general. Entre estas redes, seencuentra la Red Huitral, que conecta aCeNET con los Centros Regionales deEducación Tecnológica -CeRET- y con lasUnidades de Cultura Tecnológica –UCT–instalados en todo el país.

También nos ocupa la tarea de producirmateriales de capacitación docente. DesdeCeNET hemos desarrollado distintas seriesde publicaciones –todas ellas disponibles enel espacio web www.inet.edu.ar–:

• Educación Tecnológica, que abarca mate-riales que posibilitan una definición cu-rricular del área de la Tecnología en elámbito escolar y que incluye marcosteóricos generales, de referencia, acercadel área en su conjunto y de sus con-tenidos, enfoques, procedimientos yestrategias didácticas más generales.

XX

LAS ACCIONES DEL CENTRO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

• Desarrollo de contenidos, nuestra segundaserie de publicaciones, que nuclea fascícu-los de capacitación en los que se profun-diza en los campos de problemas y decontenidos de las distintas áreas del cono-cimiento tecnológico, y que recopila, tam-bién, experiencias de capacitación docentedesarrolladas en cada una de estas áreas.

• Educación con tecnologías, que propicia eluso de tecnologías de la información y dela comunicación como recursos didácti-cos, en las clases de todas las áreas yespacios curriculares.

• Educadores en Tecnología, serie de publica-ciones que focaliza el análisis y las pro-puestas en uno de los constituyentes delproceso didáctico: el profesional queenseña Tecnología, ahondando en losrasgos de su formación, de sus prácticas,de sus procesos de capacitación, de suvinculación con los lineamientos curricu-lares y con las políticas educativas, deinteractividad con sus alumnos, y consus propios saberes y modos de hacer.

• Documentos de la escuela técnica, quedifunde los marcos normativos y curricu-lares que desde el CONET –ConsejoNacional de Educación Técnica- deli-nearon la educación técnica de nuestropaís, entre 1959 y 1995.

• Ciencias para la Educación Tecnológica,que presenta contenidos científicos aso-ciados con los distintos campos de la tec-nología, los que aportan marcos concep-tuales que permiten explicar y funda-mentar los problemas de nuestra área.

• Recursos didácticos, que presenta con-tenidos tecnológicos y científicos,

estrategias –curriculares, didácticas yreferidas a procedimientos de construc-ción– que permiten al profesor de la edu-cación técnico-profesional desarrollar,con sus alumnos, un equipamientoespecífico para integrar en sus clases.

Desde esta última serie de materiales decapacitación, nos proponemos brindar he-rramientas que permitan a los docentes nosólo integrar y transferir sus saberes y capaci-dades, sino también, y fundamentalmente,acompañarlos en su búsqueda de solucionescreativas e innovadoras a las problemáticascon las que puedan enfrentarse en el procesode enseñanza en el área técnica.

En todos los casos, se trata de propuestas deenseñanza basadas en la resolución de pro-blemas, que integran ciencias básicas ytecnología, y que incluyen recursos didácti-cos apropiados para la educacióntécnico–profesional.

Los espacios de problemas tecnológicos, lasconsignas de trabajo, las estrategias deenseñanza, los contenidos involucrados y,finalmente, los recursos didácticos estánplanteados en la serie de publicaciones queaquí presentamos, como un testimonio derealidad que da cuenta de la potencialidadeducativa del modelo de problematización enel campo de la enseñanza y del aprendizajede la tecnología, que esperamos que resultede utilidad para los profesores de la edu-cación técnico-profesional de nuestro país.

Juan Manuel KirschenbaumDirector Nacional del Centro Nacional de

Educación Tecnológica.Instituto Nacional de Educación Tecnológica

XXII

Desde esta serie de publicaciones del CentroNacional de Educación Tecnológica, nos pro-ponemos:

• Poner a consideración de los educadoresun equipamiento didáctico a integrar enlos procesos de enseñanza y de apren-dizaje del área técnica que coordinan.

• Contribuir a la actualización de losdocentes de la educación técnico-profe-sional, en lo que hace a conocimientostecnológicos y científicos.

Inicialmente, hemos previsto el desarrollo deveinte publicaciones con las que intentamosabarcar diferentes contenidos de este campocurricular vastísimo que es el de la educacióntécnico-profesional.

En cada una de estas publicaciones es posiblereconocer una estructura didáctica común:

1 Problemas tecnológicos en el aula. Enesta primera parte del material sedescriben situaciones de enseñanza y deaprendizaje del campo de la educacióntécnico-profesional centradas en la re-solución de problemas tecnológicos, y sepresenta una propuesta de equipamientodidáctico, pertinente como recurso pararesolver esas situaciones tecnológicas ydidácticas planteadas.

2 Encuadre teórico para los problemas.En vinculación con los problemas didác-ticos y tecnológicos que constituyen elpunto de partida, se presentan conceptos

tecnológicos y conceptos científicos aso-ciados.

3 Hacia una resolución técnica. Manualde procedimientos para la construc-ción y el funcionamiento del equipo.Aquí se describe el equipo terminado y semuestra su esquema de funcionamiento;se presentan todas sus partes, y los mate-riales, herramientas e instrumentos nece-sarios para su desarrollo; asimismo, sepauta el “paso a paso” de su construc-ción, armado, ensayo y control.

4 El equipo en el aula. En esta parte delmaterial escrito, se retoman las situa-ciones problemáticas iniciales, aportandosugerencias para la inclusión del recursodidáctico construido en las tareas quedocente y alumnos concretan en el aula.

5 La puesta en práctica. Este tramo dela publicación plantea la evaluacióndel material didáctico y de la experien-cia de puesta en práctica de las estrate-gias didácticas sugeridas. Implica unaretroalimentación –de resolución vo-luntaria– de los profesores destinata-rios hacia el Centro Nacional deEducación Tecnológica, así como elpunto de partida para el diseño denuevos equipos.

Esta secuencia de cuestiones y de momentosdidácticos no es azarosa. Intenta replicar –enuna producción escrita– las mismas instanciasde trabajo que los profesores de Tecnologíaponemos en práctica en nuestras clases:

XXIIII

LA SERIE “RECURSOS DIDÁCTICOS”

XXIIIIII

Es a través de este circuito de trabajo (pro-blema-respuestas iniciales-inclusión teórica-respuestas más eficaces) como enseñamos ycomo aprenden nuestros alumnos en el área:

• La tarea comienza cuando el profesorpresenta a sus alumnos una situacióncodificada en la que es posible recono-cer un problema tecnológico; para con-figurar y resolver este problema, es nece-sario que el grupo ponga en marcha unproyecto tecnológico, y que encare análi-sis de productos o de procesos desarro-llados por distintos grupos sociales pararesolver algún problema análogo.Indudablemente, no se trata de cualquierproblema sino de uno que ocasionaobstáculos cognitivos a los alumnosrespecto de un aspecto del mundo artifi-cial que el profesor –en su marco curri-cular de decisiones– ha definido comorelevante.

• El proceso de enseñanza y de aprendiza-je comienza con el planteamiento de esasituación tecnológica seleccionada por elprofesor y con la construcción del espa-cio-problema por parte de los alumnos, ycontinúa con la búsqueda de respuestas.

• Esta detección y construcción derespuestas no se sustenta sólo en losconocimientos que el grupo disponesino en la integración de nuevos con-tenidos.

• El enriquecimiento de los modos de “ver”y de encarar la resolución de un proble-ma tecnológico –por la adquisición denuevos conceptos y de nuevas formastécnicas de intervención en la situación

desencadenante– suele estar distribuidamaterialmente –en equipamiento, enmateriales, en herramientas–.

No es lo mismo contar con este equipamien-to que prescindir de él.

Por esto, lo queintentamos des-de nuestra seriede publicacio-nes es acercar alprofesor distin-tos recursos di-dácticos que a-yuden a sus a-lumnos en estatarea de proble-matización y dei n t e r v e n c i ó n– s u s t e n t a d ateórica y técni-camente– en elmundo tecno-lógico.

Al seleccionar los recursos didácticos queforman parte de nuestra serie de publica-ciones, hemos considerado, en primer térmi-no, su potencialidad para posibilitar, a losalumnos de la educación técnico-profesional,configurar y resolver distintos problemas tec-nológicos.

Y, en segundo término, nos preocupó quecumplieran con determinados rasgos que lespermitieran constituirse en medios eficacesdel conocimiento y en buenos estructurantescognitivos, al ser incluidos en un aula por unprofesor que los ha evaluado como perti-

XXIIVV

Caracterizamos comorecurso didáctico a to-do material o compo-nente informático se-leccionado por un edu-cador, quien ha evalua-do en aquél posibili-dades ciertas para ac-tuar como mediadorentre un problema de larealidad, un contenidoa enseñar y un grupode alumnos, facilitandoprocesos de compren-sión, análisis, profundi-zación, integración,síntesis, transferencia,producción o evalua-ción.

nentes. Las cualidades que consideramosfundamentales en cada equipo que promove-mos desde nuestra serie de publicaciones”Recursos didácticos”, son:

• Modularidad (puede adaptarse a diversosusos).

• Resistencia (puede ser utilizado por losalumnos, sin peligro de romperse confacilidad).

• Seguridad y durabilidad (integrado pormateriales no tóxicos ni peligrosos, ydurables).

• Adaptabilidad (puede ser utilizado en eltaller, aula o laboratorio).

• Acoplabilidad (puede ser unido o combi-nado con otros recursos didácticos).

• Compatibilidad (todos los componentes,bloques y sistemas permiten ser integra-dos entre sí).

• Facilidad de armado y desarmado (posi-bilita pruebas, correcciones e incorpo-ración de nuevas funciones).

• Pertinencia (los componentes, bloquesfuncionales y sistemas son adecuadospara el trabajo con los contenidos cu-rriculares de la educación técnico-pro-fesional).

• Fiabilidad (se pueden realizar las tareaspreestablecidas, de la manera esperada).

• Coherencia (en todos los componentes,bloques funcionales o sistemas se siguenlas mismas normas y criterios para elarmado y utilización).

• Escalabilidad (es posible utilizarlo enproyectos de diferente nivel de com-

plejidad).

• Reutilización (los diversos componentes,bloques o sistemas pueden ser desmonta-dos para volver al estado original).

• Incrementabilidad (posibilidad de iragregando piezas o completando elequipo en forma progresiva).

Haydeé NocetiCoordinadora de la acción “Conocimientoscientífico-tecnológicos para el desarrollo de

equipos e instrumentos”.Centro Nacional de Educación Tecnológica

XXVV

29.Manipulador

neumático

22

Este material de capacitación fuedesarrollado por:

Carlos Colombini,Ernesto Forgan,Enrique Martín,Graciela Pellegrino,Pablo Pilotto,

coordinadores de acciones de capacitacióndel Centro Nacional de EducaciónTecnológica.

Dirección del Programa:Juan Manuel Kirschenbaum

Coordinación general:Haydeé Noceti

Diseño didáctico:Ana Rúa

Administración:Adriana Perrone

Monitoreo y evaluación:Laura Irurzun

Diseño gráfico:Tomás Ahumada

Karina LacavaAlejandro Carlos Mertel

Diseño de tapa:Laura Lopresti

Juan Manuel Kirschenbaum

Retoques fotográficos:Roberto Sobrado

Con la colaboracióndel equipo de profesionales

del Centro Nacionalde Educación Tecnológica

Las metas, los programas y las líneas de accióndel Instituto Nacional de Educación Tecnológica IV

Las acciones del Centro Nacional de Educación Tecnológica VI

La serie “Recursos didácticos” VII

1 Problemas tecnológicos en el aula 4

• El recurso didáctico que proponemos

2 Encuadre teórico para los problemas 9

• Introducción a la automatización

• Robots y manipuladores

• Análisis de los componentes

• Características de los robots y de los manipuladores

• Programas de interfase

• Criterios de almacenamiento

• Gestión y planificación

3 Hacia una resolución técnica.Manual de procedimientos para la construcción yel funcionamiento del equipo 55

• El producto y los componentes• Los materiales, herramientas e instrumentos• El armado• El ensayo y el control

4 El equipo en el aula 71

5 La puesta en práctica 84

Índice

44

En nuestro país, la educación tecnológica esun área integrante del currículum escolar y seha trabajado intensamente para que sus con-tenidos se enseñen y se aprendan en laescuela.

Y una de las maneras más eficaces de que losalumnos integren, consoliden y amplíen lascapacidades del perfil profesional en el que seestán formando, es a través de la realizaciónde actividades de análisis de productos y deproyecto tecnológico, contando con losrecursos didácticos apropiados.

En este caso, el recurso didáctico que presen-tamos es un manipulador, utilizado muy fre-cuentemente en las técnicas de automati-zación -sobre todo, en la rama de la automa-tización industrial-, para la realización dediversas tareas, casi todas ellas referidas altransporte y al almacenamiento de piezas.

Consideremos algunos ejemplos de situa-ciones problemáticas que un profesor de laeducación técnico-profesional podríaplantear a sus alumnos, para resolver lascuales podría resultar de utilidad integrar elmanipulador:

1. PROBLEMAS TECNOLÓGICOS EN EL AULA

José, el primo mayor de Jorge, desde hacealgunos años se dedica a la venta de tornillosy tuercas en una bulonera en Bahía Blanca.

Jorge -quien fuera un excelente alumno deuna escuela técnica-, tras un año de infruc-tuosa búsqueda de trabajo, decide ofrecerlesus servicios a su primo, con la siguientepropuesta: Hagamos de la bulonera un lugarde excelencia, que sirva de referente a lasdemás casas del ramo; un espacio donde sepueda conseguir aquel tornillo difícil, quehaga que los demás digan: "Si José no lotiene, entonces no existe."

Para satisfacer este anhelo, Jorge y Joséponen manos a la obra y comienzan aanalizar la variedad de elementos que debenconsiderar.

Se les presentan, entre otras, las siguientesvariables:

Una vez efectuado este análisis, José concluye:

• Es imposible hacerlo en este local;deberíamos triplicar la cantidad de estan-terías y ya no queda espacio. La inversiónsería demasiado costosa para mí.

VVaarriiaabblleess aa ccoonnssiiddeerraarr

largo del tornillo

tipo de cabeza

paso de la rosca

ángulo de rosca

De los tornillos:

diámetro del tornillo

material

material

tipo de tuerca

tipo de rosca

De las tuercas:

tipos de arandelas

material

De las arandelas:

55

La mesa de entradas de una gran empresa recibe la correspondencia y tiene casilleros, en elque cada casilla corresponde a una dependencia.

Actualmente, la distribución en los casilleros se hace en forma manual, tarea que, a vecesdemora demasiado tiempo. Por esto, se desea automatizar la distribución y el almace-namiento de la correspondencia.

¿Cómo podría direccionarse el casillero destino? Si alguna dependencia no retira su corres-pondencia y ésta se llena, ¿cómo detectar esta situación y qué sería conveniente hacer?

El sector de distribución de medicamentos del Laboratorio Farma, arma el pedido de susclientes (farmacias y centros de salud) en forma manual, tarea que es encarada por dos ope-rarios.

Como, a veces, hay errores en el medicamento solicitado o en la cantidad pedida, las quejasse han ido sumando, ocasionando pérdida de tiempo, esfuerzo y dinero; a veces, incluso, elenvío es rechazado por completo -esto es, las farmacias devuelven el pedido sin la menciónde qué fue enviado equivocadamente-; y, entonces, es necesario revisar nuevamente lo solic-itado, realizar las correcciones pertinentes y volverlo a remitir.

El laboratorio elabora 10 productos diferentes y, a su vez, cada producto tiene más de unapresentación (por ejemplo: cajas con 10 o 20 comprimidos, comprimidos de 5, 10 o 20 mg.de la droga base, jarabes de 50 y 100 ml, etc.) y cada una de éstas está envasada en una cajade diferente tamaño.

En Farma están estudiando la factibilidad de automatizar el pedido de cada cliente.

¿Cómo podría automatizarse esta tarea? A los efectos de evitar errores, ¿se podría hacer algúntipo de control adicional?

Mediante un dispositivo adecuado, el motor eléctrico de un ascensor de seis niveles, trans-forma su movimiento de rotación en desplazamiento lineal.

A lo largo de ese desplazamiento lineal hay 6 fines de carrera que conmutan sus contactos en6 lugares diferentes; a cada uno de ellos se lo denomina: lugar A, lugar B, lugar C, lugar D,lugar E, lugar F.

Al dispositivo de control llegan las 6 señales de los fines de carrera; pero, sólo una está infor-mando eléctricamente de la posición actual. También llega a él la señal de mando de dóndeir.

En cada una de las primeras tres situacionesproblemáticas se necesita disponer de un sec-tor de almacenaje, en donde se depositen losdiferentes objetos.

• En el caso de los ttoorrnniillllooss, una vez quellegan a la bulonera, el automatismo di-señado podría encargarse de "acomodar"cada elemento en su lugar; luego, ante unpedido determinado, iría a buscarlo y lodepositaría en otro lugar -que podríamosllamar de expedición-.

• Para el problema de la distribución de lasccaarrttaass, la orden a impartir al control seríasólo la de depositar cada una de laspiezas en una determinada casilla del sec-tor de almacenaje; luego, cada respon-sable se encargaría de retirar la que lecorresponde.

• Respecto de los mmeeddiiccaammeennttooss, el meca-nismo buscaría el correcto y, luego, locolocaría en algún recipiente, caja o con-tenedor.

• Para resolver el problema del mmoottoorr, setrata de analizar los diferentes mecanis-mos que nos permitirán la transformarun movimiento circular en uno lineal,analizar las ventajas y desventajas decada uno de ellos, y poder utilizarlocomo parte de la solución en alguna delas situaciones previas...

En resumen, podríamos decir que nosencontramos frente a tres maneras de usaruna estación de almacenaje.

66

Se requiere diseñar un dispositivo de control que cumpla con la siguiente condición:

• EEll ccoonnttrrooll ddeebbee sseerr ccaappaazz ddee ddeetteeccttaarr qquuee,, ssii ssee qquuiieerree iirr ddoonnddee aaccttuuaallmmeennttee eessttáá,, nnoo ddeebbeeppoonneerr eenn ffuunncciioonnaammiieennttoo eell mmoottoorr,, yy --sseeggúúnn sseeaa llaa ppoossiicciióónn aaccttuuaall yy llaa ppoossiicciióónn ddoonnddee iirr,,ddiissttiinnttaa aa llaa aaccttuuaall-- ppoonneerr eenn mmaarrcchhaa eell mmoottoorr eenn eell sseennttiiddoo ccoorrrreeccttoo yy ddeetteenneerr llaa mmaarrcchhaaccuuaannddoo lllleegguuee aa ddeessttiinnoo..

Las preguntas que guían la tarea de los alumnos de "Sistemas de control" son:

1. ¿Con qué elementos podríamos construir el control?2. Si la posición de reposo es el lugar A y, luego de cumplida la orden de "ir a" (una posición

específica), debe volver al lugar A, ¿qué modificaciones deberíamos introducir al proyec-to?

3. ¿Podríamos diseñar el control con relés?4. ¿Podríamos diseñar el control con PLC?5. ¿Podríamos diseñar el control con PC?6. ¿Podríamos diseñar el control con PIC?7. Si se pudiera diseñar con más de un elemento, ¿cuál sería el más conveniente? ¿Por qué?

¿Qué criterio de selección utilizaríamos?

77

El recurso didáctico que proponemosEl equipo que le proponemos integrar en susclases consiste en una serie de actuadoresneumáticos y eléctricos, cuyos movimientoscombinados permiten al conjunto (manipu-lador) posicionarse en un lugar determinado.Presenta, también, un sector de almacenaje-storage- con 18 casilleros: 2 de ellos sirvencomo zonas de carga/descarga, y los 16restantes como depósito conformado por 4filas y 4 columnas.

La "tarea" de nuestro manipulador neumáticoconsiste en:

• tomar una pieza desde un lugar de cargay depositarla en una determinada ubi-cación en el sector de almacenamiento; obien

• recoger una pieza desde algún sitio en elsector de almacenaje y depositarla en lazona de descarga.

Para su operación, es necesario determinarciertos criterios respecto de cuál es el ordenadoptado para guardar los elementos opiezas; por ejemplo, si, en el modo de espera,se debe mantener la última posición alcanza-da por el manipulador, si se lo hace volver auna de las zonas de carga/descarga o si se loubica en una posición intermedia...

Para provocar el desplazamiento -en sentidolongitudinal, en altura, en profundidad- y losmovimientos de soltar y recoger las piezas,necesitamos controlar a nuestros dispositivosactuadores, manteniendo, en algunos casos,

Modo de trabajo

Estibador

Asignación de ubicaciones de almace-namiento

Secuenciado de pedidos y retiros

Política

Direccionamiento único.Modo de seguimiento.

Asignación aleatoria.Tiempo de procesamiento más breve.

Pauta de búsqueda: columna más cercana,primero.

Pauta de búsqueda: fila más cercana, primero.

Asignación de zona basada en la relación entra-da-salida.

Atender primero al primer pedido llegado. Tiempo más breve de terminación.Tiempo más breve de terminación con prioridadde salida.

una determinada secuencia de movimientos.Por ejemplo, no podremos dar la orden derecoger una pieza si previamente no hemosllegado al lugar donde dicha pieza se encuen-tra depositada.

La realización de este modelo puede servirpara la integración de diferentes áreas, yaque, en torno a él se integran conceptos re-feridos, por ejemplo, a mecánica, electrici-dad, electrónica, mecanizado, diseño, ges-tión, etc.

88

99

2. E N C U A D R E T E Ó R I C O PA R A L O SP R O B L E M A S

En este capítulo vamos a plantear los con-ceptos que sirven de sustento teórico a lahora de encarar una solución a las situa-ciones problemáticas planteadas, a través deldiseño y de la construcción de un manipu-lador neumático.

Los contenidos que nos permiten compren-der la función, el funcionamiento y la apli-cación, tanto de los componentes indivi-duales como del equipo manipulador neu-mático en su conjunto, son:

IInnttrroodduucccciióónn aa llaa aauuttoommaattiizzaacciióónn

La aauuttoommaattiizzaacciióónn iinndduussttrriiaall implica el con-junto de procesos o procedimientos que selleva a cabo en una fábrica o industria deter-minada sin la intervención humana -sea éstaespecífica o permanente- sino, únicamente,con la acción directa de dispositivos eléctri-cos, neumáticos, mecánicos e hidráulicos.

El mmaanniippuullaaddoorr que proponemos,utiliza la eléctrica y la neumática

como fuente de energía para la ejecuciónde los movimientos necesarios.

Como elementos accionados por aire com-primido, integra actuadores, con sus co-rrespondientes válvulas de control, las querealizan los posicionamientos -en altura yprofundidad- de los objetos.

En cuanto a los dispositivos eléctrica-mente comandados, el equipo cuenta conun motor eléctrico que se encarga delmovimiento transversal del conjun-to.

CCoonntteenniiddooss

Introducción a la automatización

Criterios de almacenamiento

Gestión y planificación

Robots y manipuladores

Análisis de los componentes

Características

Programas de interfase

Frente a aquellos que no lo son, los procesosautomatizados presentan: uniformidad en lacalidad del producto, alta productividad,reducción de costos de fabricación, veloci-dades de trabajo constantes y elevadas,además de la disminución de riegos laboralesen los operarios -debido a la integración demáquinas o dispositivos para la realizaciónde tareas tediosas, repetitivas, peligrosas,contaminantes, sucias, de manipulación decargas pesadas-.

En general, en un proceso de producciónautomatizado, podemos distinguir diferentesestadios o ciclos, desde la llegada de la o de

las materias primas -piezas, materiales-, sutransporte, provisión a las diferentes etapasdel proceso, mecanizado o elaboración, mon-taje, retiro de las piezas producidas, etc.,hasta el almacenamiento, y posterior dis-tribución o expedición.

En cada uno de estos ciclos se involucra unproceso de manipulación, ya sea de objetos,piezas, materiales y/o herramientas. Todoproceso automatizado requiere, también, delas funciones de supervisión, control y regu-lación.

Para el desarrollo de cada uno de estos ciclos,el sistema automatizado requiere una poten-cia determinada que permita la ejecución delos diferentes procesos; y, para la ali-mentación y operación del conjunto, le resul-ta imprescindible contar con un adecuadoprograma de instrucciones para el control yel seguimiento de los diferentes procesos, yde un sistema que interprete estas instruc-ciones y dé las órdenes correspondientes alos sistemas técnicos gobernados.

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Esta acción se implementa utilizandoun programa de instrucciones combi-nado con un sistema de control -queejecuta las instrucciones- y un sistemade monitoreo que, permanentemente,hace el seguimiento de los procesosinvolucrados.

Componentesdel sistemade control

CCoonnttrroollaarr uunn pprroocceessoo no sólo significa tenerla decisión para arrancarlo y detenerlo, sino,también, la de regular y mantener una varia-ble dentro de parámetros determinados, enfunción de las señales recibidas, de modo talde lograr la respuesta esperada del dispositi-vo controlado; y que esta respuesta sobre losdispositivos actuadores (válvulas, motores,bombas, calefactores, etc.) sea instantánea,ante la menor alteración de las variables oparámetros prefijados de entrada.

UUnn ppooccoo ddee hhiissttoorriiaa

Para encontrar los orígenes de un sistemaautomático de aplicación industrial, debe-mos retrotraernos hacia fines del siglo XVIII.En ese entonces, hace su aparición el"Regulador de Watt" (1778), utilizado paracontrolar la velocidad de rotación demáquinas accionadas por vapor, que, luego,da origen a una enorme cantidad de aplica-ciones prácticas. Recién casi un siglodespués, se esbozan los primeros desarrollosteóricos a partir del "Regulador centrífugo deMaxwell" (1868).

El siglo XX traeimportantes a-vances en los pro-cesos automatiza-dos. Como losprocesos conti-nuos requierenmantener las va-riables del sistemadentro de ciertosrangos para ob-tener un productoadecuado al dise-ño, el control deestas variables -enprincipio- es reali-zado por el opera-rio, en forma ma-nual. Este operarioconoce el valor deseado de la variable a con-trolar y toma decisiones para hacer mínimoel error (generalmente, a través del controlsobre válvulas), efectuando "a mano" lo quehoy conocemos como sistema realimentado ode lazo de control cerrado. Luego, al comple-jizarse los procesos y al aumentar la produc-

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Regulador de Watt

Un ssiisstteemmaa rreeaallii--mmeennttaaddoo o de lazode control cerradoes aquel en el que lainformación que dala salida del sistematiene influencia so-bre la entrada; siexiste desviaciónentre la salida real yla deseada, el sis-tema de control e-fectúa los ajustesnecesarios para quela salida real se a-proxime lo más posi-ble a la salida de-seada.

ción, este tipo de "tareas humanas o ma-nuales" pasa a realizarse con elementos y dis-positivos mecánicos. La introducción, enprincipio, de instrumentación neumática y,posteriormente, las transformaciones de laelectrónica impactan fuertemente en eldesarrollo de la medición y el controlautomáticos.

El mando automático, se presenta, entonces,como un control lógico aplicado a variablesdiscretas (ON/OFF, 0/1, Encendido/Apaga-do) o bien como un control secuencial quereacciona ante el cumplimiento de etapas ofases previas del proceso. Estos modos decontrol -también llamados de ccoonnttrrooll ddiissccoonn--ttiinnuuoo- son, aún hoy, comunes en la mayoríade las industrias, puesto que muchasmáquinas y procesos están constituidos conunidades que sólo pueden estar en una dedos condiciones, controladas por un grannúmero de operaciones simples y pasos deuna secuencia. El diseño de este tipo de con-troles se basa en la combinación de relés, sis-temas electromecánicos, sistemas lógicosneumáticos o hidráulicos, controladores lógi-cos programables, etc.

A diferencia de éste, el ccoonnttrrooll ccoonnttiinnuuoo ooaannáállooggoo usa, directamente, señales tomadasde sensores y maneja salidas asociadas (ac-tuadores) tales como válvulas, bombas, cale-factores, etc. Estos actuadores pueden ser devariación continua o, simplemente, elemen-tos de encendido/apagado en tiempo propor-cional. El procesamiento realizado por estetipo de control sobre la señal de entradadepende del proceso involucrado; pero, típi-camente, utiliza amplificación y algunaforma de funciones matemáticas, tales comointegración, para efectuar el cambio deseado

sobre los elementos de salida. Los contro-ladores continuos pueden incluir sistemaselectrónicos analógicos, computadoras ymicroprocesadores.

El desarrollo tecnológico sigue incorporandocambios en los procesos. Ya no alcanza con,por ejemplo, tener el control sobre un deter-minado dispositivo o máquina, sino que sehace necesario almacenar datos, intercambiarinformación entre las diferentes máquinascomponentes del proceso productivo, enviaro recibir órdenes, etc.; y esto requiere algomás que el triángulo de la automatización SPA.

Se hace imprescindible tener en cuenta lacomunicación entre el hombre y la máquina,y, además, la comunicación entre sistemas decontrol de las diferentes máquinas, dandolugar a lo que se conoce como pentágono de laautomatización SPACI.

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SS PP

AA

SS. Técnica de sensores: emisores de señal: pul-sadores, interruptores, detectores, sensores,etc.

PP. Técnica de procesadores: relés, tempo-rizadores, memorias, PLC, etc.

AA. Técnica de actuadores: actuadores hidráuli-cos y/o neumáticos, motores, bombas, etc.

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En este avance, la informatización -tec-nología informática- tiene un rol fundamen-tal, permitiendo que, en un solo sistema,estén incluidos los distintos modos de con-trol: analógico, lógico y secuencial, posibili-tando la comunicación entre ellos y, además,integrando a los sistemas administrativos ygerenciales de las empresas.

Cada uno de estosavances tecno-lógicos, concreta-dos a lo largo deltiempo, permiteque los automa-tismos reempla-cen la tarea rea-lizada por elhombre; princi-palmente -comode-cíamos- aquel-las acciones tedio-sas, repetitivas,perjudiciales o de

alto riesgo para la salud, etc.

Estos grandes cambios son impulsados por eldeseo del hombre de hacer los procesos cadavez más automáticos, propiciando una par-ticipación humana cada vez menor desde lomanual pero mayor desde lo intelectual.Además de la diversificación de los produc-tos para adaptarse a las necesidades de losclientes, de la exigencia de calidad superior yde la cantidad de productos necesarios, conel auge de nuevas industrias el mercado sehace competitivo.

En este momento de las transformaciones, laintroducción de la robótica en los procesosdel mundo del trabajo modifica profunda-mente el concepto de automatización indus-trial, al permitir la integración de robots ydemás elementos componentes del sistema, atareas variadas, dando lugar a lo que seconoce como ssiisstteemmaass ddee mmaannuuffaaccttuurraa fflleexxii--bbllee -FMS; Flexible Manufacturing Systems-. Enellos, un grupo de máquinas es controladopor computadoras y/o sistemas automáticos,y puede realizar movimientos, carga, descar-ga de materiales, mecanizados, etc., controla-dos por una computadora "maestra". En unsistema flexible existe la posibilidad de dis-tinguir entre diferentes productos, podercambiar los procesos realizados sobre éstos-las secuencias de fabricación establecidas ola cantidad requerida-, procesar diferentestipos de piezas en un modo de producciónque no sea por lotes, etc.

Sin embargo, y por ahora, el hombre siguesiendo quien comanda la máquina.

AAII

CC

SS PP

SS.. SensoresPP.. ProcesadoresAA.. ActuadoresCC.. ComunicaciónII.. Información

Su incidencia nosólo se registró enlos procesos pro-ductivos industrialessino también en tareas domésticas -pensemos, por e-jemplo, en un lava-rropas automático-o en tareas sociales-como el ordena-miento del tránsitocon semáforos-.

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RRoobboottss yy mmaanniippuullaaddoorreess

La palabra rroobboott es utilizada por primera vezen una obra de teatro escrita por el checoKaren Capek y estrenada en el año 1921 enel Teatro Nacional de Praga. La obra se llama-ba Rossum’s Universal Robot -Los robots univer-sales de Rossum- y presenta la historia de unhombre que fabrica robots; en una parte de latrama, éstos toman el poder, matan a casitodos los seres humanos y destruyen el secre-to de su construcción (¿Serían los albores dela ciencia-ficción?). Robot proviene, así, de lapalabra eslava robota, que significa trabajo

forzado o duro.

No existe una definición exacta de robot; o,mejor dicho, podemos encontrar varias ytodas aceptables. Ante una consulta alrespecto, Joseph Engelberg, especialista enrobótica industrial dijo: "Puede que no seacapaz de definirlo, pero sé cuándo veo uno".

Le acercamos algunas de las definiciones:

Un ssiisstteemmaa ddee ffaabbrriiccaacciióónn fflleexxiibbllee-FMS- se puede concebir como unacelda de maquinaria del tipo tec-nología de grupo -GT; GroupTechnology- altamente automatiza-da, conectada por un sistema detransporte y almacenamiento dematerial y controlada por un sis-tema distribuido de computadoras.

Un FMS es llamado flexible debido aque es capaz de realizar distintaspiezas o productos diferentes deforma simultánea, en sus esta-ciones de trabajo1.

1 García Jiménez, Raúl; Grillo Perelló, Joan. "Sistemas de fa-bricación flexible; FMS. Flexible Manufacturing Systems".Universidad de las Islas Baleares. Departamento de CienciasMatemáticas e Informática. hhttttpp::////ddmmii..uuiibb..eess//~~bbuurrgguueerraa//ddoowwnnllooaadd//ffmmss__ggrriilllloo__ggaarrcciiaa..ppddff.

RRoobboott

Ingenio mecánico controlado electrónica-mente, capaz de moverse y de ejecutar deforma automática acciones diversas, si-guiendo un programa establecido.

Máquina que, en apariencia o compor-tamiento, imita a las personas o a susacciones como, por ejemplo, en elmovimiento de sus extremidades.

Máquina que hace algo automáticamente,en respuesta a su entorno.

Puñado de motores controlados por unprograma de computadora.

Computadora con músculos.

Manipulador programable diseñado paradesplazar materiales, partes, herramientaso determinados artefactos, mediantemovimientos programados variables.

Solemos asociar la palabra robot a unamáquina con semejanza humana; este tipo derobot es el que se denomina aannddrrooiiddee. Sinembargo, con excepción de las exposiciones,ferias o películas de ciencia-ficción,difícilmente encontremos algo similar.

Porque, el rroobboott iinndduussttrriiaall que podemosobservar hoy en día, está diseñado y produ-cido sobre la base de las necesidades del sis-tema y del producto a elaborar o manipular,y difícilmente reproduzca a un ser humano.Se emplea directamente en los procesos defabricación o manipulación, funciona demanera automática y es controlados porcomputadoras. Este tipo de robot es muyutilizado en las industrias de diferentes paí-ses; y es en el Japón y en los Estados Unidosdonde la cantidad de robots empleada esmayor. Considerando todos los tipos derobots, Japón consume y fabrica más del40 % del total a nivel mundial -en la actua-

lidad, más de 35.000-, EEUU supera los11.000, y le siguen Alemania e Italia concifras cercanas a los 10.000 y 50.000,respectivamente.

Existen ciertas dificultades a la hora de ajus-tar una definición acerca de qué es un robotindustrial. La primera de ellas surge entre elmercado japonés y el euroamericano en losque no siempre se diferencia claramente quées un robot y qué es un manipulador: mien-tras para los japoneses un robot industrial estodo dispositivo mecánico dotado de articu-laciones móviles destinado a la manipu-lación, el mercado occidental es más restric-tivo y plantea una mayor complejidad, sobretodo en lo relativo al control.

Las transformaciones en la robótica, por suparte, han ido obligando a diferentes actua-lizaciones de su definición.

1155

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DDeeffiinniicciioonneess ddee rroobboott iinndduussttrriiaall

Para la Asociación Japonesa de RobóticaIndustrial -JIRA; Japanese Industrial RobotAssociation-:

• Los robots son "dispositivos capaces demoverse de un modo flexible, análogo alque poseen los organismos vivos, con o sinfunciones intelectuales, permitiendo opera-ciones en respuesta a las órdeneshumanas".

La definición más comúnmente aceptada, posi-blemente es la de la Asociación de IndustriasRobóticas de EEUU -RIA; Robotic IndustriesAssociation2-, según la cual:

• Un robot industrial es un manipulador multi-funcional reprogramable, capaz de movermaterias, piezas, herramientas o disposi-tivos especiales, según trayectorias varia-bles, programadas para realizar tareasdiversas.

La definición japonesa es muy amplia, mientrasque la definición norteamericana es más con-creta. Por ejemplo, un robot manipulador querequiere un operador "mecánicamente enlaza-do" a él se considera como un robot en Japón,pero no encuadra en la definición de la RIA; porsu parte, una máquina automática que no esprogramable se ajusta a la definición japonesa yno a la norteamericana. Una ventaja de laamplia definición japonesa es que muchos dis-positivos automáticos cotidianos son llamadosrobots en Japón; y, como resultado, los japone-ses han aceptado al robot en su cultura muchomás fácilmente que los países occidentales.

Frente a esta discrepancia, la definición de laAsociación de Industrias Robóticas es la acep-tada internacionalmente. Esta definición, ligera-mente modificada, ha sido adoptada por laOrganización Internacional de Estándares -ISO,que define al robot industrial como:

• Manipulador multifuncional reprogramablecon varios grados de libertad, capaz demanipular materias, piezas, herramientas odispositivos especiales, según trayectoriasvariables programadas para realizar tareasdiversas.

En esta definición se incluye la necesidad deque el robot tenga varios grados de libertad.

Una definición más completa es la establecidapor la Asociación Francesa de Normalización-AFNOR- que, inicialmente, define al manipu-lador y, basándose en esta conceptualizaciòn,caracteriza al robot:

• MMaanniippuullaaddoorr: Mecanismo formado, ge-neralmente, por elementos en serie articu-lados entre sí, destinado al agarre ydesplazamiento de objetos. Es multifun-cional y puede ser gobernado directamentepor un operador humano o mediante un dis-positivo lógico.

• RRoobboott: Manipulador automático servo-con-trolado, reprogramable, polivalente, capazde posicionar y orientar piezas, útiles o dis-positivos especiales, siguiendo trayectoriasvariables reprogramables, para la ejecu-ción de tareas variadas. Normalmente,tiene la forma de uno o varios brazos termi-nados en una muñeca. Su unidad de controlincluye un dispositivo de memoria y, oca-sionalmente, de percepción del entorno.

2 wwwwww..rroobboottiiccssoonnlliinnee..ccoomm

Existen otros robots que pueden desplazarsesiguiendo órdenes de un programa. Son losllamados robots móviles que se emplean parael transporte de piezas, entre las diferentesestaciones de producción o bien para el acce-so, investigación en lugares de acceso difícilo peligroso, en tareas de salvataje (por ejem-plo, rescates en minas o submarinos), etc.

También podemos clasificar dentro de losrobots a aquellos mecanismos o dispositivosmecánicos y electrónicos destinados asuplantar alguna parte u órgano del cuerpohumano. Son los denominados rroobboottss ddee uussoommééddiiccoo; éstos posibilitan la realización, concierta precisión, de los movimientos o fun-ciones de las partes que sustituyen. Entreellos podemos encontrar una amplia gama,desde los controlados con motores o dispo-

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Por lo general, su uso es para realizar unatarea de manera cíclica, pudiéndose adap-tar a otra sin cambios permanentes en sumaterial.

Por ultimo, la Federación Internacional deRobótica -IFR; International Federation ofRobotics3- distingue entre robot industrial demanipulación y otros robots:

• Por robot industrial de manipulación seentiende una máquina de manipulaciónautomática, reprogramable y multifuncionalcon tres o más ejes que pueden posicionary orientar materias, piezas, herramientas odispositivos especiales para la ejecuciónde trabajos diversos en las diferentes eta-

pas de la producción industrial, ya sea enuna posición fija o en movimiento.

En esta definición se debe entender que lareprogramabilidad y la multifunción se con-siguen sin modificaciones físicas del robot.

Común a todas las definiciones anteriores es laaceptación del rroobboott iinndduussttrriiaall como un "brazomecánico" con capacidad de manipulación yque incorpora un control más o menos comple-jo. Un ssiisstteemmaa rroobboottiizzaaddoo, en cambio, es un con-cepto más amplio; engloba todos aquellos dis-positivos que realizan tareas de forma automáti-ca en sustitución de un ser humano, y quepueden incorporar o no a uno o varios robots-siendo, esto último, lo más frecuente-.

Robot móvil con patas

Robot móvil con ruedas

3 wwwwww..iiffrr..oorrgg

sitivos electrónicos hasta aquellos comanda-dos por impulsos nerviosos del propio serhumano.

Hay muchos "parientes de los robots" que noencajan exactamente en una definición pre-cisa. Un ejemplo son los tteelleeooppeerraaddoorreess que,dependiendo de cómo se defina un robot,pueden o no clasificarse como tales; cuandoson considerados robots, suelen denomi-narse telerrobots. Los teleoperadores se con-trolan remotamente por un operadorhumano; cualquiera que sea su clase, sonmuy sofisticados y extremadamente útiles, yactúan en entornos peligrosos tales como conresiduos químicos y en la desactivación debombas.

Entre los rroobboottss iinndduussttrriiaalleess -en especial,considerando aquellos empleados comomaquinaria para la automatización-, es posi-ble reconocer:

MMaanniippuullaaddoorreess. Cuando movemos (tras-ladamos, giramos, distribuimos, sujetamos,posicionamos, etc.) piezas, materiales o he-rramientas, estamos hablando de manipu-lación. Un elemento mecánico de manipu-lación puede realizar cierta cantidad "limita-da" de movimien-tos o funciones;por eso, a veces,se hace necesariorecurrir a varioselementos de ma-nipulación, parallevar a cabo undeterminado pro-cedimiento.

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Robot de uso médico

Robot teleoperado RoboteQ. wwwwww..rroobbootteeqq..ccoomm

RRoobboottss iinndduussttrriiaalleess

Manipuladores

Robots propiamente dichos

El manipulador máscomplejo y veloz queexiste es la mano delser humano -a pesarde tener sus limita-ciones en cuanto aoperar con determi-nados pesos ytamaños-.

Los manipuladores son sistemas mecánicosmultifuncionales con un sencillo sistema decontrol que permite gobernar el movimientode sus elementos. El sistema de control serealiza de los siguientes modos:

• MMaannuuaall. El operario controla directa-mente la tarea del manipulador; se trata,generalmente, de unidades de desplaza-miento, utilizadas en tareas de manipu-lación -por ejemplo, de sustancias peli-grosas, elementos pesados, etc-.

• TTeelleeooppeerraaddoo. El manipulador es contro-lado a distancia (telemando); por ejem-plo, para el manejo de materiales radio-activos que se encuentran en el interiorde algún recinto, como el reactor de unausina nucleoeléctrica o laboratorio.

• PPoorr sseeccuueenncciiaa ffiijjaa. En ellos se repite, deforma invariable, el proceso de trabajopreparado previamente. Las secuenciasy/o los desplazamientos son fijos ydependen de un programa que sola-mente puede modificarse mediante inter-vención mecánica.

• LLiibbrreemmeennttee pprrooggrraammaabbllee. En ellos, se

pueden alterar algunas características delos ciclos de trabajo.

Las tendencias actuales de los manipuladoresson:

• Racionalización de la composiciónmecánica, para reducir el peso cuandoestá inactivo.

• Fabricación de manipuladores más flexi-bles, para satisfacer una amplia variedadde soluciones y el cumplimiento de lasdemandas de los clientes, para lograrcronogramas de entregas más rápidos.

• Alcance de altas prestaciones respecto delradio de acción y de la carga máximasoportada, sin aumentar los esfuerzos demanipulación o maniobrabilidad.

• Utilización de componentes de máximacalidad, los mejores materialesdisponibles y soluciones con tecnologíasde avanzada.

RRoobboottss pprrooppiiaammeennttee ddiicchhooss. Se trata de dis-positivos manipuladores que, generalmente,poseen más grados de libertad que losmanipuladores y que suelen ser reprograma-bles sin la necesidad de efectuar modifica-ciones físicas en el robot.

Pueden ser:

• DDee rreeppeettiicciióónn. Aquellos en los cuales eloperario ejecuta una determinadasecuencia de movimientos, ya sea uti-lizando un joystick, la propia mano delrobot, un maniquí, etc. Estos movimien-tos son "aprendidos" por el manipulador

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MMaanniippuullaaddoorr es, en general, un dispositivomecánico capaz de reproducir losmovimientos humanos para el manejo deobjetos. En particular, esta denominaciónsuele referirse a los elementos mecánicosde un robot que producen su adecuadoposicionamiento y operación. La energía demovimiento puede provenir de un fluido -enestado líquido o gaseoso- que presionasobre émbolos (manipuladores hidráulicos oneumáticos) o bien por energía eléctricaque mueve motores (manipulador eléctrico).

y, luego, repetidos.

• CCoonnttrroollaaddooss ppoorr ccoonnttrroollaaddoorr. En estecaso, no es necesario mover ningún ele-mento de la máquina. Los movimientosse programan desde una PC, medianteinstrucciones adecuadas a cada tipo deaplicación.

• IInntteelliiggeenntteess. Son aquellos que tienen encuenta su entorno a través de sensores yque, además, son capaces de tomar deci-siones en tiempo real. Estas decisionespueden hacer que varíe el programa quese les ha establecido; resultan, así, auto-programables. Dentro de este grupo tam-bién podemos mencionar a aquellos con-trolados por técnicas de inteligencia arti-ficial, con un grado de movilidad supe-rior, y que en la actualidad tienen un usoque está limitado a las industrias mi-litares y aeroespaciales.

AAnnáálliissiiss ddee llooss ccoommppoonneenntteess

aa.. EEssttrruuccttuurraa

Si observamos físicamente a un robot o a unmanipulador, podemos llegar a la conclusiónque, en la mayoría de los casos, se puedeestablecer con él una analogía a alguna de laspartes del cuerpo humano; por esto, al men-cionar sus partes constitutivas, se las nombracomo mano, muñeca, brazo, codo, hombro,cintura, etc.

La posibilidad de realizar movimientos y lacomplejidad que éstos logren está dada porlo que llamamos dispositivos actuadores,articulaciones y mecanismos de transmisión.

Sin embargo, para que estas partes puedanmoverse, necesitamos la asistencia de algúnelemento que ordene los movimientos. Estoes lo que denominamos mando o controlador.Este componente del sistema robótico puedetener la capacidad de procesar datos, almace-

2200

CCoommppoonneenntteess ddee rroobboottss yy mmaanniippuullaaddoorreess

a. Estructura

b. Transmisiones

c. Actuadores

d. Sensores y detectores

e. Elementos terminales: Pinzas

En el caso del recurso didácticoMMaanniippuullaaddoorr nneeuummááttiiccoo que pro-

ponemos, se trata de un manipulador quetiene la posibilidad de movimientos lin-eales en los tres ejes ortogonales(X, Y y Z).

nar programas y comunicarse con otrasmáquinas-herramientas.

Dependiendo de la cantidad de parámetrosque el controlador pueda comandar, encon-tramos diferentes tipos:

• ddee ppoossiicciióónn, que sólo pueden interveniren la posición del elemento final o grip-per,

• cciinneemmááttiiccooss que, además, controlan suvelocidad de desplazamiento,

• ddiinnáámmiiccooss, que suman a las característi-cas de los anteriores la posibilidad decontrolar propiedades dinámicas delmanipulador, y

• aaddaappttaattiivvooss, que no sólo permiten uncontrol dinámico del manipulador sinoque, además, tienen en cuenta cómocambian las características del manipu-lador al variar éste su posición.

La forma de comunicación y transmisión deinformación entre el controlador y el manip-ulador o robot, es a través de señales. Paraello necesitamos de un dispositivo que mane-je la entrada y la salida de datos. Entre estosdispositivos podemos mencionar: el teclado,monitor y la caja de comandos remota -TeachPendant-. Esta última sirve para "enseñarle" almanipulador del robot las diferentes posi-ciones que se desea alcanzar.

A su vez, la mayoría de las veces, se hacenecesario contar con una PC adicional paracargar datos, programas o instrucciones alcontrolador. Estas señales que llegan a unastarjetas electrónicas instaladas en el contro-lador le permiten, además, comunicarse con

otros periféricos -por ejemplo, conmáquinas-herramientas-.

También es de suma importancia conocer laposición en la cual está el manipulador. Estaacción es realizada por los finales de carrera,detectores o sensores; éstos pueden ser exter-nos al dispositivo, internos o bien de ambostipos.

En un sistema manipulador o sistema robóti-co también nos encontramos con algunosdispositivos o elementos especiales para asis-tir a los diferentes movimientos, por ejemplo:los ejes que facilitan el movimiento transver-sal del manipulador, las estaciones de ensam-blaje, las estaciones de carga y descarga depiezas, etc.

Si nos referimos al manipulador en sí mismo,observamos que está formado por diversoscomponentes o estructuras sólidas, unidasentre sí por articulaciones que son las que lepermiten realizar movimientos. Cada una deestas articulaciones otorga al manipulador almenos un grado de libertad.

Gracias a las articulaciones, un manipulador

2211

Componentes del sistema

puede efectuar dos tipos de movimiento:

• lineal,

• circular.

El primero de ellos, como su nombre lo indi-ca, consiste en un desplazamiento entre dospuntos determinados, siguiendo una trayec-toria en línea recta; este camino puede serrealizado en forma horizontal o vertical. En elcaso del movimiento circular del manipu-lador, la trayectoria del recorrido corres-ponde a una curva o a un arco de círculo.

Las articulaciones que nos permiten con-seguir estos tipos de movimientos puedenestar conformadas por tornillos sin finaccionados por motores, cilindros (neumáti-cos, hidráulicos), motores eléctricos, etc.

Generalmente, el componente más complejode un robot o manipulador de tipo industriales la "muñeca". En ocasiones, ésta puede eje-cutar tres tipos de movimientos o grados delibertad: giro -hand rotate-, elevación -wrist flex- y desviación -wrist rotate-.

El elemento actuador final del manipuladorse denomina gripper y puede ser una pinza,una garra, un aprehensor o bien una he-

rramienta, acorde con la acción que debarealizar.

bb.. TTrraannssmmiissiioonneess

Si bien existen manipuladores en los que elacoplamiento entre el dispositivo actuador yla articulación es directo, en la mayoría de loscasos existe un sistema de transmisión que-conjuntamente con reductores- efectúa esteensamble.

En general, se puede observar que los actua-dores se encuentran ubicados en la base delos robots; en parte, esto es para reducir elmomento de inercia y los pares estáticos quedeben vencer los actuadores.

Los sistemas de transmisión nos brindan laposibilidad de trasladar los movimientos delos actuadores hasta las articulaciones. Estossistemas deben ser de bajo peso, tener pocojuego y, además, brindar un elevado ren-dimiento.

Con las transmi-siones podemosconvertir el mo-vimiento del ac-tuador de circulara lineal, de lineal acircular o bien, di-rectamente, trans-mitir el mismo ti-po de movi-miento. Por ejem-plo, si queremosconvertir un mo-vimiento circular

2222

Movimientos de la muñeca

Sin embargo hayque prestar especialatención al desgastede este tipo de sis-temas, ya que puedeintroducirse un jue-go elevado que setraduce en erroresde desplazamiento,además del inconve-niente propio delrozamiento entre laspiezas móviles.

en lineal, los sistemas de transmisión másutilizados en la actualidad son el tornillo sinfin y la cremallera.

Para pasar de un movimiento lineal a unocircular, los sistemas de transmisión más uti-lizados son el paralelogramo articulado obien la cremallera. Este tipo de transmisión,además de resultar muy difícil de ser contro-

lado, posee un rozamiento elevado, si bien eljuego es aceptable.

Desde una entrada circular hacia una salidacircular, la tecnología nos brinda varias posi-bilidades: engranajes, correa dentada, cade-na, cable, paralelogramo. Entre las ventajasde algunos de estos sistemas encontramosque son capaces de soportar un fun-cionamiento continuo a un par elevado y,además, entre grandes distancias. Sin embar-go, como desventaja encontramos el ruido, eljuego y los desgastes por rozamiento en losmateriales, entre otros.

2233

Tornillo de bolas recirculantes

Piñón-cremallera

Tornillo sin fin-cremallera

Paralelogramo articulado

Engranajes

Generalmente, los sistemas de transmisiónvienen acompañados de reductores -si bien,en este caso, no encontramos tantas varian-tes-. Entre las exigencias requeridas a los re-ductores se encuentran las siguientes:

• bajo peso,

• tamaño reducido,

• bajo rozamiento,

• reducción elevada de velocidad en unsolo paso; la relación entre velocidadesde entrada y salida se encuentra en elorden de 50:1 y 300:1.

• momento de inercia reducido, de negati-va influencia en el funcionamiento delmotor,

• capacidad de soportar pares elevadospuntuales, requeridos como consecuen-cia de los continuos arranques y paradasproducidos por los cortos ciclos de fun-cionamiento del robot,

• rigidez torsional; ésta se define como elpar que hay que aplicar sobre el eje desalida para que, manteniendo bloqueadoel de entrada, aquél gire un ángulo iguala una unidad,

• reducido juego angular; es el ángulo quegira el eje de salida cuando se cambia susentido de giro, sin que llegue a girar eleje de entrada.

La siguiente tabla muestra valores típicos dereductores, actualmente empleados enrobótica:

2244

Correa dentada-rueda dentada

Poleas

CCaarraacctteerrííssttiiccaass ddee llooss rreedduuccttoorreess ppaarraa rroobbóóttiiccaa

CCaarraacctteerrííssttiiccaass Relación de reduc-ciónPeso y tamañoMomento de inerciaVelocidades deentrada máximaPar de salida nominalPar de salida máximoJuego angularRigidez torsionalRendimiento

VVaalloorreess ttííppiiccooss

50: 1/300:10.1 30 kg

0.0001 kg m²

6000 / 7000 rpm5700 Nm7900 Nm

0-2"100/2000 Nm/rad

85 %/98 %

Los tipos de reductores más comúnmenteutilizados en robótica son: planetario, Cycloy Harmonic Drive.

El rreedduuccttoorr ppllaanneettaarriioo tiene bajo costo, granvariedad, alto par de transmisión, alta iner-cia, gran peso y grandes juegos.

Los rreedduuccttoorreess ccyycclloo tienen media inercia,pequeño peso, juegos moderados, costomedio y bajo par de transmisión.

El rreedduuccttoorr HHaarrmmoonniicc DDrriivvee (HD) tiene bajainercia, pequeño peso, juego reducido, altocosto y escaso par de transmisión.

Como componentes del sistema de reduc-ción, también podemos encontrar: piñones,cadenas, correas.

2255

Reductor planetario

Reductor “Harmonic Drive”

Reductor "Cyclo"

Reducción 1 (por ejemplo, mediante engranajes)

cc.. AAccttuuaaddoorreess

Ante las órdenes impartidas por el contro-lador, son los encargados de generar elmovimiento.

Según el tipo de energía utilizada, los princi-pales grupos de actuadores encontrados enrobótica son: neumáticos, hidráulicos y eléc-tricos. Cada uno de ellos presenta, frente alos otros dos, ciertas ventajas y ciertasdesventajas que es preciso evaluar, a la horade seleccionar el más conveniente; entre losaspectos a analizar, es importante considerar:la potencia, la facilidad de ser controlados, lavelocidad, la precisión, el mantenimiento, elcosto, etc.

• Los aaccttuuaaddoorreess nneeuummááttiiccooss utilizan elaire comprimido como fuente de energía;son muy indicados en el control demovimientos rápidos, pero de precisiónlimitada. Esto se debe, principalmente, alas características de compresibilidad delfluido encargado de efectuar elmovimiento.

• Los aaccttuuaaddoorreess hhiiddrrááuulliiccooss son re-comendables en los manipuladores quetienen una gran capacidad de carga juntoa una precisa regulación de velocidad.

• Los mmoottoorreess eellééccttrriiccooss son los más uti-lizados, por su fácil y preciso control, asícomo por otras propiedades ventajosasque establece su empleo de energía eléc-trica.

En unas páginas más, proporcionamos unacomparación detallada entre los diferentestipos de actuadores utilizados en robótica.

AAccttuuaaddoorreess nneeuummááttiiccooss. Los cilindrosneumáticos son utilizados con frecuenciacomo elementos de accionamiento lineal;porque, entre otras razones, se trata deunidades de precio relativamente bajo, defácil instalación, simples y robustas y,además, están disponibles en los tamañosmás diversos. Como hemos expresado en

2266

Reducción 2 (por ejemplo, utilizando poleasy correas)

En nuestro mmaanniippuullaaddoorr nneeuummááttiiccoo,para implementar el movimiento en

el eje X de desplazamiento entre columnasintegramos un motor eléctrico, ttrraannssffoorrmmaa--ddoo su movimiento giratorio en un desliza-miento lineal, utilizando una polea yun cable.

Nos detenemos con mayor profun-didad en los actuadores neumáti-

cos, ya que son los que hemos utilizado ennuestro modelo. No obstante, tambiénmencionamos las características funda-mentales de los otros dos grupos deactuadores.

párrafos anteriores, los actuadores neumáti-cos utilizan aire comprimido para su fun-cionamiento, lo que implica contar no sólocon un compresor sino también con un sis-tema de filtrado, limpieza y distribución delaire comprimido -aunque esto puede, ge-neralmente, encontrarse en la mayoría de lasindustrias-.

Los actuadores neumáticos trabajan en unrango de presión de 4 a 8 bar; aunque, enalgunos casos, se soportan hasta 12 bar depresión máxima.

Se utilizan generalmente, para efectuar traba-jos en dos posiciones determinadas: total-mente extendido y totalmente retraído, parael caso de actuadores de acción lineal; o bien,giro completo hacia uno y otro lado, en elcaso de los giratorios. Esto se debe a la limi-tada precisión que puede obtenerse con estetipo de actuadores; porque, si bien se handesarrollado elementos para mejorar la pre-cisión, su operatoria es aún demasiado caracomo para justificar su empleo.

Dentro de los actuadores de acción lineal, losmás comunes son: el actuador de simpleefecto y el actuador de doble efecto.

AAccttuuaaddoorr ddee ssiimmppllee eeffeeccttoo. Como su nombrelo indica, puede realizar esfuerzos en un solosentido. Uno de los movimientos de esteactuador -comúnmente, el de avance- seefectúa por la fuerza que genera el aire a pre-sión, que ingresa en la cámara del cilindro,sobre la superficie del émbolo, siempre queesta fuerza supere a la acción, en oposición,del resorte y las fuerzas de rozamiento. Elotro movimiento -el de retroceso del vástago-es realizado por un resorte o muelle de recu-peración, cuando ha sido evacuada la cámarade aire comprimido. La fuerza del muellehace retroceder el vástago del cilindro a unadeterminada velocidad, pero sin que el cilin-dro pueda soportar una carga. Existen, tam-bién, cilindros de simple efecto que, en lugarde resorte, tienen por ejemplo, una mem-brana elástica, o bien una combinación deresorte con la membrana, o aquellos en loscuales el movimiento de retorno se efectúapor acción de una fuerza exterior.

2277

AAccttuuaaddoorreess ((eennttrree oottrrooss))

De acción rectilínea

De simple efecto

De doble efecto

Multiposicional

De acción giratoria

Actuador giratorio

Motor neumático

Actuador de simple efecto

AAccttuuaaddoorr ddee ddoobbllee eeffeeccttoo. Su diseño es si-milar al de los de simple efecto. Noobstante, los cilindros de doble efecto nollevan muelle de reposición y, además, lasdos conexiones son utilizadas para la ali-mentación y la evacuación del aire a pre-sión, respectivamente. Los cilindros dedoble efecto ofrecen la ventaja de poderejecutar trabajos en ambos sentidos; setrata, por lo tanto, de cilindros sumamenteversátiles. La fuerza ejercida sobre el vásta-go es algo mayor en el movimiento deavance que en el de retroceso, porque lasuperficie en el lado del émbolo es másgrande que en el lado del vástago.

CCiilliinnddrroo mmuullttiippoossiicciioonnaall. Se trata de un ac-tuador compacto, con uno de sus extremosfirmemente sujeto; está constituido, básica-mente, por dos actuadores de doble efectounidos, ya sea por su culata posterior o por elvástago. Permite obtener hasta cuatro posi-ciones diferentes de trabajo, en tanto losactuadores componentes tengan carreras dediferente longitud.

AAccttuuaaddoorr ggiirraattoorriioo. Es aquel en el cual, elmovimiento obtenido es un giro -en lugar deun desplazamiento lineal, como en losexplicitados anteriormente-. Este giro puedesuperar los 360° y ser continuo -en este caso,estamos en presencia de un motor neumáti-co- o bien puede no llegar a alcanzar unavuelta completa -actuador giratorio propia-mente dicho-.

En el caso de estos últimos, los aaccttuuaaddoorreessggiirraattoorriiooss pprrooppiiaammeennttee ddiicchhooss, el giro se pue-de obtener de varios modos: por ejemplo,mediante una paleta que gira hacia uno yotro sentido, según el lado en el que se sumi-nistre alimentación de aire comprimido; otro

2288

Actuador de doble efecto

En el caso de nuestro equipo didác-tico, uno de los cilindros tiene una

longitud de carrera de 35 mm y el otro de 70 mm, con el vástago en común. Ambosactuadores son de doble efecto.

• Si están retraídos, el conjunto adopta laprimera de las posiciones de trabajo-en nuestro caso, la base del sector dealmacenamiento o storage-.

• Al extender el cilindro de menor ca-rrera, manteniendo al otro retraído, te-nemos la segunda posición o segundaaltura.

• Si, en lugar de producir la salida deeste actuador, lo hacemos extendercon una mayor longitud de carrera, ob-tenemos la tercera posición.

• Y, finalmente, si provocamos la exten-sión de ambos, alimentando las cáma-ras correspondientes, obtenemos lacuarta posición.

tipo de ejecución es aquella donde el vástago delcilindro está diseñado como cremallera queengrana con una rueda dentada, por lo que elmovimiento rectilíneo se convierte en giratorio.

El ángulo de giro depende de la carrera delémbolo y del momento de giro disponible en eleje de salida, de la superficie del émbolo, de lapresión y del radio de la rueda dentada.

En cuanto a los mmoottoorreess nneeuummááttiiccooss, encon-tramos a los de láminas o delgas, que están com-puestos, esencialmente, de un rotor, cilindro ydos tapas con cojinetes. En el rotor existenranuras en las cuales se deslizan las láminas. Elrotor está apoyado excéntricamente con respec-to al eje del cilindro. Las láminas son apretadascontra la pared interior del cilindro, formandocámaras de trabajo de diferentes tamaños. Alintroducir aire comprimido en la cámara menor,se produce el momento de giro por la fuerzasuperficial y el radio activo.

Por el movimiento giratorio, la cámara seamplía, el aire se expande y sale. Los motores deláminas trabajan a velocidades relativamenteelevadas, son reversibles y cubren una ampliagama de potencias; además, tienen bajo peso, seregulan de manera continua y presentan seguri-dad frente a sobrecargas.

Otro tipo de mo-tor es el de émbo-los radiales, queposee cilindrosdispuestos radial-mente, bielas, ci-güeñal, cojinetes yuna válvula dis-tribuidora de fun-cionamiento sín-crono, que impul-sa aire en un or-den prefijado ha-cia los cilindros.

Existen, además,otras variantes deactuadores, ya seade acción linealcomo giratoria.

AAccttuuaaddoorreess hhiiddrrááuulliiccooss. A diferencia de losactuadores neumáticos, para provocar losmovimientos aquí se utilizan aceites, en lugarde agua. En general, el fluido hidráulicotransmite perfec-tamente fuerzas ymovimientos, tie-ne característicaslubricantes, pro-porciona protec-ción contra el des-gaste, es resistentea cargas térmicas,posee baja com-presibilidad, etc.Las presiones detrabajo para ac-tuadores oleohi-dráulicos utiliza-dos en manipu-

2299

Motor neumático

Si desea ahondarsobre este tema, lesugerimos consul-tar:

•Pellegrino, Gra-ciela (2001) Tec-nología neumáti-ca. Instituto Na-cional de Edu-cación Tecnológi-ca. Buenos Aires.

Está disponible enwwwwww..iinneett..eedduu..aarr,, enMateriales de Ca-pacitación, Serie:Desarrollo de con-tenidos, Colección:Fluídica y PLC.

Es más apropiadohablar de oleo-hidráulica, ya quehidráulica se refiereal agua. Y, en laactualidad difícil-mente encontremosalgún elemento detrabajo que semueva utilizando a-gua; principalmente,por la alta corrosiónque ésta producesobre los cuerposmetálicos.

ladores están comprendidas entre los 50 y100 bar llegando, en casos especiales, asuperar los 300 bar.

Tal como lo expresáramos respecto de losactuadores neumáticos, los tipos de ac-tuadores, ya sea de acción lineal o giratoria,son prácticamente similares a los que utilizanaire comprimido. Sin embargo, las caracterís-ticas del fluido utilizado en los actuadoresoleohidráulicos marcan ciertas diferenciascon los neumáticos. En primer lugar, el gradode compresibilidad de los aceites usados esconsiderablemente menor al del aire, por loque la precisión obtenida en este caso esmayor. Por motivos similares, es más fácil enellos realizar un control continuo, pudiendoposicionar su eje en todo un intervalo de va-lores (haciendo uso del servocontrol) connotable precisión. Por otra parte, con laayuda de válvulas proporcionales -de usocada vez más generalizado en el campo de laautomatización industrial- se pueden obte-ner las que se denominan rampas de ace-leración y frenado durante el recorrido delactuador. Es posible lograr, por ejemplo, queun actuador se desplace inicialmente -esto es,desde su posición cero o de vástago retraído-con una determinada aceleración, hastaalcanzar una cierta velocidad de movimien-to-; luego, que se mantenga un cierto tiempoa velocidad constante y, cuando se aproximasu punto final, que se desacelere. Esto puedehacerlo en ambos recorridos (de avance y deretroceso), y manteniendo diferentes valoresde aceleración y velocidad para ambas ca-rreras.

Además, las altas presiones de trabajo -diezveces superiores a las de los actuadoresneumáticos- permiten desarrollar elevadas

fuerzas y pares.

Este tipo de actuadores presenta estabilidadfrente a cargas estáticas. Esto indica que elactuador es capaz de soportar cargas -comoel peso o una presión ejercida sobre unasuperficie- sin aporte de energía. También esdestacable su elevada capacidad de carga y surelación potencia-peso, así como sus carac-terísticas de autolubricación y robustez.

Frente a estas ventajas, existen ciertos incon-venientes. Por ejemplo, las elevadas pre-siones a las que se trabaja propician la exis-tencia de fugas de aceite a lo largo de la insta-lación. Asimismo, esta instalación es máscomplicada que la necesaria para los actu-adores neumáticos -y mucho más que paralos eléctricos-, ya que exige equipos de filtra-do de partículas, de eliminación de aire, sis-temas de refrigeración y unidades de controlde distribución.

Los accionamientos hidráulicos se usan, confrecuencia, en aquellos robots que debenmanejar grandes cargas (de 70 a 200 kg,aproximadamente).

VVáállvvuullaass ddee mmaannddoo: El control de estos ac-tuadores -ya sean neumáticos o hidráulicos-se realiza mediante válvulas denominadasdistribuidoras. Éstas son las encargadas demandar el paso o no del aire comprimido, obien su sentido de circulación.

Se identifican por su cantidad de vías y deposiciones. Las vvííaass, son los conductos inter-nos de la válvula que pueden controlarse: elconducto de alimentación de aire comprimi-do, el o los conductos de trabajo -que son losque se dirigen, generalmente, al actuador o

3300

consumidor-, y orificios de purga o escape.Las posiciones de maniobra posibles son lasque adopta la válvula internamente al serconmutada y refieren a las conexiones querealiza la válvula entre alguno de los dife-rentes conductos o vías.

En general, en aplicaciones neumáticas, difí-cilmente se encuentren válvulas de más de 5o 6 vías; por otra parte, las de más de 3 posi-ciones de conmutación sólo se emplean encasos especiales.

Una de las características importantes detoda válvula es su forma de accionamiento,que no depende de la cantidad de vías ni desus posiciones ni de su forma constructiva.

Entre estas formas tenemos:

• las de mando manual, son todas aquellasque realiza el ser humano utilizando, porejemplo, la mano (pulsador, palanca,etc.) o el pie (pedal);

• las de accionamiento mecánico rodilllo,resorte, leva, etc.;

• las de accionamiento neumático (puedeser por presión o por depresión);

• las de accionamiento eléctrico, tambiéndenominadas electroválvulas; y

• las que presentan la posibilidad de con-mutarse por una combinación de dos omás de los accionamientos citados pre-viamente.

3311

Válvula distribuidora 3/2, cerrada en reposo: a) sin accionar, b) conmutada

Vemos una válvula de 3 vías y 2 posiciones de conmutación. Las vías son: presión -1-,escape -3- y conducto de utilización -2-. En estado de reposo -esto es, cuando laválvula está sin conectar-, tenemos que el aire a presión no puede circular hacianingún lado; esto se observa por una especie de tapón en el conducto de ingreso deaire a presión, mientras que el conducto de trabajo -2- está conectado a escape através de -3-. Cuando se conmuta la válvula, esto se realiza por una fuerza exteriorque actúa sobre la leva; el aire a presión -1- sale por el conducto de trabajo -2-, mien-tras se obtura el escape.

a) b)

Cualquiera de éstos puede, a su vez, ser ayu-dado o asistido por aire comprimido, confor-mando las que se denominan válvulas ser-vopilotadas. Este tipo de válvulas está integra-

do por dos válvulas que forman una unidad;la primera de ellas sirve, exclusivamente,para la inversión de la segunda, que es laválvula principal.

3322

Las que utilizamos para el comando delos actuadores neumáticos de nuestro

manipulador son electroválvulas servopi-lotadas. Éstas son las encargadas de conver-tir una señal eléctrica proveniente del controlde manipulador, en una respuesta neumáticapara la alimentación de los dispositivosneumáticos. El cabezal electromagnético dela válvula o unidad de conmutación eléctricaes el encargado de producir el cambio deposiciones en ella.

Enrollando un hilo conductor en forma deespiral, se obtiene una bobina con una canti-dad determinada de espiras -también llamadosolenoide-. Si aplicamos una diferencia depotencial a los extremos de la bobina, circulauna corriente que recorre a cada espira. Lacirculación de corriente convierte a cada unade las espiras en un imán elemental, ya quecada una de ellas crea un campo magnéticoconcéntrico a su alrededor; las líneas decampo salen por una de las caras frontalesde la espira y entran por la otra. En conse-cuencia, el conjunto de espiras (bobina) crealíneas de campo que tienen un sentido por elinterior de la bobina y otro sentido por el exte-rior.

Las líneas de fuerza de todas las espiras sesuman y salen por un extremo de la bobina-manifestándose un polo norte- y regresanpor el exterior de la bobina al otro extremo-se manifiesta el polo sur-. Se tiene, así, unimán de una bobina recorrida por una co-rriente.

No sólo los imanes generan campos magnéti-cos.

La dirección de la corriente en el conductordefine la dirección de las líneas de fuerza. Elcampo magnético de una bobina depende,fundamentalmente, del número de espirasque contiene la bobina y de la corriente que laatraviesa; si la corriente aumenta, el campomagnético será mayor; si a una bobina se leintroduce un núcleo de hierro, el campo mag-nético será muchas veces más fuerte, aúncuando la corriente sea la misma. Este tipo debobina, recorrida por una corriente, se llamaelectroimán.

Este campo magnético da como resultadouna fuerza de atracción (para una pieza dematerial ferromagnético que se encuentre enla cercanía del electroimán) hacia el núcleode la bobina y permite la conmutación de laválvula principal, al dejar pasar aire compri-mido hacia la cámara de conmutación.

Para mayor información acerca de camposmagnéticos y de electromagnetismo, le suge-rimos dirigirse a:

• Adam, Rosa; Rela, Agustín; Sztrajman,Jorge (1994) Física. El campo magnético.Programa de Perfeccionamiento DocenteProciencia-CONICET. Ministerio de Edu-cación y Cultura de la Nación Argentina.Buenos Aires,

Su versión digital está disponible enwwwwww..iinneett..eedduu..aarr

AAccttuuaaddoorreess eellééccttrriiccooss. Los motores eléctricostransforman la energía eléctrica en energíamecánica. Son los actuadores más utilizadosen los robots industriales actuales, dadas suscaracterísticas de control, sencillez y pre-cisión.

Los más comunes son:

• los servomotores,

• los motores paso a paso,

• los motores de corriente alterna,

• los de corriente continua.

SSeerrvvoommoottoorreess. Los servos son un tipo espe-cial de motor que se caracteriza por sucapacidad para ubicarse de forma inmediataen cualquier posición dentro de su rango deoperación. Para ello, el servo espera un trende pulsos que se corresponden con elmovimiento a realizar.

Generalmente, están formados por un ampli-ficador, un motor, la reducción del reductora engranaje y la realimentación, todo en unamisma caja de pequeñas dimensiones. Elresultado es un servo de posición con unmargen de operación de 180°, aproximada-mente.

El control de un servo se limita a indicar enqué posición se debe situar. Estas "órdenes"consisten en una serie de pulsos. La duracióndel pulso indica el ángulo de giro del motor.Cada servo tiene sus márgenes de operación,que se corresponden con el ancho del pulsomáximo y mínimo que es interpretado por elservo. Los valores más generales son entre 1ms (1 milisegundo) y 2 ms, que dejan al

motor en ambos extremos. El valor 1,5 msindica la posición central, mientras que otrosvalores del pulso lo dejan en posicionesintermedias. El período entre pulso y pulsono es crítico; incluso, puede ser distinto entreuno y otro pulso; se suelen emplear valoresentre 10 ms y 30 ms. Si el intervalo entrepulso y pulso es inferior al mínimo, puedeinterferir con la temporización interna delservo, causando un zumbido y la vibracióndel brazo de salida. Si es mayor que el máxi-mo, entonces el servo pasa a estado dormido,entre pulsos, lo que provoca que se muevacon intervalos pequeños.

Es importante destacar que, para que unservo se mantenga en la misma posicióndurante un cierto tiempo, es necesarioenviarle continuamente el pulso correspon-diente. De este modo, si existe alguna fuerzaque lo obligue a abandonar esta posición,intentará resistirse. Si se dejan de enviar pul-sos (o el intervalo entre pulsos es mayor delmáximo), entonces el servo pierde fuerza ydeja de intentar mantener su posición, demodo que cualquier fuerza externa podríadesplazarlo.

MMoottoorreess ppaassoo aa ppaassoo. Así como los servomo-tores, éstos permiten posicionamientos conun elevado grado de exactitud y/o una muybuena regulación de la velocidad. Losmotores eléctricos, en general, basan su fun-cionamiento en las fuerzas ejercidas por uncampo electromagnético, creadas al hacercircular una corriente eléctrica a través deuna o varias bobinas. Si dicha bobina -gene-ralmente, circular y denominada estator- semantiene en una posición mecánica fija y ensu interior, bajo la influencia del campo elec-tromagnético, se coloca otra bobina -llamada

3333

rotor, recorrida por una corriente y capaz degirar sobre su eje-. Esta última tiende a bus-car la posición de equilibrio magnético; esdecir, orienta sus polos norte-sur hacia lospolos sur-norte del estator, respectivamente.Cuando el rotor alcanza esta posición deequilibrio, el estator cambia la orientación desus polos y aquel tratará de buscar la nuevaposición de equili-brio; mantenien-do esta situaciónde manera con-tinuada, se con-sigue un movi-miento giratorio ycontinuo del ro-tor, y, a la vez, latransformaciónde una energíaeléctrica en otramecánica, en for-ma de movimien-to circular.

MMoottoorreess ddee ccoorrrriieennttee aalltteerrnnaa. Existen dostipos fundamentales de motores de corrientealterna: los motores de inducción (asincróni-cos) y los sincrónicos; éstos, a su vez, puedenser monofásicos o trifásicos.

Los mmoottoorreess aassiinnccrróónniiccooss oo mmoottoorreess ddee

iinndduucccciióónn son, probablemente, los más sen-cillos y robustos de los motores eléctricos. Elcampo magnético en el rotor está generadopor bobinas en cortocircuito; las bobinasestán constituidas por varias barras conduc-toras, dispuestas paralelamente el eje delmotor, y por dos anillos conductores en losextremos; es por esta razón que se losdenomina de rotor en cortocircuito; y, comoeste conjunto es similar a una jaula de ardi-lla, también recibe el nombre de motor dejaula de ardilla. El estator consta de un con-junto de bobinas simétricamente dis-tribuidas; si tiene una bobina por línea, éstasestán desplazadas 120° una de otras, demodo que, cuando la corriente alterna trifási-ca las atraviesa, cada bobina crea un campomagnético alterno. La suma vectorial delcampo magnético de cada bobina da comoresultado un campo magnético giratorio enel bobinado estatórico. El campo giratorio esun campo magnético que gira alrededor desu eje con velocidad de giro constante. Elsentido de giro del campo se invierte, cuan-do se modifica el orden de secuencia de lasfases.

Esto induce corriente en el rotor, que crea supropio campo magnético. La interacciónentre ambos campos produce un par en elrotor. No existe conexión eléctrica directaentre estator y rotor.

La frecuencia de la corriente alterna de la ali-mentación determina la velocidad a la cualrota el campo magnético del estator. El rotorsigue a este campo, girando con una frecuen-cia de giro menor que la del campo del esta-tor -o sea, asincrónicamente-. La diferenciade velocidades entre el campo giratorio en elestator y la velocidad de giro del rotor se

3344

Motor paso a paso

Por lo tanto, pode-mos decir que unmotor paso a pasoes un dispositivo e-lectromecánico queconvierte impulsoseléctricos en un mo-vimiento rotacionalconstante y finito,dependiendo de lascaracterísticas pro-pias del motor.

denomina veloci-dad de desliza-miento.

Los mmoottoorreess ssiinn--ccrróónniiccooss operangirando el rotorexactamente a lamisma velocidadque el campo del estator, sin deslizamiento.El inducido se sitúa en el rotor, que tienepolaridad constante (imanes permanentes obobinas), mientras que el inductor, situadoen el estator, está formado por tres devana-dos iguales decalados 120°, eléctricos, y sealimenta con un sistema trifásico de ten-siones. Es preciso resaltar la similitud exis-tente entre este esquema de funcionamientoy el del motor sin escobillas. En los motoressincrónicos, la velocidad de giro dependeúnicamente de la frecuencia de la tensión quealimenta el inducido y de la cantidad debobinas por fase con que fue construido.Para poder variar la velocidad con precisión,el control de velocidad se realiza medianteun convertidor de frecuencia, que es un ge-nerador electrónico de tensión trifásica deamplitud y frecuencia variable. Para evitar elriesgo de pérdida de sincronismo, se utilizaun sensor de posición continuo que detectala posición del rotor y que permite mantener,en todo momento, el ángulo que forman loscampos del estator y rotor. Este método decontrol se conoce como autosíncrono o autopi-lotado.

El motor sincrónico autopilotado excitadocon un imán permanente -también llamadomotor senoidal- no presenta problemas demantenimiento, debido a que no posee esco-billas y a que tiene una gran capacidad de

evacuación de calor, ya que los devanadosestán en contacto directo con la carcaza. Elcontrol de posición se puede realizar sin lautilización de un sensor adicional,aprovechando el detector de posición delrotor que posee el propio motor. Además, aigualdad de peso, permite desarrollar unapotencia mayor que el motor de corrientecontinua.

En la actualidad, diversos robots industrialesemplean este tipo de accionamientos connotables ventajas frente a los motores de co-rriente continua.

En el caso de los motores asíncronos, no sehan conseguido resolver satisfactoriamentelos problemas de control que presentan. Estoha hecho que, hasta el momento, no tenganaplicación en robótica.

MMoottoorreess ddee ccoorrrriieennttee ccoonnttiinnuuaa. El principiode funcionamiento del motor de corrientecontinua está basado en el aprovechamientode las fuerzas de atracción o repulsión queaparecen entre campos magnéticos.

El principio del electromagnetismo señalaque: "Sobre un conductor que está recorridopor una corriente y que se encuentra situadodentro de un campo magnético, actúa unafuerza que, si éste es libre de moverse, pro-ducirá su desplazamiento."

El sentido de la fuerza mencionada es fun-ción del sentido de la corriente en el conduc-tor y del sentido del campo magnético.Asimismo, la fuerza es directamente propor-cional a la intensidad de la corriente II , a lainducción magnética BB y a la longitud delconductor LL.

3355

Se denomina ddeess--lliizzaammiieennttoo al cocien-te entre la velocidadde deslizamiento y lavelocidad de giro delcampo giratorio enel estator.

Constructivamente, el motor está formadopor dos partes: el estator y el rotor. El esta-tor es la parte fija, también denominadainductor; el rotor o parte móvil se llamainducido.

El inductor es el que crea el campo mag-nético en el estator, a través de imanespermanentes o de electroimanes; estosúltimos, alimentados a través de unafuente de tensión de corriente continua(cc).

El inducido contiene las bobinas rotóricasque, al ser recorridas por una corriente,crean el campo magnético del rotor.Constructivamente, ambos campos mag-néticos, el del estator y del rotor, estándispuestos perpendiculares entre sí, lo queda origen a una fuerza que tiende a ali-nearlos; si el rotor es libre de girar, se pro-duce el giro. Es función del colectordesconectar esta bobina en cuanto gire yconectar otra perpendicular al campo delestator. Sucesivamente, las bobinas rotóri-cas son recorridas por la intensidad decorriente que es suministrada por unafuente de tensión de corriente continua;mediante las escobillas (carbones) y através del colector, la intensidad llega a lasbobinas.

En los motores de corriente continua depequeña potencia, el campo magnético delestator suele estar generado por imanespermanentes. Como principal característi-ca, estos motores tienen el rasgo de que,con sólo invertir la polaridad de la ali-mentación continua del rotor, se inviertael sentido de giro.

Los motores de corriente continua de imanespermanentes se fabrican con potencias quevan desde pocos watt -como los utilizadospara el ajuste del zoom o del foco de cámarasfotográficas y de video- hasta varios miles dewatt -como los utilizados el los subterráneoso trenes eléctricos-. Su principal característi-ca es la facilidad para el control de la veloci-dad de giro y la inversión de marcha. La ga-ma de potencia de estos motores va desde60 watt (1/12 HP) hasta los 180 watt (1/4 HP),con tensiones desde 1 Vcc a 2 kVcc; son deconstrucción robusta y económica, utilizadosen un amplio campo de aplicaciones: venti-lación, calefacción, refrigeración de vehícu-los, bombas, tracción, máquinas-herramien-tas, automatización y control, etc.

En los motores de potencia más alta, elinductor está conformado por electroimanes(bobinados con núcleo ferromagnético) queforman los polos del inductor. Como existendiferentes formas de conexionado del induc-tor, en relación con el inducido, esto da lugara distintos comportamientos del motor, queson utilizados para diferentes prestaciones yreciben denominaciones particulares; las másusuales son:

• Motor de excitación independiente; se

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En nuestro mmaanniippuullaaddoorr nneeuummááttiiccoo,el motor de traslación del carro

porta estibador es un motor de corrientecontinua de 12 Vcc con reductor mecánicode velocidad de giro. El inductor es deimanes permanentes, y el inducido estáconstituido por varias bobinas concolector y escobillas.

usa en equipos que requieren regulaciónde la velocidad rotórica.

• Motor de excitación en derivación oparalelo; se encuentra en máquinas-he-rramientas, instalaciones de transporte.

• Motor de excitación en serie, formanparte de vehículos eléctricos, elevadores,motores de arranque de vehículos.

• Motor de excitación compound, paramáquinas-herramientas, prensas, ciza-llas, punzonadoras, laminadores.

dd.. SSeennssoorreess yy ddeetteeccttoorreess

Cuando trabajamos con robots o manipu-ladores, necesitamos tener información nosólo de dónde se encuentra ubicado ésterespecto de su entorno, sino de la posiciónrelativa de cada uno de los componentes delsistema robótico. Por ello es necesario quecontemos tanto con sensores externos comocon aquellos internos del robot. Estos últi-mos son los que nos darán la información,por ejemplo, de la posición de cada una delas articulaciones internas.

Es decir, un sensor es un transductor quetransforma la magnitud que se desea medir,en otra, que facilita su medida. Existe, a suvez, un intérprete de estas señales eléctricas-que, generalmente, son los microproce-sadores- que, trabajando conjuntamente conun software, traduce las señales que envíanlos sensores.

Algunos criterios a tener en cuenta en la apli-cación de sensores son:

• precisión,

• fiabilidad y robustez,

• velocidad de reacción,

• sensibilidad,

• número de maniobras por unidad detiempo,

• resolución.

En cuanto a su eessttaaddoo iinntteerrnnoo, en un robotpuede ser necesario tener información acercade su:

• posición angular,

• posición respecto de sus límites de reco-rrido -para detectar, por ejemplo, la posi-ción de referencia de cero-,

• velocidad de desplazamiento, etc.

Para la información de posición angular seutilizan, generalmente, los denominadosencoders, los resolvers, los potenciométros. Enunos párrafos más, describimos cada tipo.

Para contar con información de recorrido seutilizan, comúnmente, los denominadosdetectores de presencia. Éstos pueden traba-jar con y sin contacto con el objeto a recono-

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Motor de corriente continua

Los sseennssoorreess son aquellos dispositivos quenos dan información, a través de señaleseléctricas, de las variables físicas quedeseamos medir o controlar.

cer -detectando objetos de diferente material,por ejemplo, lo que da lugar a la existencia dediferentes tipos de sensores. Entre éstospodemos mencionar: los detectores de proximi-dad inductivos, capacitivos, conmutadoresReed, detectores ópticos, sensores basados en elefecto Hall, etc.

Por último, para el sensado de la velocidad dedesplazamiento se utiliza una taco generatrizque es un dispositivo que proporciona una ten-sión proporcional a la velocidad de giro de su eje(10 mV por rpm).

Para la verificación del eessttaaddoo eexxtteerrnnoo, uti-lizamos sensores que nos permiten actuar sobreel guiado del robot, la identificación y la mani-pulación de objetos. En este caso, las variables adetectar son:

• Alcance. Se utiliza para medir la distanciadesde el propio sensor hasta diferentes obje-tos dentro de su campo de operación, parala navegación de robots, para evitar obstácu-los, así como para la detección de las formasde un objeto.

• Proximidad. A diferencia de la anterior -quese utiliza para proporcionar una informa-ción de guiado aproximado-, tanto la proxi-midad como el contacto están asociadoscon un trabajo en campo cercano, enrelación con agarrar o evitar un objeto. Paraefectuar estas tareas, los más utilizados sonlos sensores inductivos, los de efecto Hall,los capacitivos, los ultrasónicos, los ópticos,etc. Estos elementos están compuestos poruna parte sensora y por otra que procesa lasseñales. Si la parte procesadora de señalesproduce señales binarias, entonces se tratade detectores de proximidad o iniciadores.También están muy difundidos los sensores

que generan señales analógicas, para ladeterminación analógica de valores demedición.

• Contacto. Se utiliza para obtener informa-ción asociada con el contacto entre unamano manipuladora y los objetos en elespacio de trabajo. En general, se usanmicrointerruptores para saber si se ha pro-ducido el agarre o no del objeto, y sensoresde presión para controlar la fuerza deagarre.

• De fuerza y de torsión. Mide las fuerzas exte-riores de reacción desarrolladas en la super-ficie de separación entre conjuntos mecáni-cos; por ejemplo, el que mide las deforma-ciones o desviaciones de la muñeca delrobot y, a la vez, evita que estas deforma-ciones afecten la exactitud de posi-cionamiento del manipulador.

A continuación, describimos brevementealgunos de los sensores y detectores menciona-dos en los párrafos precedentes.

3388

SSeennssoorreess yy ddeetteeccttoorreess

Encoder

Reed

Potenciómetro

Inductivo

Capacitivo

Óptico

Ultrasónico

De presión

EEnnccooddeerr. También denominado codificador,un encoder es un sensor que, unido a un eje,proporciona información de la posiciónangular. Dependiendo del tipo de medición,el código se emite por una serie de pulsos opor una combinación de señales que indicanla posición. Estas señales se generan porinducción o por medios fotoeléctricos.

En los iinndduuccttiivvooss, un disco metálico ranura-do gira frente a un campo magnético; lasfluctuaciones del campo magnético sedetectan y se convierten en pulsos eléctricos.

Los ffoottooeellééccttrriiccooss, también denominadosópticos, tienen un disco transparente en elcual se han grabado marcas; la combinaciónde las marcas representa el código de la posi-ción. Para detectar las marcas sobre los círcu-los, existen sensores o barreras fotoeléctricas.

Los encoders se dividen, también, en incre-mentales y absolutos, dependiendo del tipode codificación empleado.

El encoder iinnccrreemmeennttaall se caracteriza porquedetermina su posición, contando el númerode impulsos que se generan cuando un rayode luz es atravesado por marcas opacas,equidistantes entre sí, en la superficie de undisco unido al eje. Entonces, suministra unnúmero específico de impulsos por cada re-volución completa del eje. El disco del

encoder incremental posee tres pistas deseñales: una pista es para la detección delmovimiento, otra permite obtener informa-ción sobre el sentido de este movimiento y latercera posibilita la sincronización entre elencoder y el controlador, brindando la refe-rencia a "cero" (informa que se ha dado unavuelta completa). La resolución del encoderdepende, directamente, del número de mar-cas que se pueden poner físicamente en eldisco.

A partir de la secuencia de señales dadas porla primera pista (número de marcas con-tadas), al control no le es posible detectar enqué sentido está girando el eje, con lo cual notiene información sobre si debe aumentar odescontar sobre el contador que indica laposición actual. Esta información se obtieneen la segunda pista, que tiene el mismonúmero de marcas que la primera, perodesplazadas con relación a éstas. Entonces,dependiendo del orden de aparición de lasseñales de ambas pistas, el controlador puedeidentificar el sentido de giro.

3399

Como fines de carrera, en nuestromodelo hemos utilizado detectores

mecánicos de posición, para detectarcada una de las columnas de alma-cenamiento.

Encoder

En el encoder aabbssoolluuttoo, el disco contienevarias bandas dispuestas en forma de coronascirculares concéntricas, dispuestas de talforma que, en sentido radial, el rotor quedadividido en sectores, con marcas opacas ytransparentes codificadas en código Gray. Elestator tiene unfotorreceptor porcada bit represen-tado en el disco.El valor binarioobtenido de losfotorreceptores esúnico para cadaposición del rotory representa suposición absoluta.

Para un encoder con n bandas en el disco, elrotor permite 2n combinaciones, por lo cualla resolución será 360° divididos entre los 2n

sectores; Por ejemplo, para encoders de 12 y16 bits, se obtiene una resolución angular de0.0879° y 0.00549°, respectivamente.

Generalmente, los encoders incrementalesproporcionan mayor resolución a un costomás bajo que los encoders absolutos.Además, su electrónica es más simple, ya quetienen menos líneas de salida.

Típicamente, un encoderincremental sólo tiene cua-tro líneas: 2 de cuadratura,una de poder y una tierra.Un encoder absoluto tieneuna línea de salida por cadabit, una línea de poder y latierra.

RReeeedd. Está compuesto de un contacto Reedfundido en un bloque de resina sintética; estecontacto cierra cuando se aproxima a uncampo magnético y, al cerrarse, emite unaseñal eléctrica. Suele utilizarse en aquellosambientes en los cuales no hay suficienteespacio para el montaje de otro tipo de sen-sores o bien en ambientes con exceso depolvo, arena o humedad, ya que estos fac-tores no influyen sobre la respuesta deldetector.

No se recomienda su uso en aquellos lugarespróximos a campos magnéticos elevados.

4400

Se utiliza el códigoGray en lugar de unbinario clásico por-que, en cada cambiode sector, sólo cam-bia el estado de unade las bandas, evi-tando errores porfalta de alineaciónde los captadores.

Resolución angular = 360°/2n

Encoder

Reed switch

PPootteenncciióómmeettrroo. También llamado encoderanalógico de desplazamiento, se trata de unpotenciómetro lineal o rotativo, en el que uncambio en la posición del cursor genera uncambio en su resistencia óhmica. Este cam-bio es leído y convertido en una señal digitalpor el controlador del robot.

Los de resolución lineal raramente se utilizanen robots de tipo industrial; pero, sí se apli-can en máquinas-herramientas.

IInndduuccttiivvoo. Basa su funcionamiento en la per-turbación de una magnitud física. En estecaso, se trata de un campo electromagnéticoalterno en la superficie activa del iniciador.Este campo alterno de alta frecuencia es pro-ducido por un generador de oscilaciones(oscilador). Al introducir objetos metálicosen el campo de acción del iniciador, se restaenergía al campo, lo que repercute en unadisminución de la amplitud de las oscila-ciones. Cuando esta atenuación alcanza undeterminado valor, se activa la etapa deconexión, emitiéndose una señal. Este tipode detectores permite una elevada frecuenciade conmutación y un conmutado muy rápi-do -en algunos microsegundos-.

Este inductivo no tiene desgaste como losinterruptores, ya que no posee partesmecánicas móviles y, además, no necesitatomar contacto con el material a detectar,sino sólo con su presencia. Ésta es la razónpor la cual tiene una gran vida útil.

A la vez, es insensible a la suciedad, a lahumedad y a las vibraciones.

Los detectores de proximidad inductivos sóloreaccionan frente a objetos metálicos, ypueden estar concebidos para corriente con-tinua o alterna, según la aplicación respecti-va.

El alcance del detector de distancia de con-mutación efectiva depende del material adetectar; éste es mayor para aquellos mate-riales magnéticos (por ejemplo, acero dulce).Para aquellos no magnéticos (por ejemplo,cobre o aluminio) la distancia de con-mutación puede ser hasta un 70 o 75 % máscorta.

CCaappaacciittiivvoo. Al igual que un detector inducti-vo, éste funciona con un oscilador. Sinembargo, en los detectores de proximidadcapacitivos, este detector no suele per-manecer activo constantemente. Al aplicartensión al detector se forma un campo eléc-trico en la cara frontal del iniciador. Si seacerca un objeto metálico o no metálico a lasuperficie activa del sensor, aumenta lacapacidad eléctrica entre la conexión contierra y dicha superficie. Cuando sesobrepasa un determinado valor, comienza aexcitarse el oscilador, que suele tener unasensibilidad regulable. Las oscilaciones sonevaluadas por un amplificador, que emiteuna señal.

Este tipo de detector no necesita del contac-to con el material que debe detectar; es sufi-ciente con su proximidad. La distancia dedetección depende de la constante dieléctricadel objeto y debe acercarse tanto más aldetector cuanto menor sea esta constante.

4411

Sensorinductivo

Es necesario, tener en cuenta el denominadofactor de reducción, ya que la distancia de con-mutación es una función resultante del tipo,de la longitud lateral y del espesor del mate-rial a detectar. Por ejemplo, si tenemos quedetectar metales con un detector capacitivo,el factor de reducción es igual a 1; esto quieredecir que la distancia de conmutación es labrindada por el fabricante. En cambio, si elmaterial a detectar es madera -para la cualeste factor, dependiendo del tipo de madera,tiene un valor de 0.2 a 0.7-, la distancia deconmutación se ve reducida desde un 70 aun 20 % del valor nominal.

A diferencia de los iniciadores inductivos quesólo detectan metales u objetos de muybuena conducción eléctrica, los capacitivosdetectan cualquier tipo de objetos cuya cons-tante dieléctrica es superior a 1 (si no fueraasí, detectarían también el aire y nocumplirían con su función). Es por estarazón que son muy sensibles a la humedad(el agua tiene una constante dieléctrica eleva-da: 81), y al polvo o suciedad ambiente; porlo tanto, para utilizar este tipo de detectoresdebe tenerse especial cuidado en estos aspec-tos.

ÓÓppttiiccoo. Los elementos optoelectrónicos sonsemiconductores sensibles a señales de luz oque emiten luz. La luz puede ser de la zona

infrarroja visible o invisible. Pueden emitirseñales luminosas (por ejemplo, mediantediodos luminosos), recibir señales luminosas(por ejemplo, fotodiodos o fototransistores)o bien transformar señales luminosas enseñales eléctricas (fotocélulas o fotoelemen-tos). Reaccionan sin contacto directo frentea todo tipo de materiales (vidrio, madera,metales, papel, líquidos, etc.).

Entre los detectores optoelectrónicos, encon-tramos diferentes tipos; los más comunesson:

BBaarrrreerraa ddee lluuzz ccoonn eemmiissoorr yy rreecceeppttoorr sseeppaarraa--ddooss. Consta de dos partes: el emisor y elreceptor, que pueden separarse a distanciasrelativamente grandes.

BBaarrrreerraa ddee rreefflleexxiióónn, compuesta de receptor yemisor incorporados en un solo cuerpo, y deun elemento reflector; también se denominaretroreflectiva.

4422

Sensor capacitivo

DDeetteeccttoorr ddee lluuzz ddee rreefflleexxiióónn. Al igual que losanteriores, contiene en un mismo cuerpo alemisor (por ejemplo, un diodo luminoso) yal receptor (por ejemplo, un fototransistor ofotodiodos); pero, éste no necesita de unórgano reflector, ya que utiliza como reflectoral propio objeto que debe detectar. Funcionaa distancias más cortas que los anteriores.

El diodo luminoso emite centelleos de luzinfrarroja; si se interpone un objeto, la luz esreflejada y captada por el fototransistor. Unelemento de sincronización procesa la señalrecibida y actúa sobre la salida a través de unamplificador. Este amplificador actúa sola-mente para luz infrarroja; de este modo no seve afectado por la luz ambiente ni por otrotipo de emisiones luminosas.

SSeennssoorreess ddee ffiibbrraa óóppttiiccaa: En este caso, elemisor y el receptor están construidos inter-namente en una caja, que puede estar a va-rios metros del objeto a sensar. Para la detec-ción se emplean los cables de fibra óptica pordonde circulan los haces de luz emitido yrecibido. La mayor ventaja de estos sensoreses el poco espacio que ocupan en el área dedetección.

UUllttrraassóónniiccoo. Generalmente, contiene unúnico convertidor ultrasónico que funciona,alternativamente, como emisor y como

receptor. Cuando se le aplica corriente alter-na, el convertidor comienza a oscilar y emiteondas de ultrasonido. Cuando se desconectala corriente, las oscilaciones caen en formaexponencial; la señal tiene que haber desa-parecido para que el receptor reciba la señalde regreso. El tiempo que esta señal tarda en"desaparecer" depende de la medida del con-vertidor y del ajuste de la frecuencia. Esteajuste de la frecuencia permite detectar obje-tos ubicados a diferente distancia.

De forma similar a lo que sucede con la luz,los ultrasonidos se desvían en las superficiesplanas e inclinadas. En este caso, el sensorultrasónico no recibe el eco de la señal. Losobjetos con superficies lisas y regulares nopueden detectarse si están inclinadas unángulo superior a los 3° o 5° respecto de laperpendicular al sensor. Con objetos desuperficie rugosa o irregular, es posible unmargen más amplio, con lo cual la longitudde onda ultrasónica, el acabado de la super-ficie y la distancia también son importantes.

DDee pprreessiióónn. La medición de la presión puederealizarse por diferentes métodos:

• Por medio de ccrriissttaalleess ppiieezzooeellééccttrriiccooss,aprovechando una propiedad específicade los cristales. En las superficies opues-tas de algunos cristales se producen car-gas eléctricas, si están sometidos a cargasmecánicas de flexión, presión o tracción.La carga eléctrica que, entonces, se pro-duce es proporcional a la fuerza activa.Dado que esta modificación de la carga esmuy pequeña, es necesario utilizaramplificadores electrónicos para elprocesamiento de estas señales.

4433

• Por medio deggaallggaass eexxtteenn--ssiioommééttrriiccaass .El principiode funciona-miento radicaen la relacióne x i s t e n t eentre la resis-tencia eléctri-ca de un con-ductor en for-ma de alambrecon la superfi-cie de su sección. Cuanto más delgadosea el alambre (más pequeña sea su sec-ción), más grande es la resistencia queopone al paso de la corriente eléctrica.

ee.. EElleemmeennttooss tteerrmmiinnaalleess:: PPiinnzzaass,,hheerrrraammiieennttaass

Los elementos terminales, herramientas,grippers se utilizan, en su gran mayoría, paraefectuar actividades similares a aquellas de lamano humana. Se diseñan, especialmente,para el trabajo que deben realizar. Sus prin-cipales funciones son las de sostener unapieza y presentarla, por ejemplo, para sumecanizado con herramientas (tambiéndenominadas pinzas), o bien para sostener lasherramientas y realizar trabajos sobre unapieza (las que se identifican como he-rramientas). Entre las funciones de los ele-mentos terminales encontramos las de suje-ción, sensado y manipulación de objetos dediversas formas, para lo cual deben tener lasuficiente capacidad de agarre, sensado de lapresencia de una pieza, peso mínimo (para

maximizar la carga), contención segura de lacarga, diseño simple, etc.

Se clasifican según:

• el método de sujeción,

• el tipo de herramienta y

• las capacidades multifunción.

Las pinzas más comunes son aquellas queefectúan movimientos de apertura y cierre.Este tipo de movimiento puede ser:

• Paralelo; los dedos de la pinza se muevenparalelos entre sí.

• Angular; los dedos de la pinza se mueveno giran alrededor de un punto de pivote.

4444

Una ggaallggaa eexxtteenn--ssiioommééttrriiccaa es unalambre conductorde electricidad quese extiende porinfluencias mecáni-cas (tracción, pre-sión, torsión) y, porconsiguiente, modi-fica su resistenciaen forma comproba-ble y reproducible.

Gripper paralelo

Pinza angular

La energía utilizada para la realización de estedesplazamiento puede ser: neumática,hidráulica, eléctrica o mecánica (general-mente, por medio de resortes).

La parte de la pinza que sujeta la pieza puedeser un imán, un gancho, una cuchara, etc.También se incluyen dentro de las pinzas lasventosas, que utilizan adhesivos como mediode sujeción.

En la pinza se suelen colocar sensores paradetectar su propio estado (abierta o cerrada),el estado de la pieza, su forma geométrica, lafuerza ejercida, el peso de la pieza, etc.

En cuanto a las herramientas, éstas se sujetan

a la muñeca del robot para efectuar el traba-jo sobre alguna pieza. Las operaciones máscomúnmente realizadas son: soldadura porpuntos y por arco, pintura, encolado, tala-drado, amolado, etc. El campo de aplicaciónpara el mecanizado de piezas es limitado,debido a las escasas posibilidades de resistirlos esfuerzos de este tipo de procesos. Lastareas de prensado, por ejemplo, puedenrealizarse con bajas fuerzas de unión. Si serequieren mayores fuerzas, la herramientadebe construirse de tal forma que la fuerza seejecute contra ella misma; de esta forma, elrobot sólo soporta el peso de la herramienta-esto es lo que sucede en las utilizadas en lasoldadura por puntos-.

4455

Pinzas o grippers utilizados parapintar (tipo spray), y para encolarcon pico doble y cuádruple

Entre las múltiples características quepueden destacarse de los robots, hay algunascuya importancia es más relevante, teniendoen cuenta su utilización.

GGrraaddoo ddee lliibbeerrttaadd. Se denomina de estaforma a cada uno de los movimientos inde-pendientes -ya sean desplazamientos o giros-que puede realizar cada articulación conrespecto a la anterior. El número de gradosde libertad de un robot está dado por la sumade los grados de libertad de las articulacionesque lo componen. Dado que cada una de lasarticulaciones suele permitir efectuar un solotipo de movimiento, la mayoría de las veces,el número de grados de libertad coincide conla cantidad de articulaciones que posee elrobot:

• Si un robot sólo puede girar en suplataforma, se dice que tiene un grado delibertad o que es un robot de un solo eje.

• Si -además de girar- puede moverse arri-ba y abajo, se dice que tiene dos gradosde libertad.

• Si también puede acercarse o alejarse delobjeto a manipular, se dice que es unrobot de tres ejes o grados de libertad.

Estos tres movimientos se denominan ejesprincipales del robot: giro de la plataforma,arriba y abajo, y alejamiento o acercamientoal objeto.

Además, se pueden definir otros tresmovimientos que están asociados, a los quese denominan ejes secundarios y que seencuentran en la muñeca del brazo del robot,tal como se ha expresado en párrafos anterio-res.

La combinación de los ejes principales con

4466

CCaarraacctteerrííssttiiccaass ddee llooss rroobboottss yy ddee llooss mmaanniippuullaaddoorreess

CCaarraacctteerrííssttiiccaass ddee llooss rroobboottss yy ddee lloossmmaanniippuullaaddoorreess

Grado de libertad

Configuración

cartesiana o rectilínea

cilíndrica

esférica

Flexibilidad

Velocidad

Espacio de trabajo

de brazo articulado

SCARA

Precisión

Resolución espacial

Exactitud

Repetibilidad

Capacidad de carga

los ejes secundarios da seis posiblesmovimientos o grados de libertad -GDL- quepuede tener un robot. La mayoría de losrobots industriales posee estos seis GDL, sibien algunos no necesitan disponer de todosellos por el tipo de tareas que realizan. Porejemplo, tareas como las de soldadura omecanizado pueden requerir robots conhasta 6 GDL; tareas más sencillas y conmovimientos más limitados -como las depintura y paletización- suelen exigir 4 ó 5GDL. Otro tipo de trabajos más complejospuede demandarun número mayorde GDL, tal es elcaso de laslabores de monta-je o bien aquellasoperaciones queobliguen al robota desplazarse porlugares conobstáculos.

FFlleexxiibbiilliiddaadd. La realidad actual de la indus-tria se caracteriza por los frecuentes cambiosde series, como consecuencia de los brevesciclos de innovaciones. En muchos sectores,esto conduce a la disminución de los lotes deproducción. A esto hay que añadir la grandiversidad de variantes que demanda el con-sumidor. Por esta razón, se hace necesarioreaccionar rápida y económicamente anteuna solicitud de cambio. A diferencia de lasmáquinas automáticas de programa fijo,algunos robots ofrecen la posibilidad de ser"enseñados" a realizar diferentes trabajos enuna misma planta industrial. Por ejemplo, unrobot que está alimentando de planchas deacero a una prensa de punzonado, puedepasar a realizar una tarea de apilado de mate-

ria prima, si las necesidades de producciónasí lo indican.

VVeelloocciiddaadd. No es necesario que los robotsdesempeñen su trabajo a una gran velocidad,si bien ésta es deseable en algunas tareas. Entareas de soldadura y manipulación de piezases muy aconsejable que la velocidad de tra-bajo sea alta; pero, en pintura, mecanizado yensamblaje, la velocidad debe ser media e,incluso, baja. En la mayoría de las ocasiones,un robot realiza su trabajo prácticamente a lamisma velocidad a la que lo haría unhumano; sin embargo, a medida que avanzala jornada de trabajo, el humano va perdien-do velocidad debido al cansancio, mientrasque el robot puede continuar, indefinida-mente, realizando la misma tarea a la mismavelocidad.

EEssppaacciioo ddee ttrraabbaajjoo. Las dimensiones de loselementos del manipulador, junto a los gra-dos de libertad, definen la zona de trabajodel robot, característica fundamental en lasfases de selección e implantación del modeloadecuado. La zona de trabajo se subdivide enáreas diferenciadas entre sí, por la accesibili-dad especifica del elemento terminal (pinza,aprehensor o herramienta); ésta es diferente ala que permite orientarlo verticalmente o conel determinado ángulo de inclinación.También queda restringida la zona de trabajopor los límites de giro y desplazamiento queexisten en las articulaciones.

Para determinar el volumen de trabajo de unrobot industrial, el fabricante suele indicarun plano con los límites de movimiento quetiene cada una de las articulaciones del robot,como en el siguiente caso:

4477

Cuando el númerode grados de liber-tad del robot esmayor que los nece-sarios para realizaruna determinadatarea, se dicen queel rroobboott eess rreedduunn--ddaannttee.

Configuración. Relacionada con la anterior,esta característica da idea de la "anatomía"del robot. Un brazo de robot consta, princi-palmente, de varios ejes que realizanmovimientos lineales o rotativos. Si se com-binan varios ejes o articulaciones, de elloresultan robots con diferentes opciones demovimiento -es decir, diferentes configura-ciones- para la ejecución de diferentes tareasy, a su vez, para definir la posición y la orien-tación del elemento terminal. Las estructuras

más comunes en los manipuladores se rela-cionan con los correspondientes modelos decoordenadas en el espacio: cartesiana o rec-tilínea, cilíndrica, esférica, de brazo articula-do o SCARA.

CCaarrtteessiiaannaa oo rreeccttiillíínneeaa. Posee tres movimien-tos lineales, es decir, tiene tres grados de li-bertad que se corresponden a los movimien-tos localizados en los ejes X, Y y Z. El espaciode trabajo de este tipo de robots es un cubo.

4488

Volumen o espacio de trabajo de un robot industrial

CCiillíínnddrriiccaa. El robot tiene un movimiento derotación sobre una base, una articulaciónprismática para la altura y una prismáticapara el radio. Este robot se ajusta bien a losespacios de trabajo redondos. Puede realizardos movimientos lineales y uno rotacional; osea, presenta tres grados de libertad. Si bienla mayoría de los robots que responden a estaconfiguración no puede girar los 360°, suespacio de trabajo puede asemejarse a uncilindro.

EEssfféérriiccaa. Dos juntas de rotación y una pris-mática permiten al robot apuntar en muchasdirecciones, y extender la mano a un poco dedistancia radial. Los movimientos son: rota-cional, angular y lineal. En este caso, el espa-cio de desplazamiento de la muñera delrobot es irregular.

DDee bbrraazzoo aarrttiiccuullaaddoo. También denominadaconfiguración de articulación esférica o coor-dinada. Presenta una articulación conmovimiento rotacional y dos angulares. Elrobot usa tres juntas de rotación para posi-cionarse. Generalmente, el volumen de tra-bajo es esférico. Estos tipos de robot se pare-cen al brazo humano, con cintura, hombro,codo, muñeca.

4499

Configuración cartesiana

Configuración cilíndrica

Configuración esférica

Configuración de brazo articulado

SSCCAARRAA --SSeelleeccttiivvee CCoommpplliiaannccee AAsssseemmbbllyy RRoobboottAArrmm--. Se trata de una configuración no clási-ca, similar a la configuración cilíndrica;pero, en este robot, el radio y la rotación seobtienen por uno o dos eslabones. Este brazopuede realizar movimientos horizontales demayor alcance debido a sus dos articula-ciones rotacionales. El robot de configu-ración SCARA también puede hacer unmovimiento lineal, mediante su tercera arti-culación.

PPrreecciissiióónn. Cuando se programa a un robotpara realizar un trabajo, es necesario quememorice las posiciones por las que ha depasar. Pero, al realizar el trabajo aprendidopuede suceder que las posiciones que ocupael robot no sean exactamente las mismas queaprendió. La precisión de movimiento en unrobot industrial depende de tres factores: re-solución espacial, exactitud y repetibilidad.

RReessoolluucciióónn eessppaacciiaall. Se define como el incre-mento más pequeño de movimiento en queel robot puede dividir su volumen de traba-jo; esto es, la mínima distancia entre dospuntos adyacentes. Estos puntos suelen estar

separados por un milímetro o menos, depen-diendo del tipo de robot.

La resolución espacial depende de dos fac-tores:

• los ssiisstteemmaass qquuee ccoonnttrroollaann llaa rreessoolluucciióónn,ya que éstos registran todos los incre-mentos individuales en una articulacióny

• las iinneexxaaccttiittuuddeess mmeeccáánniiccaass, relacionadascon la calidad de los componentes queconforman las uniones y las articula-ciones; por ejemplo, la holgura de losengranajes, las tensiones en las poleas olas fugas de fluidos.

EExxaaccttiittuudd. Se refiere a la capacidad de unrobot para situar el extremo de su muñeca enun punto señalado dentro del volumen detrabajo. Mide la distancia entre la posiciónespecificada y la posición real del actuadorterminal del robot.

La exactitud mantiene una relación directacon la resolución espacial, es decir, con lacapacidad del control del robot de dividir enincrementos muy pequeños el volumen detrabajo. Un robot presenta una mayor exacti-tud cuando subrazo opera cercade la base; a medi-da que el brazo sealeja de la base, laexactitud se vahaciendo menor.

Otro factor que afecta a la exactitud es elpeso de la carga; las cargas más pesadasreducen la exactitud (al incrementar las ine-

5500

Configuración tipo SCARA

Las inexactitudesmecánicas se incre-mentan al ser exten-dido el brazo.

xactitudes mecánicas); también afectan lavelocidad de los movimientos del brazo y laresistencia mecánica.

RReeppeettiibbiilliiddaadd. Remite a la capacidad delrobot de regresar al punto programado lasveces que sean necesarias. Esta magnitudestablece el grado de exactitud en la repeti-ción de los movimientos de un manipuladoral realizar una tarea programada.Dependiendo del trabajo que se debarealizar, la precisión en la repetibilidad de losmovimientos es mayor o menor4; así porejemplo, en labores de ensamblaje de piezas,esta característica ha de ser menor a± 0.1 mm; en soldadura, pintura y manipu-lación de piezas, la precisión en la repetibili-dad está comprendida entre 1 y 3 mm; y, enlas operaciones de mecanizado, la precisiónha de ser menor de 1 mm.

CCaappaacciiddaadd ddee ccaarrggaa. Indica el peso, en kilo-gramos, que puede transportar la garra delmanipulador. A veces, este dato es propor-cionado por los fabricantes -incluyendo elpeso de la propia garra-.

La capacidad de carga es una de las carac-terísticas que más se tienen en cuenta en laselección de un robot, según la tarea a la quese destine: en modelos de robots industriales,la capacidad de carga de la garra puedeoscilar de entre 205 kg y 0.9 kg; en soldadu-ra y mecanizado es común precisar capaci-dades de carga superiores a los 50 kg.

PPrrooggrraammaass ddee iinntteerrffaassee

Según el robot, la programación de susmovimientos difiere en el lenguaje y en lostipos de actuadores; pero, esencialmente,ésta consiste en:

• almacenar lugares del espacio por dondese desea que transite el tool -elemento ter-minal o pinza- del robot,

• escribir un programa de movimientosque especifica el orden que el tool debeseguir para transitar por esos lugares, conqué velocidad lo hace, etc.

Supongamos que, en el lugar B, hay un obje-to que el robot debe llevar al lugar A. Estelugar A es, también, el punto de inicio o departida del robot. En otras palabras, el robotsale desde A, se dirige hacia B a recoger elobjeto y vuelve hacia A transportando elobjeto.

Un ejemplo de programa para este requeri-miento es:

5511

4 Existen, además, los errores al azar (fricción, torcimientoestructural, dilatación térmica, etc.), que aumentan con-forme el robot opera y que le impiden volver a la mismasituación exacta

SPEED 50MOVE AOPEN 60

MOVE BSPEED 20

FINISH

CLOSE 50

DELAY 2

MOVE ASTOP

Velocidad 50 % de la máxima.Mover al lugar llamado A.Abrir la pinza con el 60 % de la fuerzamáxima.Mover al lugar llamado B.Reducir la velocidad al 20 % de lamáxima.Aguardar que se complete el recorri-do hasta llegar al lugar B.Cerrar la pinza con el 60 % de lafuerza máxima.Aguardar 2 segundos para dar tiempoa que cierre la pinza.Volver al lugar llamado A.Fin del programa.

Los lugares pueden utilizarse todas las vecesque sea necesario; de hecho, el programaanterior se inicia en el lugar llamado A yfinaliza en el mismo lugar.

Los controladores de los robots tienen posi-bilidad de consultar por el estado de susentradas, y de activar o desactivar salidas.

Consideremos un ejemplo de consulta por elestado de una entrada (supongamos que aesta entrada se la denomina "entrada 1").

En la entrada 1 sólo puede haber dos esta-dos: o hay tensión o no la hay. Supongamos,también, que se requiere que el programaanterior se inicie automáticamente, al apare-cer tensión en la entrada 1. Entonces se pre-gunta de la siguiente manera:

Finalmente, queremos enviar una señal eléc-trica cuando el robot complete un ciclodeterminado. Esta señal puede ser la de acti-var por 5 segundos la salida número 4:

CCrriitteerriiooss ddee aallmmaacceennaammiieennttoo

Los sistemas de almacenamiento y retiroautomatizados están funcionando exitosa-mente en equipajes de aeropuertos,almacenes de sistemas productivos y depósi-tos de centros de distribución. Aún con-siderando la diversidad de tareas que puedenrealizar, todos estos sistemas se centran enlos siguientes principios de funcionamiento:

• Todos los elementos que deban ser aco-piados se guardan en una unidad dealmacenamiento de dimensiones uni-formes que denominamos ccaarrggaa uunniiddaadd.En la mayoría de los CIM, a esta unidadse la llama palet.

• Los palet a almacenar se transportan de yhacia los lugares de almacenamiento por

un elemento de transporteque se llama eessttiibbaaddoorr. Ellugar de donde retirar odejar es asignado y memo-rizado por un sistema elec-trónico.

5522

IFSIG 1 THEN 30GOTO 10SPEED 50

Si en la entrada 1 hay tensión, ir al renglón 30.Si en la entrada 1 no hay tensión, volver a preguntar.Velocidad 50 % de la máxima.Mover al lugar llamado A.

102030

MOVE A

CLOSE 50DELAY 2MOVE A

OUTPUT 4DELAY 5

OUTPUT -4STOP

Cerrar la pinza con el 60 % de la fuerza máxima.Aguardar 2 segundos para dar tiempo a que cierre la pinza.Volver al lugar llamado A.Conectar la salida 4.Durante 5 segundos.Desconectar la salida 4.Fin del programa.

CIM -Computer Integrated Manufacturing;fabricación integrada por computadora-. Esun término general que cubre la integraciónde la capacidad computarizada de manipu-lación de datos dentro de todos los aspectosdel proceso de fabricación.

• Cuando se necesita algo, se solicita elpedido a la memoria electrónica. Este sis-tema electrónico determina de cuál detodos los lugares que tienen en disponi-bilidad ese articulo, lo retira, actualizan-do su inventario.

GGeessttiióónn yy ppllaanniiffiiccaacciióónn

El desempeño de un almacén automático semide por su capacidad, definida como elnúmero máximo de transacciones de almace-namiento y retiro por hora.

El tiempo de transacción incluye tres ele-mentos:

• tiempo de desplazamiento horizontal (ejeX),

• tiempo de desplazamiento vertical (eje Y)y

• tiempo de estibar o retirar (eje Z).

De estos tres tiempos, el de estibar/retirar es

el mismo en cualquier posición; pero,depende de la separación entre columnas, dela velocidad de desplazamiento X -lo quedemore en llegar a determinada columna- yresultar de la distancia entre filas y de lavelocidad en el eje Y -lo que demore en llegara determinada fila-. Si diseñamos el estibadorde manera que realice ambos movimientosjuntos, el tiempo que demore en llegar adeterminado lugar será el mayor de ellos.

Si para llegar al casillero más distante demo-ra el mismo tiempo en Y que en X, se diceque es cuadrado en tiempo.

Hay dos modos de ccoonnttrrooll ddeell eessttiibbaaddoorr:

• Direccionamiento único. el estibadorsiempre aguarda en la posición de inicio.Cuando almacena o retira, inicia sumovimiento desde allí y, luego de alma-cenar o retirar la carga, vuelve a estaposición de inicio

• Ciclo doble. El estibador no tiene origenfijo sino que aguarda el pedido, a partirde la última posición en la que se detuvo.

En cuanto a la elección del lluuggaarr ddóónnddee ssee vvaaaa aallmmaacceennaarr oo gguuaarrddaarr cada una de las cargas,se pueden adoptar diferentes criterios; losmás comunes son:

• Asignación aleatoria. Se elige al azar unaubicación vacía.

• Tiempo de procesamiento más breve. Seasigna la ubicación vacía con el mínimode tiempo de desplazamiento desde ellugar de entrada.

• Fila más baja primero. Para almacenar

5533

Capacidad (cantidad de transacciones por hora) =

= 6Otiempo medio de transacción en minutos

Para una estación como la nuestra,con un solo pasillo, se puede esti-

mar la capacidad como la inversa del tiem-po medio de transacción, definiendo comottiieemmppoo ddee ttrraannssaacccciióónn el tiempo que demo-ra en almacenar o retirar un palet.

busca el lugar vacío que esté en la filamás baja.

• Columna más cercana primero. Busca ellugar vacío en la columna más próxima.

• Asignación por zona. Consiste en dividir laestantería en zonas de productos a alma-cenar según su tiempo promedio dealmacenamiento; es decir, los productosque permanecen menor tiempo en elalmacenaje se colocan en la zona máspróxima a la entrada o salida.

La adopción de alguno de los modos de con-trol o de asignación de lugares que se elijan,depende de la tarea que se desee realizar, y dela complejidad que se le quiera dar al sis-tema.

5544

Le recomendamos consultar:

• Barajas Pinzón, Oscar Mauricio. "Algunas consideraciones sobre la automatización deprocesos industriales". hhttttpp::////wwwwww..oossccaarrbbaarraajjaass..ccoomm

• Foros de Electrónica. hhttttpp::////wwwwww..ffoorroossddeeeelleeccttrroonniiccaa..ccoomm

• García Jiménez, Raúl; Grillo Perelló, Joan. "Sistemas de fabricación flexible; FMS.Flexible Manufacturing Systems". Universidad de las Islas Baleares. Departamento deCiencias Matemáticas e Informática.hhttttpp::////ddmmii..uuiibb..eess//~~bbuurrgguueerraa//ddoowwnnllooaadd//ffmmss__ggrriilllloo__ggaarrcciiaa..ppddff.

• Instituto Tecnológico de Chihuahua. "Los robots en la industria".hhttttpp::////ccaammppuuss..ffoorrttuunneecciittyy..ccoomm//eessssaayy//668800//

• Universidad Carlos III de Madrid. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática."Manipuladores móviles", "Robotics lab". hhttttpp::////wwwwww..uucc33mm..eess//uucc33mm//ddppttoo//IINN//ddppiinn0044//

• Centro de Formación del profesorado e Innovación Educativa de Valladolid. Robótica.hhttttpp::////wwwwww..ccpprr22vvaallllaaddoolliidd..ccoomm//tteeccnnoo//ccyyrr__0011//rroobboottiiccaa//ccoonntteenniiddoo..hhttmm

5555

El manipulador que proponemos desarrollarconsta de actuadores neumáticos de dobleefecto.

Uno de estos actuadores -denominado multi-posicional- está compuesto, a su vez, por dosactuadores con vástago único (como si estu-vieran enfrentados); basado en la diferentelongitud (y, por lo tanto, en la diferente ca-rrera) de sus actuadores componentes, nospermite obtener cuatro posiciones de trabajo.En el caso de nuestro cilindro multiposi-

cional, la carrera de uno delos cilindros componentes esel doble de la del otro ac-tuador. Este rasgo nos per-mite posicionar un objeto encuatro alturas diferentes.

El segundo actuador neu-mático, conjuntamente con elestibador, da la posibilidad dedejar y tomar los palets desdey hacia las distintas platafor-mas de almacenamiento.

Además, dispone de un sis-tema de desplazamiento ho-rizontal, lineal, operado por

un moto-reductor eléctrico; este sistema estácompuesto por guías, poleas, cables, etc, quedescribimos, en detalle, en unas páginasmás.

Todo el conjunto está montado en unaestructura de Fibrofácil® (MDF), que consti-tuye la base del conjunto; una de sus carasestà realizada en acrílico transparente, parapermitir la visualización del funcionamientodel dispositivo.

El depósito para el acopio de los materiales

3. HACIA UNA RESOLUCIÓN TÉCNICAManual de procedimientos para la construcción yel funcionamiento del equipo

EEll pprroodduuccttoo yy llooss ccoommppoonneenntteess

5566

está construido en acrílico y consta de unazona de carga, una zona de descarga y 16casilleros de almacenamiento (distribuidosen 4 filas por 4 columnas).

LLooss mmaatteerriiaalleess,, hheerrrraammiieenn--ttaass ee iinnssttrruummeennttooss

Los mmaatteerriiaalleess utilizados en la construcciónde las diferentes partes de este modelo son:

• Placa de fibrofácil de 1250 mm x 1000 mmy de 12 mm de espesor.

• Perfiles, barras y chapa de aluminio.

• Varillas roscadas.

• Barras de acero trefilado.

• Barra de teflón.

• Tubo de bronce.

• Tornillos de diferentes tipos y medidas.

• Arandelas.

• Placas y barras de acrílico.

• Barra cilíndrica de bronce.

• Alambre de cobre esmaltado para bobi-nado.

• Motor eléctrico de 12 Vcc, con reductory fuente de alimentación.

• Tuercas de distinto tipo y medidas.

• Resorte.

Las hheerrrraammiieennttaass necesarias:

• Destornilladores, medidas varias.

• Punta de trazar.

• Machos de roscar, medidas varias.

• Brocas.

• Agujereadora de banco y taladro manual.

• Sierra caladora.

• Tupí.

• Trincheta.

• Torno.

• Pinzas varias.

• Calibre.

• Cinta métrica.

• Reglas y escuadras.

• Limas de diferentes tipos.

• Soldador eléctrico.

• Arco y hojas de sierra.

• Morsa.

• Fresas de varias medidas.

• Juego de llaves de dos bocas y estriadas.

• Herramientas para torno.

A continuación, describimos los mate-riales, elementos, herramientas ymáquinas utilizadas y los pasos quehemos efectuado para la construcción deeste manipulador. No obstante esto, alen-tamos a usted y a sus alumnos a efectuarmodificaciones, tanto en el proceso comoen los mecanismos y/o materiales impli-cados (en función de la disponibilidad deequipos e infraestructura), para ajustareste recurso didáctico a los requerimien-tos del proyecto tecnológico que estándesarrollando.

LLaa ccoonnssttrruucccciióónn

Organizamos la construcción del manipu-lador neumático en cuatro etapas:

1. La base.2. Los actuadores neumáticos (desplaza-

miento en los ejes Y y Z).3. El dispositivo para el deslizamiento longi-

tudinal (desplazamiento en el eje X).4. El sector de almacenaje.

Manos a la obra, entonces… Comenzamoscon la base del modelo.

11.. CCoonnssttrruucccciióónn ddee llaa bbaassee

Esta base nos sirve:

• de soporte para el sector de almacenaje,

• de guía para el desplazamiento transver-sal de los actuadores,

• de contenedor de los mecanismosinvolucrados en este movimiento.

Para la realización de la base, hemos optadopor una estructura autoportante; los motivosde esta decisión fueron dos: el primero, lafacilidad de construcción que nos plantea, yel segundo que, al ser una estructurapequeña y de bajo peso, el conjunto sesoporta fácilmente.

La base está cons-truida en fibrofá-cil de 12 mm deespesor, con unatapa frontal dematerial acrílicotraslúcido quepermite visualizartodos los mecanis-mos.

La base está compuesta por:

5577

De no disponer deotro material alter-nativo, le sugerimosel acrílico para laconstrucción, por lafacilidad de trabajo yel bajo costo querepresenta.

PPiieezzaa NN°°

1

2

3

4

5

6

7

8

9

MMaatteerriiaall

Fibrofácil

Fibrofácil

Fibrofácil

Fibrofácil

Acrílico

Acrílico

Aluminio

Aluminio

Aluminio

DDiimmeennssiioonneess

750 x 450 x 12 mm

388 x 270 x 12 mm

710 x 270 x 12 mm

388 x 686 x 12 mm

266 x 683 x 4 mm

650 x 135 mm

Perfil ángulo de 9.5 x 9.5 x 1.5 x 90 mm

Perfil ángulo de 9.5 x 9.5 x 1.5 x 165 mm

Perfil ángulo de 9.5 x 9.5 x 1.5 x 680 mm

DDeennoommiinnaacciióónn

Tapa

Lateral

Fondo

Piso

Frente

Protección cubierta tapa

Tope fijo

Bisagra

Soporte interno

CCaannttiiddaadd

1

2

1

1

1

1

2

2

1

5588

Con la ayuda de un arco de sierra o de unasierra caladora, cortamos las piezas defibrofácil de acuerdo con las dimensionesindicadas en el cuadro.

Luego, realizamos un recorte interno en latapa según se muestra en la figura de arriba.

Tenemos que hacer un "rebaje" a este recorterealizado sobre la tapa para, a posteriori,calzamos la protección de la cubierta (pieza N° 6). El tupí resulta una buena herramienta

para efectuar esta tarea.

Una vez cortadas todas las piezas defibrofácil, comenzamos a unirlas mediantetornillos para madera, de 5 x 60 mm delargo.

Preparamos el frente de acrílico y le colo-camos las bisagras (perfil ángulo de 165 mmde largo). Fijamos las bisagras en los bordes

laterales del frente mediante dos tornillosM4 x 8 mm, cabeza tanque philips.

A continuación, presentamos la tapa, paratomar las medidas correspondientes que per-mitan su sujeción a la base, de modo tal queésta pueda pivotar alrededor de este puntosin rozar con la estructura. Entonces, per-foramos ambas bisagras y los laterales de labase en las medidas pertinentes y fijamosmediante tornillos, arandela, tuerca y con-tratuerca.

Base de fibrofácil

Si los bordes de las piezas no quedan losuficientemente prolijos y rectos, los tra-bajamos con lima, escofina, cepillo paramadera, lija, etc., según la cantidad dematerial a extraer.

Cajón armado

Hacemos lo mismo con los perfiles tipoángulo que utilizamos como tope fijo para lapuerta frontal y con el soporte interno,sujetándolos con tornillos (M4 x 8 mmcabeza tanque philips) a la estructura defibrofácil (tapa y laterales).

Por último, cortamos y presentamos la pro-tección de acrílico para la tapa. En la partecentral, recortamos un rectángulo centradode 56 mm x 580 mm, para permitir eldesplazamiento del manipulador.

Por último, pegamos unos imanes (podemosutilizar los de propagandas) en la tapa deacrílico y en el soporte interno para el cierre,y un perfil ángulo a modo de manija.

Ya tenemos armada la estructura que sopor-tará nuestro dispositivo. Pasemos, ahora, a laetapa de construcción de los actuadores.

22.. CCoonnssttrruucccciiòònn ddee llooss aaccttuuaaddoorreessnneeuummááttiiccooss ((ddeessppllaazzaammiieennttoo eenn lloosseejjeess YY yy ZZ))

5599

Tapa de acrílico

6600

Para la realización de estos actuadores neumáticos necesitamos los siguientes elementos:

PPiieezzaa NN°°10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

242526

27

2829

30

31

323334

3536

MMaatteerriiaallTubo de bronce

Tubo de bronce

Tubo de bronce

Barra de aluminio

Barra de aluminio

Barra de aluminio

Barra de aluminio

Barra de aluminio

Barra de aluminio

Acero trafilado

Acero trafilado

Barra de aluminio

“U” Packing

“U” Packing

------------------Acrílico

Acrílico

AcrílicoAcero trafilado

Bronce

O´Rings

Alambre de cobreArandela de hierro

Hierro

TornilloResorte

DDiimmeennssiioonneess(Diámetro, espesor y longitud)

31.8 mm, 1.5 mm, 113 mm(Diámetro, espesor y longitud)

31.8 mm, 1.5 mm, 78 mm(Diámetro, espesor y longitud)

31.8 mm, 1.5 mm, 78 mm(Cuadrado) 38 x 38 x 20 mm

(Cuadrado) 38 x 38 x 20 mm

(Cuadrado) 38 x 38 x 20 mm

(Cuadrado) 38 x 38 x 20 mm

(Cuadrado) 38 x 38 x 20 mm

(Cuadrado) 38 x 38 x 20 mm

(Cilíndrica) diam ø 8 x 150 mmlongitud

(Cilíndrica) diam ø 8 x 98 mmlongitud

(Cilíndrica) diam ø 30 x 18 mmlongitud

Diámetro interior ø 7.65 mmDiámetro ext. ø 11.21 x 4 mmDiámetro interior ø 20.75 mmDiámetro ext. ø 28.75 x 6 mm

Tamaño estándar, rosca de 5 mmManguera de 4 mm de diámetro Transparente de 19 x 28 x 50 mm

de largoTransparente de 24 x 27 x 19 mm

Transparente de 24 x 27 x 5 mmBarra cilíndrica de

ø 8 mm x 30 mm de longitudBarra cilíndrica de

ø 8 mm x 15 mm de longitudDiámetro interior ø 4.47 mmDiámetro exterior ø 8.03 mm

ø 0.15 mmø 18 x ø 7.5 x 0.8 mm

Cilíndrico deø 6.75 x 11 x 2.75 mm

M 3 x 45 mm1 x 7 x 12 mm

DDeennoommiinnaacciióónnCamisa actuador 1

Camisa actuador 2

Camisa actuador 3

Culata anterior o delanteraactuador 1

Culata posterior o traseraactuador 1

Culata anterior o delanteraactuador 2

Culata posterior o traseraactuador 2

Culata anterior o delanteraactuador 3

Culata posterior o traseraactuador 3

Vástago actuador 1 y 2

Vástago actuador 3

Émbolo actuador

Acople rápidoManguera

Cuerpo de la válvula dis-tribuidora

Soporte del solenoide

Tapas de solenoideCorredera de la válvula

Núcleo del solenoide

Junta de la válvula

SolenoideBases del solenoide

Eje del solenoide

TornillosResorte de válvula

CCaannttiiddaadd1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

3

6

6

21Necesaria

4

8

164

8

12

Necesaria168

168

22..11.. CCoonnssttrruucccciióónn ddee lloossaaccttuuaaddoorreess

En esta etapa de la construcción procedemos,en primer lugar, a cortar los tubos de bronce,según las dimensiones indicadas.

Para la determinación de la longitud de lostubos que compondrán los cilindros (camisa)utilizamos la ecuación:

L = C + A + 2 B

Donde: • L = Largo final del tubo.

• C = Carrera necesaria para el vástago.

• A = Ancho de pistón.

• B = Guías de tapa.

De esta manera, podemos determinar -deacuerdo con la carrera que se quiera emplearpara un ancho de pistón establecido y lasguías de las tapas que utilicemos- la longitudde la camisa del cilindro.

A partir de la barra de aluminio de seccióncuadrada, torneamos las piezas correspon-dientes a las culatas o tapas de los actuadores,respondiendo a las siguientes dimensiones:

6611

Tapas, émbolo y vástago de cilindro

De la misma forma, mecanizamos los orifi-cios correspondientes a los conectores para laalimentación de aire comprimido y de losagujeros roscados para lasguías de los actuadores, enaquellas partes que así lorequieran.

A continuación, pro-cedemos con los vástagosde los actuadores, roscandoen el extremo la longitudseñalada en el dibujo, yasea utilizando macho deroscar, o bien, torno.

Para el émbolo de los cilin-dros, hemos dispuesto dos acanaladuras endonde insertamos los U-Packing que nosbrindan la estanqueidad necesaria en lascámaras del actuador.

Una vez finalizadas las partes componentesde nuestros actuadores, realizamos el armadoy el montaje final.

6622

Cuatro posiciones de accionamiento delmanipulador

Para el gripper, hemos dispuesto que la paladel manipulador, suba y baje; esto permitealmacenar las piezas en la zona correspon-diente. Para ello, hemos colocado dos cilin-dros en el extremo del vástago; en este caso,estàn realizados en un bloque de aluminiofijado frontalmente por medio de un tornilloAllen M4 x 25 mm.

Para la construcción de esta parte, hemosrealizado el orificio de fijación en el centro ydos orificios perpendiculares a éste, a modode cilindro. Para asegurar la estanqueidad,alojamos dos O´Rings dispuestos en lacámara o bien, en el pistón. El retorno deestos cilindros se efectúa por medio desendos resortes que hacen tope en dos torni-llos que, a su vez, sirven de guía de la pala.

En nuestro caso lo hemos colocado en lacámara.

22..22.. CCoonnssttrruucccciióónn ddee llaass eelleeccttrroo--vváállvvuullaass

Partiendo de la barra de acrílico de secciónrectangular de 50 mm de longitud, reali-zamos un orificio centrado de 8 mm dediámetro. Éste es el alojamiento para lacorredera de la válvula. A continuación,hacemos los orificios correspondientes a lasconexiones con una broca de 1 mm dediámetro y de profundidad hasta el eje de lacorredera. Luego, con una broca de 4.25 mmde diámetro y con una altura de 7.5 mm,agrandamos estos agujeros correspondientesa la alimentación, escapes y conductos detrabajo. A posteriori, roscamos estos orificioscon un macho de M5, para roscar los respec-tivos conectores.

Perforamos y roscamos los orificios para lostornillos que sujetan al solenoide, así comotambién el correspondiente al servo-pilotaje.Las medidas y ubicación se muestran en lossiguientes esquemas:

Cortamos las barras de acero para la rea-lización del eje o corredera de las válvulas.Utilizando un torno, hacemos los rebajespara el alojamiento de los O´Rings, a las dis-tancias indicadas.

6633

Cuerpo de las válvulas

En el cuerpo de acrílico que constituye elsoporte del solenoide, perforamos los orifi-cios correspondientes para el servo-pilotaje ypara el alojamiento de la bobina.

Para el solenoide o bobina, realizamos un"carretel" con las dos arandelas de hierro y elnúcleo de bronce cilíndrico, al que, poste-riormente, remachamos en los extremos paraque quede bien sujeto. Con la ayuda de unsoporte para el alambre de cobre y un dis-positivo para sujetar y hacer girar el carretel(nosotros utilizamos el motor-reductor delatornillador), procedemos al devanado de labobina.

La secuencia de armado de la electroválvulaes la siguiente: En primer lugar, con un adhe-sivo, fijamos la bobina a 2 mm de la cara lin-dera con la válvula. Esto permite el desplaza-miento del vástago. Del otro extremo delvástago y apoyando sobre éste, montamos elresorte.

Realizamos la unión de estos conjuntos colo-

6644

Tal vez sea conveniente realizar, en primerlugar, los calados para las juntas, en labarra de acero entera y, luego, proceder acortar las correderas.

Con sus alumnos, observe la correcta ter-minación de las piezas, exenta de rebabaso de bordes cortantes.

El respeto de las medidas indicadas en lacorredera es muy importante, ya que deello depende la posición de ésta respectodel cuerpo de la válvula y, por lo tanto, elcorrecto funcionamiento de la válvula.

Guiamos cuidadosamente el alambre paraque el carretel pueda contener la mayorcantidad de vueltas y, de esta forma,obtener una mayor eficiencia del sole-noide.

cando, en el cuerpo de acrílico, una pequeñapelícula de un sellador sintético siliconado(del tipo Fastix®). Tambièn realizamos estaoperación en los orificios de salida de loscables de alimentación de la bobina, paraasegurar la estanqueidad de la cámara.

Corresponde una electroválvula por cadauno de los actuadores. Entonces, tenemosque realizar cuatro: dos para el cilindro mul-tiposicional, una para el actuador que mueveal dispositivo en el eje Z y la última que co-rresponde al actuador de tomar/dejar lapieza. Cada electroválvula dispone, a su vez,de dos solenoides.

Las electroválvulas son montadas en unabase común, que llamamos "manifold",según mostramos en la siguiente imagen.Esto nos permite tener una sola entrada deaire comprimido que alimentará a las válvu-

las conectadas "en paralelo". También, hemosrealizado un soporte de este manifold, conuna pieza en perfil ángulo de aluminio, parala sujeción y la fijación a la base del modelo.

33.. CCoonnssttrruucccciiòònn ddeell ddiissppoossiittiivvoo ppaarraaeell ddeesslliizzaammiieennttoo lloonnggiittuuddiinnaall((ddeessppllaazzaammiieennttoo eenn eell eejjee XX))

Este dispositivo es el que utilizamos para elmovimiento del conjunto armado en la etapaanterior. Para este desplazamiento, uti-lizamos un motor-reductor alimentado desdeuna fuente de alimentación externa de 12Vcc.

6655

En nuestro caso en particular, para laobtención de este elemento, optamos porcomprar y, luego, desarmar, un atorni-llador eléctrico portátil de velocidad (rpm)variable y con inversión de sentido de giro,que funciona con baterías recargables; loutilizamos para bobinar los solenoides delas electroválvulas.

6666

Los componentes de esta parte del modelo didáctico es el que se muestra en la siguientefigura.

PPiieezzaa NN°°37

38

39

40

41

4243

44

45

46

47

48

MMaatteerriiaallPlancha de

aluminioPlancha de

aluminioResina acetal

Resina acetal

Acero trafilado

ResorteTanza de nylon

Aluminio

Tornillos

Tornillos

Tornillos

Tuercas

DDiimmeennssiioonneess50 x 158 mm de 2 mm de espesor

50 x 185 mm de 2 mm de espesor

Barra cilindrica de ø 19 mm x 8 mmde largo

Barra cilindrica de ø 19 mm x 8 mmde largo

Barra cilindrica de ø 8 mm x 686 mmde largo

Perfil ángulo de 12 mm de ala x 1mm de espesor, 30 mm de largo

M4 cabeza tambor x 15 mm

M6 cabeza Allen x 35 mm de largo

M4 cabeza Allen x 10 mm de largo

M4

DDeennoommiinnaacciióónnSoporte de cilindros

Soporte del motor

Ruedas del carro

Ruedas de motor

Barras de desplazamiento

Resorte de tensiónPara el desplazamiento del

carroSoporte del resorte de ten-

siónSujeción de las ruedas al

carroSujeción barras de

desplazamientoSujeción de carro al cilin-

droPara fijación y contratuerca

de bulonería

CCaannttiiddaadd2

1

6

1

2

1Cantidadnecesaria

1

6

4

4

20

En primer lugar, cortamos las piezas quesoportarán a los actuadores y la que corres-ponde al soporte del motor. Para esto, uti-lizamos la planchuela de aluminio de 2 mmde espesor y trazamos las piezas, de acuerdocon los planos. Con la ayuda de una sierra,cortamos las piezas y, luego, limamos losbordes para eliminar rebabas. Realizamos losorificios en los lugares indicados para lostornillos de fijación a la estructura, para lasruedas de guía, etc.

Doblamos la chapa del soporte para el motorcon la ayuda de alguna pieza cilíndrica dediámetro acorde al que necesitamos.

Armamos esta estructura de soporte, fiján-dola mediante tornillos M4 x 10 mm y tuer-cas. En ella sujetamos el conjunto de actua-dores neumáticos armado en la etapa previa,y el conjunto que forman el soporte delmotor y el motor eléctrico.

En cada extremo de las barras de desplaza-miento realizamos un agujero roscado paratornillos de M6; esto va a permitir que,luego, podamos sujetarlas a la estructura dela caja. Para efectuar estos agujeros, nosotrosutilizamos tornillos M6 x 35 mm cabeza tipoAllen.

Las ruedas de guía se realizan en un torno,utilizando la barra cilíndrica de 19 mm dediàmetro de teflón, nylon o resina acetal.

6677

Soporte del motor

Tambièn realizamos con este material lapolea con garganta para el motor eléctrico.

Cortamos y agujereamos el ángulo que nosva a servir para guía del hilo, el soporte delresorte de tensión y el soporte del hilo en eloro extremo, también en aluminio.

Colocamos a este mecanismo una "lengüeta"de chapa en el carro de desplazamiento delmotor. Ésta sirve para la conmutación de losfines de carrera que van dispuestos en el cen-tro de cada columna, montados sobre unsoporte atornillado a la parte de abajo de latapa.

44.. CCoonnssttrruucccciiòònn ddeell sseeccttoorr ddee aallmmaa--cceennaajjee

Para el sector de almacenaje o storage uti-lizamos acrílico. Recuerde que nuestro sectorde almacenaje consta de una zona de carga,una zona de descarga y cuatro columnas concuatro filas que conforman los casilleros dealmacenamiento.

La estructura del sector de storage está arma-da mediante una técnica de encastre, ya queconsideramos que es constructivamente sen-cilla y que, además, cumple con la funciona-lidad requerida a esta parte del modelo.

Nuestro storage está compuesto por oncepartes: dos de ellas integran la base y laprimera altura del sector:

6688

En posición vertical tenemos dos piezasiguales, que son las correspondientes a losparantes ubicados en los extremos del sector.

Y otras cinco piezas que conforman el restode la estructura vertical, dando lugar a lascolumnas intermedias.

6699

Plantillas verticales del storage

EEll aarrmmaaddooUna vez realizadas todas las piezas, pro-cedemos al armado y al montaje final detodos los componentes de este modelo.

Ya le hemos mostrado cómo montar los ac-tuadores con las piezas de soporte y del mo-tor en su correspondiente sostén. Ahora, lemontamos y atornillamos las ruedas de guías.

Cuando hemos terminado este conjunto,estamos en condiciones de ubicarlo dentrode la caja.

Mediante tornillosde diámetro M6 x20 mm, cabezatipo Allen, dis-ponemos y ator-nillamos las guíasde acero de so-porte del motor ala caja, desde laparte exterior de ésta.

Para la ubicación de los fines de carrera, con-sideramos la posición central de cada colum-na y los disponemos en la parte inferior de labase de fibrofácil, en un soporte del mismomaterial, mediante tornillos de fijación. Ennuestro equipo, tomamos la parte central de

cada columna para que el motor detenga alcarro en esa posición; con esta opciòn, sibien tenemos una pequeña diferencia en elposicionamiento respecto del recorrido delcarro en uno u otro sentido, ésta es despre-ciable.

Una vez que hemos dispuesto estos detec-tores, fijamos la lengüeta en el carro delmotor, a una altura conveniente para posibi-litar su conmutación.

Por último, fijamos el sector de almace-namiento a la base del modelo, por medio detornillos para madera o bien usando adhesivo.

EEll eennssaayyoo yy eell ccoonnttrroollPodemos encarar de distintas formas la pruebadel funcionamiento de este modelo.

En principio, conviene realizar una prueba ali-mentando -sucesivamente y en forma indivi-dual- cada una de los solenoides de las elec-troválvulas y el motor de cc, para comprobar elcorrecto funcionamiento de los componentes.Obviamente, tratándose de actuadores neu-máticos, es necesario conectar la alimentaciónde aire comprimido; entonces, comprobamosque no existen fugas de aire y si las hubiere,solucionamos el inconveniente.

También comprobamos la detención del motoreléctrico; si fuera necesario, corregimos la posi-ción de los finales de carrera.

Luego y según sea la opción de control selec-cionada, probamos el funcionamiento del dis-positivo en su conjunto y verificamos sicumple con las premisas de gestión preestable-cidas por el grupo de trabajo.

7700

Previamente al corte y al armado de laspiezas correspondientes al sector de alma-cenamiento, es conveniente haber monta-do el manipulador en la caja; sobre todo,para tener las dimensiones exactas de lasdiferentes alturas a las que deben posi-cionarse las filas de esta parte del modelo.

Para esto, tomamosen cuenta la altura ala que debe quedarla pala del manipu-lador respecto de labase del modelo.

7711

A través del desarrollo del mmaanniippuu--llaaddoorr nneeuummááttiiccoo, los alumnos tienenocasión de abarcar diversos con-tenidos; algunos de estosconocimientos resultan necesariosdurante la etapa previa de construc-ción del modelo -esto es, cuando elprofesor realiza el planteo de lasdiversas situaciones-problema-, lainclusión de otros contenidos esestratégica cuando la soluciónadoptada va "tomando forma" yalgunos conceptos sólo alcanzanuna comprensión plena una vez ter-minado el equipo.

A continuación, le acercamos algu-nas ideas acerca de cómo integrar esos con-tenidos en su tarea; por supuesto, las nues-tras son sólo sugerencias, ya que es ustedquien conoce al grupo destinatario -su nivelde formación previa, su predisposición al tra-bajo grupal y a la investigación, sus habili-dades manuales...-, la disponibilidad dematerial bibliográfico, la posibilidad de acce-so a consultas por la web, a materiales, he-rramientas y máquinas, como así también lasparticularidades relacionadas al ámbito deubicación de la escuela, los que le permitiránoptar por una estrategia de enseñanza o porotra.

MMaatteerriiaalleess

En el manipulador neumático que desarro-llamos, trabajamos con distintos tipos demateriales:

• fibrofácil (MDF), perfiles de aluminio,acrílico... para la base y el sector de alma-cenaje;

• aluminio, bronce, aros de goma, varillaroscada, motor eléctrico, acrílico, alam-bre de cobre... para los actuadores y sumovimiento.

4. EL EQUIPO EN EL AULA

PPrrooppuueessttaass ddee eennsseeññaannzzaa rreeffeerriiddaass aa

Materiales

Actuadores

Pinza

Sensores y detectores

Manipulador

Almacenamiento

Transformación de movimiento giratorio en lineal

Programación del equipo

7722

Le sugerimos que analice con sus alumnoslos criterios de selección de estos materiales:sus características físicas, su costo, su facili-dad de mecanizado, su facilidad de obten-ción, entre otros, y que evalúe con ellos quésucede con el producto cuando la opción poralgún material no cumple con los requeri-mientos planteados en el diseño.

Por ejemplo:

• ¿Es conveniente realizar la camisa delactuador en aluminio -o bronce, aceroinoxidable, acero al carbono, etc.-?

• La mejor forma de unión conlas culatas anterior y posteriores, ¿por rosca? ¿Por soldado?

AAccttuuaaddoorreess

También podemos observar quésucedería si, en lugar de almace-nar cajas de cartón de pequeñasdimensiones o tornillos de difer-entes tamaños y medidas, setratara de piezas de motores.

O, mejoraún, supon-gamos -connuestros a-lumnos- quetenemos queautomatizarel guardadoy el retiro delanchas deuna guardería naval.

Para este caso tendríamos que pensar no sóloen cambiar los materiales del sector de alma-cenamiento o storage, sino optar por otro tipode actuadores; porque los de tipo neumático-como los que utilizamos en nuestro modelo-no serían eficientes.

La fuerza máxima que podemos hacer conactuadores neumáticos es de, aproximada-mente, 4000 ó 5000 kg -y éstos son, en prin-cipio, demasiado grandes y demasiado caros-.A través del diagrama podemos analizar lasdimensiones que tendría que tener un ac-tuador neumático para ejercer una determi-nada fuerza:

Ahí se nosc o m p l i c a r í abastante uti-lizar acrílico yfibrofácil (Algoi m p e n s a d opara este pro-pósito, ¿no?).

Diagrama de fuerzas de un actuador

F = 10 . p . II . (d2/4)F = 7,85 . p . d2

DondeF = Fuerza (N)p = Presión (bar)d = Diámetro de la camisa del cilindro (cm)

En cambio, utilizando actuadores hidráuli-cos, las dimensiones se ven reducidas graciasa sus mayores presiones de trabajo.

De haber optado por actuadores hidráulicos,otro aspecto a analizar con nuestros alumnoses qué tipo de energía vamos a utilizar para elaccionamiento de la bomba. La mayoría delas veces, la energía utilizada es eléctrica,disponible en la mayoría de los embar-caderos; pero, si suponemos que nuestraguardería está emplazada en un lugar dondeno existe este tipo de suministro o ubicada enuna zona donde los cortes de provisión sonconstantes, ¿qué tipo alternativo deaccionamiento podríamos utilizar para nues-tra bomba?

Puede ser útil,entonces, realizarun cuadro com-parativo entre unmanipulador uti-lizado para el al-macenaje de tor-nillos y otro utili-zado, por ejem-plo, para las lan-chas, considerando dimensiones, esfuerzos,tipos de energía, materiales de construcciónde los actuadores, tipo, forma, tamaño yaccionamiento de la pinza o elemento termi-

nal de la muñeca del manipulador, etc.

En nuestro manipulador utilizamos unmotor eléctrico para el desplazamiento entrecolumnas del sector de almacenaje.¿Podríamos haber optado por un actuadorneumático? De ser así, ¿qué tipo de actuadorresulta más conveniente? ¿Cuál es la carac-terística del funcionamiento en un actuadorsin vástago? ¿Sería lógico pensar en un actua-dor de este tipo para nuestro modelo? ¿Seríafactible su construcción "casera", tal comohemos realizado los restantes actuadoresneumáticos? En caso afirmativo, ¿qué tipo deconsideraciones tendríamos que tener encuenta a la hora de su diseño y fabricación?En caso negativo, ¿por qué su construcciónno resulta una buena opción? ¿Cuáles son losprincipales inconvenientes?

Si comparásemos este tipo de actuador con elmotor eléctrico, ¿cuál resultaría "vencedor"?¿Por qué?

En nuestro modelo solamente hemos optadopor realizar movimientos en sentido lineal.Esta decisión se basa, en primera instancia,en la disposición adoptada para las diferentespartes componentes. Pero... de haber sidonecesario un manipulador que efectúe unmovimiento giratorio, ¿cuál sería la opciónseleccionada? ¿Un motor paso a paso, unactuador neumático giratorio de cremallera-rueda dentada, de paletas...?

Como usted puede observar, la variedad delíneas de indagación es interesante y, tam-bién, suficiente como para que el alumnocomience a precisar las diferencias entre losdiversos tipos de actuadores y a comprendersu principio de funcionamiento, sus ventajas,

7733

Es importante obser-var que, aún cuandolos movimientos y susecuencia puedanllegar a ser idénticosen ambos casos, losdemás componentesno lo son.

su rendimiento y su campo de aplicación.

PPiinnzzaa

Ahora, focalicemos en la "mano" o pinza delmanipulador: La que seleccionamos comosolución, ¿es la mejor?

Va a resultar interesante que sus alumnoscomparen la incluida en nuestro manipu-lador neumático con una pinza o grip para-lela o angular, y con una que integre toberasde vacío o ventosas, o pinzas electromagnéti-cas -considerando, en este caso, el tipo deenergía para el accionamiento, la fuerza nece-saria para la sujeción, el costo, etc.-.

SSeennssoorreess yy ddeetteeccttoorreess

Supongamos que las piezas a almacenar sonde diferente tamaño y que su ubicación enlos anaqueles depende de esta variable; porejemplo, que tenemos 4 tamaños de piezasidentificadas con los números 1 a 4, desde lamás grande a la más pequeña. En estasituación, las piezas tipo 1 (grandes) debenubicarse en el estante inferior; en el segundose colocan las de tamaño 2 y, así, sucesiva-mente.

¿De cuántas maneras posibles se podrían lle-gar a detectar los diferentes tamaños? ¿Quétipos de detectores o sensores proponen uti-lizar nuestros alumnos para ello? ¿Cuál es ladiferencia entre un detector y un sensor?

Otras situaciones:

• Si, en lugar de diferenciarse por tamaño,las piezas fueran de igual tamaño pero demateriales con peso específico diferente(supongamos, por ejemplo: cubos decartón, algarrobo, fibrofácil y acero),¿cuál es la característica a tener en cuen-ta, y la o las formas posibles para sudetección?

• ¿Existen sensores de color? ¿Cómo fun-cionan? ¿En qué caso los utilizaríamos?

• Los llamados detectores de presencia quese utilizan, entre otras posibilidades, paralas alarmas domiciliarias, ¿ante quécondiciones reaccionan?

• Cuando se utilizan robots para soldadurapor arco (con electrodo revestido) o porarco sumergido, se requiere de un sensoradicional para detectar la costura y guiarel robot. ¿De qué tipo de detector setrata?

MMaanniippuullaaddoorr

Podemos presentar a los estudiantes estaslíneas de análisis del manipulador:

• ¿Cuántos GDL -grados de libertad- tienenuestro equipo?

• ¿Es flexible? ¿Qué otras operaciones sepueden hacer con él?

• En cuanto a su velocidad de desplaza-miento, ¿de qué factores depende?¿Podría aumentársela? ¿Hasta qué por-centaje? ¿Cuáles son las desventajas deuna velocidad de desplazamiento excesi-va o demasiado lenta?

• ¿Se pueden realizar movimientos cuyas

7744

velocidades sean independientes de lacarga transportada?

• ¿Qué tipo de configuración tiene nuestromanipulador: cartesiana, cilíndrica,esférica…?

• ¿Qué modificación se podría efectuar enun manipulador para que su configu-ración pase de cartesiana a cilíndrica?

• ¿Qué capacidad de carga tiene? En nues-tro manipulador, ¿de qué depende estacapacidad?

AAllmmaacceennaammiieennttoo

Uno de los principales usos de los robots esla tarea de paletización. Ésta consiste, básica-mente, en acomodar uno o varios objetossobre una plancha o tarima de madera, plás-tico, metal. Para esta tarea, la rentabilidad, laflexibilidad y el funcionamiento preciso sonexigencias básicas a cumplimentar.

En la industria de bebidas y de alimentos, enel sector farmacéutico, de salud y cosmético,el mercado ofrece una amplia gama demáquinas para tareas de embalado y paleti-zación. Desde la despaletización y el desen-cajonado, hasta el encajonado y la paleti-zación, estos equipos cubren todas las tareas.

Para la identificación de las característicasque debe tener el robot de paletizador a uti-lizar, es necesario tener en cuenta ciertosaspectos5 que lo invitamos a analizar con susalumnos:

7755

5 Extractado de un cuestionario para clientes de la empresaITEKS de Francia. wwwwww..iitteekkss..ffrr

aa.. EEnn pprriimmeerr lluuggaarr,, eess iimmpprreesscciinnddiibblleetteenneerr uunn ""ppllaannoo ddee ssiittuuaacciióónn"" ddeell lluuggaarr

ddoonnddee ssee uubbiiccaarráá eell ppaalleettiizzaaddoorr..

bb.. ¿¿CCaaddaa ccuuáánnttoo ttiieemmppoo lllleeggaann llaassppiieezzaass aall ppaalleettiizzaaddoorr??

cc.. ¿¿QQuuéé ccaannttiiddaadd ddee ttiieemmppoo ffuunncciioonnaarráá??((HHoorraass ppoorr ddííaa,, ddííaass ppoorr sseemmaannaa,, ssee--

mmaannaass ppoorr aaññoo..))

dd.. ¿¿CCuuááll eess eell ttiippoo ddee pprroodduuccttoo qquuee sseeddeebbee ppaalleettiizzaarr??

-- CCaajjaass-- BBaarrrriilleess-- CCuubbooss-- SSaaccooss-- FFaarrddooss-- PPllaaccaass-- BBiiddoonneess-- HHoojjaass-- OOttrrooss

Tipos de objetos para el estibaje

7766

ee.. LLooss pprroodduuccttooss aa ppaalleettiizzaarr,, ¿¿ssoonniigguuaalleess?? ¿¿TTiieenneenn eell mmiissmmoo ppeessoo??

ff.. ¿¿SSee ttrraattaa ddee pprroodduuccttooss eennvvaassaaddooss??¿¿DDee qquuéé ttiippoo ddee eennvvaassee ssee ttrraattaa??

hh.. EEll pprroodduuccttoo aa ppaalleettiizzaarr,, ¿¿eess aalliimmeennttaa--ddoo ddeessddee uunn ssoolloo lluuggaarr,, pprroovviieennee aalltteerr--nnaattiivvaammeennttee ddee vvaarriiooss llaaddooss oo lllleeggaa ddee

mmaanneerraa aalleeaattoorriiaa??

ii.. ¿¿AA qquuéé aallttuurraa --ddeessddee eell ppiissoo-- ddeebbeettoommaarrssee eell pprroodduuccttoo??

jj.. ¿¿SSee lloo ppuueeddee ssuujjeettaarr ddeessddee ssuu ppaarrtteessuuppeerriioorr oo ssee ttrraattaa,, ppoorr eejjeemmpplloo,, ddee uunnaaccaajjaa aabbiieerrttaa?? ¿¿TTiieennee aassaass?? EEss ccoonnvvee--nniieennttee rreeaalliizzaarr uunn ccrrooqquuiiss oo eessqquueemmaa

ccoonn llooss ddeettaalllleess ddee ffoorrmmaa,, ttaammaaññoo,, ppoossii--cciióónn ddee lllleeggaaddaa aall ppaalleettiizzaaddoorr,, eettcc..

kk.. ¿¿CCuuááll eess eell ttiippoo yy mmaatteerriiaall ddeell ppaalleettuuttiilliizzaaddoo??

gg.. EEll pprroodduuccttoo,, ¿¿eess eexxpplloossiivvoo,, iinnffllaammaabblleeoo ffrráággiill??

Modelos de palets

ll.. ¿¿CCuuááll eess eell ppeessoo ddeell ppaalleett?? YY,, ¿¿eell ppeessoommááxxiimmoo ddeell ppaalleett lllleennoo??

mm.. LLooss ppaalleettss,, ¿¿lllleeggaann aall ppaalleettiizzaaddoorr ddee aauunnoo oo ppoorr ppaaqquueetteess?? CCoonnssiiddeerraarr llaa

aallttuurraa,, yyaa sseeaa ssii llaa pprroovviissiióónn eess ddee aa uunnooyy ccoollooccaaddaa eenn eell ppiissoo,, oo bbiieenn llaa aallttuurraa

mmááxxiimmaa ddeell ppaaqquueettee yy llaa ddiissttaanncciiaa eennttrreeeellllooss..

oo.. UUnnaa vveezz ppaalleettiizzaaddooss llooss pprroodduuccttooss,,¿¿ssee lleess ddeebbee ccoollooccaarr aallggúúnn ttiippoo ddeessooppoorrttee eexxtteerriioorr ((tteerrmmooffoorrmmaaddoo oo

mmeettáálliiccoo))??

pp.. ¿¿CCuuááll eess eell eessqquueemmaa ppeennssaaddoo ddeeppaalleettiizzaacciióónn??

nn.. ¿¿SSee ddeebbee ccoollooccaarr aallggúúnn ttiippoo ddee sseeppaa--rraaddoorr eennttrree ppaalleettss?? DDee sseerr aaffiirrmmaattiivvaa llaa

rreessppuueessttaa:: PPrreecciissaarr eell mmaatteerriiaall,, llaassddiimmeennssiioonneess yy llaa ffoorrmmaa ddee pprroovviissiióónn;; ppoorr

eejjeemmpplloo:: ppoorr hhoojjaass,, eenn bboobbiinnaa,, eettcc..

Esquemas de estibajes

qq.. LLooss pprroodduuccttooss ssee ddeebbeenn ssuujjeettaarr uunnoossccoonn oottrrooss?? ¿¿CCoonn qquuéé??

Usted puede trabajar en el aula, considerandotodos estos aspectos, a fin de determinar la for-ma, los grados de libertad, los tipos de movi-mientos, los accionamientos, etc., necesariospara el diseño del robot paletizador, de modo desatisfacer los requisitos de un cliente supuesto.

TTrraannssffoorrmmaacciióónn ddee mmoovviimmiieennttooggiirraattoorriioo eenn lliinneeaall

En el caso de nuestro manipulador, hemosutilizado un motor eléctrico para moverlo enel eje X (entre la zona de carga /descarga y lasdiferentes columnas de almacenamiento).Para ello, tuvimos la necesidad de convertir elgiro del motor en un desplazamiento lineal.

Damos a continua-ción -y, a modo deejemplo- una seriede esquemas queplantean diferentesformas en las quese puede transfor-mar el movimientogiratorio de un mo-tor eléctrico en un desplazamiento lineal.

7777

rr.. EEll ppaalleett,, ¿¿ddeebbee sseerr eettiiqquueettaaddoo aanntteessddee ssaalliirr ddeell ppaalleettiizzaaddoorr??

ss.. ¿¿CCuuáánnttooss ppaalleettss ddeebbeenn sseerr aaccuummuullaa--ddooss aa llaa ssaalliiddaa ddeell ppaalleettiizzaaddoorr?? ¿¿CCuuááll eess

llaa aallttuurraa mmááxxiimmaa ffiinnaall ddeell ppaalleett??

uu.. ¿¿CCuuááll eess llaa tteennssiióónn yy llaa ffrreeccuueenncciiaaddiissppoonniibbllee ppaarraa llaa aalliimmeennttaacciióónn eellééccttrrii--

ccaa?? EEssttaa tteennssiióónn,, ¿¿eess eessttaabbllee??

vv.. ¿¿SSee ppoosseeee ssuummiinniissttrroo ddee aaiirree ccoomm--pprriimmiiddoo?? ¿¿CCuuááll eess llaa pprreessiióónn eenn llaa rreedd??EEll aaiirree ccoommpprriimmiiddoo,, ¿¿eess ssuummiinniissttrraaddoo

""lliimmppiioo yy sseeccoo""??

tt.. SSii eell ppaalleettiizzaaddoorr ddeebbee lliimmppiiaarrssee,, ccoonn--vveennddrrííaa ssaabbeerr ccoonn qquuéé eelleemmeennttoo,, llaa ffrree--

ccuueenncciiaa,, ssii llaa ssoolluucciióónn ddee lliimmppiieezzaa eessaallccaalliinnaa oo bbiieenn ssuu ppHH,, yy llaa tteemmppeerraattuurraa

ddeell pprroodduuccttoo ddee lliimmppiieezzaa..

ww.. EEll ppaalleettiizzaaddoorr,, ¿¿nneecceessiittaa ccoonneeccttaarrsseeaa aallggúúnn ddiissppoossiittiivvoo ppeerriifféérriiccoo?? ((rreedd iinnffoorr--

mmááttiiccaa,, ppoorr eejjeemmpplloo))..

xx.. ¿¿CCuuáálleess ssoonn llaass ccaarraacctteerrííssttiiccaass ddeelllluuggaarr ddoonnddee ssee vvaa aa eemmppllaazzaarr eell ppaalleettii--zzaaddoorr --ttiippoo ddee ppiissoo,, ddiimmeennssiioonneess ddee llaa

ppuueerrttaa ddee aacccceessoo,, aallttuurraa ddeell lluuggaarr,,ccoonnddiicciioonneess aammbbiieennttaalleess ((hhuummeeddaadd,,

tteemmppeerraattuurraa,, aammbbiieennttee ccoorrrroossiivvoo,, vviibbrraa--cciioonneess,, eettcc..))--..

En estrecha vincu-lación con la situa-ción problemáticadel motor de ascen-sor, que le planteá-bamos al comienzode este material decapacitación.

Transformación de movimiento giratorio enlineal

qq.. LLooss pprroodduuccttooss ssee ddeebbeenn ssuujjeettaarr uunnoossccoonn oottrrooss?? ¿¿CCoonn qquuéé??

Primera alternativa. Se trata de un mecanis-mo con tornillo sin fin y tuerca. En sumovimiento de rotación, el motor hace girara un tornillo sin fin solidario a él; esto provo-ca el desplazamiento del carro. El giro en unsentido o en el otro da como resultado unmovimiento a derecha o izquierda. Con estesistema podemos obtener una baja velocidadde desplazamiento (en una vuelta se avanzael paso del tornillo) y, por lo tanto, buenaprecisión en el posicionamiento. Este sis-tema presenta el inconveniente de que no esreversible -esto es: sólo avanza y retrocedepor el movimiento del tornillo-: Cuando eltornillo se mueve, el carro se desplaza; pero,no puede forzarse externamente elmovimiento del carro para que haga girar altornillo.

Segunda alternativa. En el esquema observa-mos un desplazamiento por medio de unacinta (también puede ser una cadena, uncable, una cuerda). En este caso, el motor seencuentra fijo en uno de los extremos de lacinta transportadora que hace las veces deconductor mediante una polea o rodillo; enel otro extremo, se encuentra otra polea orodillo que es el conducido. En este caso, elsistema sí es reversible. Comparando estedispositivo con la primera alternativa, adver-timos que, aquí, podemos obtener unamayor velocidad de desplazamiento, menorprecisión en el posicionamiento y menorfuerza a ejercer por el carro.

Tercera alternativa. También presenta undesplazamiento que utiliza una cinta, cable ocadena. En este caso, el motor se encuentraubicado en el carro. Consta de un cable quese enrolla y desenrolla, simultáneamente, enun carretel; y que queda fijo en ambos

extremos de la guía. Posee las mismas venta-jas y desventajas que el sistema anterior.

PPrrooggrraammaacciióónn ddeell eeqquuiippoo

El modelo presentado puede ser controladode diversas maneras. A continuación, le pre-sentamos algunas de ellas, sugiriéndole latarea de trabajar los diferentes tipos demando, y analizar con sus alumnos las venta-jas y desventajas que cada uno de ellosplantea.

En nuestro manipulador neumático, los ac-tuadores que debemos alimentar para produ-cir los movimientos en los tres ejes (X, Y, Z),son los siguientes:

• En el eejjee XX tenemos el movimiento delmanipulador desde la zona decarga/descarga, cubriendo todas las ubi-caciones correspondientes a las diversascolumnas de almacenamiento, hasta lazona de descarga/carga (según corres-ponda). Este movimiento es efectuadopor un motor eléctrico de 12 Vcc.

• En el eejjee YY contamos con la posibilidadde posicionar el elemento final o pinzadel manipulador en cuatro alturas dife-rentes -esto es, por filas-. Para ello nece-sitamos comandar las electroválvulas quecontrolan al cilindro multiposicional;éstas son electroválvulas de impulsos 5/2(biestables) y requieren de una ali-mentación para cada una de las bobinasde 12 Vcc.

• En el eejjee ZZ contamos con un actuadorneumático que ubica la pieza a transportaren profundidad, y, además, otro actuador

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que hace descender la pieza en su casilleroo la levanta desde éste, según correspon-da. También en este caso debemos ali-mentar electroválvulas de 12 Vcc.

Entonces, uno de los mandos más sencillos deaplicar (porque los conocimientos previosrequeridos no son muy complejos, y porquelos elementos a utilizar pueden encontrarse enuna escuela o comprarse sin dificultad) es pro-ducir la secuencia de movimientos con man-dos directos sobre los distintos actuadores, uti-lizando, por ejemplo, pulsadores y relés (sifueran necesarios). En este caso, no existiríamayor problema en las bobinas de las electro-válvulas ya que, al ser biestables, un soloimpulso de tensión -esto es, un pulso en elpulsador- es suficiente para conmutarlas. Talvez, su grupo de alumnos deba prestar especialatención al movimiento producido por elmotor (en el eje x), ya que debe detenerse en laposición justa, correspondiente a cada colum-na; en este caso, podemos utilizar detectores deproximidad (tipo Reed Swicht, inductivos,capacitivos, etc.), ubicados convenientementeen cada columna, para producir el corte de laalimentación al motor.

Otra posibilidad es la de utilizar un PPLLCC-controlador lógico programable- para elmando del manipulador.

Esta opción permite, entonces, trabajar con-tenidos referidos a la automatización concontroladores programables, diferencias quepodemos encontrar entre distintos modelos,distintos lenguajes de programación -carac-terísticas principales, características de losmás comunes, instrucciones básicas de estoslenguajes, etc.-.

Las órdenes también pueden "llegarle" anuestro manipulador desde un PPIICC -circuitointegrado programable-, previamente progra-mado

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PLC -Programmable Logic Controller-. Esun dispositivo digital electrónico con unamemoria programable, para el almace-namiento de instrucciones, que permite laimplementación de funciones específicascomo: lógica, secuencias, temporizado,conteo y aritmética; puede ser utilizadopara el control de máquinas y para laoperación de procesos.

PIC -Peripheral Interface Controller-. Sibien se ha generalizado su denomi-nación, PIC es el microcontrolador de lafirma Microchip. Es un componenteelectrónico conformado en un solo chip,en el que se integra un microprocesadorcon memoria y cierta cantidad deentradas y salidas; con él pueden efec-tuarse numerosas y diferentes aplica-ciones, modificando el programa alma-cenado en la memoria. En un microcon-trolador típico podemos controlarinstrucciones para:

• transferir información entre registrosy memoria,

• realizar operaciones aritméticas ylógicas,

• efectuar comparaciones y pruebassobre el contenido de sus registrosde memoria,

• controlar la secuencia de ejecuciónde programas,

• controlar entradas y salidas.

En este caso, tenemos la posibilidad de abor-dar contenidos referidos -precisamente- aestos elementos: características, configu-ración de diagramas de flujo, lenguajes deprogramación, alcances, tipos de aplica-ciones más comunes, etc.

A modo de ejemplo, desarrollamos una de lasposibilidades del circuito eléctrico. Se tratade la correspondiente al mando con pul-sadores y relés.

Dado que, en nuestro modelo, hemos utiliza-do conmutadores mecánicos ubicados con-venientemente en cada una de las columnascomo detectores de posición, el planteo quesigue está referido a esta configuración.

DDeesslliizzaaddoorr eejjee XX. Inicialmente, en la posiciónde reposo del manipulador, el único reléenergizado es el E0, ya que el fin de carreracorrespondiente de la fila 0 está cerrado. Enesta circunstancia, el contacto NA de E0 de lafila 1 está cerrado, habilitando la posibilidadde conectar cualquier relé.

Al accionar el pulsador de posición decualquiera de ellos, éste hace autorreteneruno y sólo uno de los relés I alimentando, asu vez, el relé IV, lo que pone el motor enfuncionamiento y dirigirse a la posición Cseleccionada. Al llegar a ésta, el fin de carreracorrespondiente libera el relé, deteniendo ahíla marcha.

Ahora, al no estar en E0, el contacto NC dela fila 7 está cerrado. Cuando se cierra elcontacto de volver, se inicia el retorno haciaE0.

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Esquema de circuito, desplazamiento en el eje X

DDeessppllaazzaammiieennttoo eenn llooss eejjeess YY,, ZZ. Las colum-nas están numeradas de la 0 a la 5. Cada unade estas columnas está dividida en 4 alturas-entre Y 0 e Y 3-.

Por su desplazamiento, les asignamos el pre-fijo X:

• la posición X 0 es la columna de entradadel material a estibar, y

• la posición X 5 es la columna de salida.

Para estas dos posiciones, el valor de Y escero 0.

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Referencias de ambos circuitos

CCiirrccuuiittoo ttoommaarr--ddeejjaarr. El capacitor en parale-lo, junto con la bobina de un contactor,forma un temporizador a la desconexión;esto es, al desconectarse la bobina, mientrasdure la carga del capacitor que se descarga através de la bobina, ésta permanecerá ener-gizada, manteniendo los contactos en la posi-ción activada, hasta la descarga del capacitor.

Alimentado el circuito, su estado inicial es:Bobinas T1 (fila 2), T2 (fila 4), T3 (fila 6), T4(fila 8), energizadas, capacitores cargados;por esto, los contactos NC de estos releesestarán abiertos: T1 (fila 3), T2 (fila 5), T3(fila 7), y cerrado el contacto NA de la fila 9.

En esta situación de inicio, tanto puede acti-varse el ciclo dejar como el ciclo tomar. Eneste ciclo intervienen los cilindros neumáti-cos Z1 y TD1.

El ciclo ddeejjaarr:

• Se inicia cuando se recibe la orden de ini-ciar en la fila 9 y queda autoretenido elrelé DE.

• Uno de sus contactos NA activa el relé R1en la fila 1. Conmuta el contacto inversorde R1 ubicado en la fila 2, conectado porel tiempo que dura la carga del capacitora la bobina de la electroválvula que hacesalir al cilindro TD1.

• Cumplido este tiempo, se conecta R2 dela fila 3 a través del contacto NC de T1.Se produce la conmutación del contactoinversor de la fila 4, con lo que se conec-ta por un tiempo la bobina de la electro-válvula que hace salir al cilindro Z1

• Cumplido este tiempo, se conecta R3 a

través del contacto NC de T2 de la fila 5,lo que produce la conmutación del con-tacto inversor de R3 ubicado en la fila 6conectando por un tiempo la bobina dela electroválvula que hace entrar al cilin-dro TD1.

• Cumplido el tiempo, se conecta R4 através de T3 de la fila 7 con lo que seconmuta el contacto inversor de R4 de lafila 8 conectado por un tiempo la bobinade la electroválvula que hace entrar alcilindro Z1.

• Al cumplirse el tiempo de descarga delcapacitor se abre el contacto NA de T4 dela fila 9; entonces, se desenergiza DE conlo que se abre el contacto NA de DE ubi-cado en la fila 1, volviendo todo a la posi-ción inicial.

El ciclo ttoommaarr:

• Se inicia cuanto se recibe la orden de ini-ciar en la fila 0 y queda autorretenido elrelé TM.

• Uno de sus contactos NA activa el relé R2en la fila 3. Conmuta el contacto inversorR2 de la fila 4, conectado por un tiempoa la bobina de la electroválvula que hace

8822

Ciclo dejar

salir al cilindro Z1.

• Cumplido el tiempo, al cerrarse el con-tacto NC de T2 de la fila 5, activa el releeR1, conmutando su contacto inversor dela fila 2, conectado por un tiempo labobina de la electro válvula que hace saliral cilindro TD1

• Cumplido este tiempo, al cerrarse el con-tacto NC de T1 de la fila 3, éste conectael relé R4 de la fila 7, conmutando el con-tacto inversor de R4 en la fila 8,conectando por un tiempo la bobina dela electroválvula que hace entrar al cilin-dro Z1.

• Al cumplirse el tiempo, se activa el relé 3en la fila 5 conectando por un tiempo labobina de la electroválvula que haceentrar al cilindro TD1.

• Al activarse T3 libera de su autorreten-ción a TM completando el ciclo tomar

Nos hemos referido hasta aquí al análisis delos componentes del manipulador neumáticoy a la inclusión de diferentes cambios en sudiseño. Porque, cuando el docente planteauna situación problemática a sus alumnos,existe la posibilidad de trabajar contenidos-tanto conceptuales como procedimentales y

actitudinales- que no siempre es posible fijarde antemano y que vale la pena desplegar entodas sus posibilidades.

Dejamos para el final las posibilidades que eltrabajo grupal abre: la integración de losalumnos, su motivación respecto de labúsqueda de las posibles soluciones, la asig-nación de roles a cada uno de los integrantesde cada grupo, la incentivación del interéspor la investigación, la concreción de acuer-dos respecto de ideas en discusión, laproposición y selección de la solución másadecuada, etc., todos íntimamente relaciona-dos con el trabajo por proyectos.

8833

Ciclo tomar

8844

Esta parte final de nuestro módulo de capa-citación contiene un cuadernillo para la eva-luación del recurso didáctico que le presen-tamos y, de las experiencias didácticas y con-tenidos propuestos a partir de él:

Esta evaluación tiene dos finalidades:

• Brindarle a usted, como docente que uti-liza este material, la oportunidad de do-cumentar el seguimiento de las activi-dades que realice con sus alumnos, a par-tir de nuestras propuestas y, en funciónde esta memoria de acciones, propiciaruna reflexión acerca de los cambios,mejoras o enriquecimiento de su propiatarea de enseñanza.

• Obtener de su parte, como usuario deeste material, información sobre todoslos aspectos en torno a los cuales gira lapropuesta.

Para este relevamiento de información, ustedencontrará, a continuación, una serie decuestionarios organizados básicamente entablas o matrices para completar. Con losdatos que usted exprese en ellos esperamostener una realimentación que nos permitamejorar todos los componentes de la serie depublicaciones “Recursos didácticos” yenriquecerla con propuestas o docu-mentación complementaria para aquellosdocentes que planteen iniciativas, interro-

gantes o dificultades específicas con relacióna la construcción del recurso didáctico, a lasactividades de aula, a los contenidos cientí-ficos y tecnológicos, a la metodología deenseñanza, a los procedimientos incluidos, ala información sobre materiales y a otrosaspectos.

Dada la importancia que esta información deretorno tiene para nuestro trabajo deseguimiento, mejora y actualización, leagradecemos que nos remita el cuadernillocon todas las observaciones, comentarios osugerencias adicionales que nos quiera hacerllegar. Para ello puede remitirnos una copia,a través de correo postal, a

Área de Monitoreo y Evaluación –CeNET–Oficina 112Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autónoma de Buenos Aires.República Argentina.

O, si lo prefiere, solicitarnos el archivo elec-trónico de las páginas que siguen aeevvcceenneett@@iinneett..eedduu..aarr, enviándonos la versióndigitalizada de sus respuestas a través delmismo correo electrónico.

Desde ya, muchas gracias.

5. LA PUESTA EN PRÁCTICA

Identificación del material:

Las dimensiones que se consideran para la evaluación del módulo de capacitación y delrecurso didáctico son:

IILa puesta en práctica

1. Nivel educativo

2. Contenidos científicos y tecnológicos

3. Componentes didácticos

4. Recurso didáctico

5. Documentación

6. Otras características del recurso didáctico

7. Otras características del material teórico

8. Propuestas o nuevas ideas

(*) Por favor, indique la modalidad, la orientación, la especialidad, etc.

Escuela técnica (*)Nivel educativo EGB2

Polimodal(*)

Trayecto técnico-profesional (*)

Formaciónprofesional (*)

Otra (*)

1 2 3 1 62 3 4 5

EGB3

Nivel en el queusted lo utilizó

Asignatura/espacio curricular en el que usted lo utilizó:

2. Contenidos científicos y tecnológicos trabajados:

1. Nivel educativo en el que trabajó el material:

3. Componentes didácticos:

3.1. Testimonios (situaciones problemáticas) presentados en el material

a. ¿Le resultaron motivadores para iniciar las actividades propuestas?

b. ¿Le facilitaron el desarrollo de contenidos curriculares que ustedtenía previstos?

c. A su criterio, ¿están vinculados con el recurso didáctico que se lepropone desarrollar?

d. ¿Le facilitan la organización de situaciones didácticas para el tra-bajo de los contenidos científicos y tecnológicos propuestos?

e. El nivel de las situaciones problemáticas que se plantean, ¿es eladecuado al nivel educativo para el que está previsto?

f. En caso negativo, ¿permiten adecuaciones para ser trabajados enel nivel educativo de sus alumnos o en otro nivel educativo?

g. Los testimonios iniciales, ¿permiten generar diferentes soluciones(soluciones tecnológicas o didácticas)?

En caso que su respuesta sea negativa (en cualquier ítem), le pedimos que nos indique porqué (señale el número del ítem a que corresponde su comentario)

Otro (indique el ítem al que corresponde el comentario):

La puesta en prácticaIIII

Sí Otro1No

1 Utilice esta opción para indicar que agregará comentarios al final de este sector de la matriz.

La puesta en práctica

3.2. Estrategias

A partir de la utilización de las propuestas de trabajo en el aula contenidas en el material ydel recurso didáctico con el que se asocian, le solicitamos que nos indique (tomando comoreferencia su forma de trabajo anterior a disponer del material), cómo resolvió las activida-des consignadas en la tabla siguiente:

IIIIII

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado2

Inco

rpor

ado3

3.2.1. Contextualización de la estrategia didáctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

a. Determinar las capacidades, habilidades, conocimientos previosnecesarios para iniciar las actividades propuestas.

b. Organizar, asociar, relacionar los conocimientos científicos y tec-nológicos para resolver un problema tecnológico.

c. Recortar (identificar) los contenidos científicos y tecnológicos atrabajar con sus alumnos para el desarrollo de un sistema/produc-to tecnológico como el propuesto por el material.

d. Vincular estos conocimientos con los saberes previos de los alum-nos.

e. Establecer la secuencia adecuada de los contenidos científicos ytecnológicos, y de los procedimientos para generar una solucióntecnológica (la propuesta por el material u otra diferente).

f. Organizar una experiencia didáctica integrando conocimientoscientíficos y tecnológicos, metodología de resolución de problemasy procedimientos propios del trabajo tecnológico.

g. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

2 No aplicado: No lo hizo antes ni ahora con este recurso didáctico.3 Incorporado: Integró la estrategia a sus clases a partir de la utilización del recurso didáctico propuesto.

La puesta en prácticaIIVV

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado

Inco

rpor

ado

3.2.2. Desarrollo de la estrategia didáctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

h. Encuadrar la tarea a partir de la formulación de uno (o varios)problemas.

i. Explicitar consignas de trabajo que plantean una situación pro-blemática.

j. Organizar las actividades de aprendizaje atendiendo a las etapaspropias de la resolución de problemas.

k. Utilizar técnicas de trabajo grupal.l. Promover el trabajo colaborativo y cooperativo.m. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado

Inco

rpor

ado

3.2.3. Aspectos cognitivos (proceso de aprendizaje de sus alumnos)

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

n. Estimular a sus alumnos en la búsqueda de información e investi-gación en torno al problema eje del material.

o. Promover la consulta a variadas fuentes de información.p. Rescatar, incorporar los aportes del grupo para identificar aspectos

o variables críticas del problema.q. Evaluar los conflictos cognitivos propios del proceso de aprendizaje.r. Detectar, evaluar, la comprensión asociativa.s. Promover la reflexión sobre las actividades realizadas y las estrate-

gias utilizadas en cada parte del proceso.t. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

4. Recurso didáctico:

4.1. Construcción del recurso didáctico

Tomando en cuenta la finalidad prevista en el material para el recurso didáctico (equipamien-to o software), le pedimos que nos indique si, a partir de la propuesta contenida en el mate-rial:

4.1.1. Utilizó:

VVLa puesta en práctica

a. Un equipo ya construido, según lapropuesta del material.

c. Otro que ya tenía disponible(de características similares).

b. Un software.

d. Ninguno.

Si su respuesta fue “d.” indíquenos la razón, por favor:

a. ¿Pudo seguir sin dificultades los procedimientos indicados en el “Manual deconstrucción”?

b. La secuencia indicada, ¿fue la adecuada para la construcción?

c. El grado de complejidad, ¿fue el apropiado para el nivel educativo a que sedirige el recurso?

d. Los contenidos científicos asociados, ¿son pertinentes para el desarrollo delrecurso propuesto?

e. Los contenidos tecnológicos asociados, ¿son pertinentes para el desarrollodel recurso propuesto?

f. Con sus alumnos, ¿construyó el recurso didáctico siguiendo el proceso y lametodología de resolución de problemas?

g. ¿Siguió todos los procedimientos propuestos para la construcción peroincorporó sus propios contenidos científicos y tecnológicos?

h. Por el contrario, ¿hizo adaptaciones en los procedimientos de construcciónpero mantuvo los mismos contenidos?

i. ¿Realizó la construcción siguiendo las actividades de aula propuestas en elmaterial?

j. ¿Diseñó sus propias experiencias en función de su grupo de alumnos?

¿Completó todas las etapas del proceso de construcción propuesta?

En caso negativo, indíquenos a qué fase llegó:

Sí No

La puesta en práctica

4.1.2. ¿Realizó todo el proceso de construcción del recurso didáctico con susalumnos? (Conteste este apartado en caso de que haya construido un equipoigual al propuesto. En caso contrario, pase al apartado 5 “Documentación”)

4.1.3. En caso de que su respuesta sea afirmativa, le pedimos que nos indique:

Sí No

Sí No

a. Planificación.

c. Construcción, armado.

b. Diseño en dos dimensiones.

d. Ensayo y control.

e. Superación de dificultades (evaluación del funcionamiento, siguiendo las indica-ciones y la lista de control que brinda el material).

f. Construcción de otro equipo que se adapta más a sus necesidades curriculares(Si marcó esta alternativa, lo invitamos a responder, directamente, el apartado 4.1.5.).

VVII

VVIIIILa puesta en práctica

4.1.4. Complete este ítem sólo si realizó el proceso de construcción del equipo siguiendo losprocedimientos indicados en el Manual. Si no fue así, lo invitamos a responder elapartado 4.1.5.

Acerca de los materiales, herramientas e instrumentos:

a. La especificación de los materiales para la construcción, ¿fue suficiente paraconseguirlos?

b. ¿Utilizó los mismos materiales (en calidad y tipificación) indicados en ladocumentación?

c. ¿Reemplazó materiales, instrumentos, componentes, piezas, etc., sin alterarel resultado final previsto en el material?

d. La especificación de las herramientas a utilizar, ¿le resultó adecuada?

e. La cantidad de herramientas indicadas, ¿fue la necesaria?

f. Los instrumentos, ¿estuvieron bien especificados?

g. El tipo y cantidad de instrumentos, ¿fueron los adecuados para armar elrecurso didáctico?

Sí No

4.1.5. En caso de que usted haya construido un recurso didáctico diferente al propuesto porel material de capacitación, le pedimos que nos indique si la razón fue:

a. El propuesto no se ajustaba a susnecesidades curriculares.

c. No pudo interpretar el manual deconstrucción.

b. No pudo conseguir los materi-ales o instrumentos indicados.

d. Otra (Por favor, especifíquela).

La puesta en práctica

4.1.6. ¿Qué características específicas destacaría en este recurso didáctico diferente al pro-puesto por el material, que sus alumnos han construido. (Marque todas las opcionesque considere necesarias):

a. Se ajusta mejor a los contenidoscurriculares que necesita trabajar.

c.

b. Es más económico.

d. Es más adaptable(a diversos usos).

e. Otra (Por favor, especifique):

Permite su reutilización(mediante el desarme y armado, enfunción de necesidades didácticas).

Descripción del recurso didáctico construido:f.

Indique las principales diferencias con el equipo propuesto(estructurales, funcionales, didácticas):

g.

VVIIIIII

La puesta en práctica

a. Aprovechando todo el proceso y lasecuencia de construcción pro-puestos en el material.

c.

b. Aplicándolo (como algo ya comple-to) a la solución de problemas dife-rentes al propuesto en el material.

d. Otra (Por favor, especifique):

Utilizándolo como un sistema tecnológico (ya construido) en las funciones paralas que está pensado (manejo de las variables, control de operaciones, etc.).

4.2. Utilización del recurso didáctico

4.2.1. ¿Cómo utilizó el recurso didáctico (hecho por usted o ya construido), en las experien-cias didácticas que concretó? (Puede marcar todas las opciones que crea necesarias)

IIXX

La puesta en práctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, este recurso didáctico lepermitió a usted, como docente:

a. Integrar contenidos científicos y tecnológicos en la solución de situa-ciones problemáticas de carácter tecnológico.

b. Diseñar situaciones de enseñanza y de aprendizaje centradas en laresolución de problemas tecnológicos.

c. Planificar y promover en sus alumnos la organización del trabajo(planificación y secuenciación de tareas), según el proceso tecnológico.

d. Favorecer la identificación de aspectos o variables críticas de unasituación problemática.

e. Organizar las actividades de manera que facilite la toma de decisionespor parte de los alumnos (determinación y selección de alternativas,opciones de diseño, materiales, etc.).

f. Organizar la actividad de sus alumnos en función de solucionesdiversas a los problemas planteados.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

4

Otro

5

4.2.2. Ya sea que haya desarrollado el recurso didáctico con sus alumnos según las especifi-caciones del material, ya sea que haya construido otro diferente o que haya utilizadoun equipo ya construido, en relación con las actividades que usted venía realizando,la utilización del recurso didáctico propuesto por el material le permitió (seleccione laopción que coincida con sus experiencias):

g. Agregue otras que usted considere haber logrado de una mejor manera con este recursodidáctico

4 NA: No aplicable; es una actividad que no realizó antes ni ahora.5 Otro: Recuerde utilizar esta opción para indicar que agregará comentarios al final de este sector de la tabla.

XX

La puesta en práctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, este recurso le permitió alos alumnos (habilidades intelectuales):

Capacidad de planificar

h. Identificar variables o aspectos fundamentales de un problema tec-nológico.

i. Organizar su trabajo en etapas (identificar y seguir la secuencia deoperaciones de un proceso).

j. Ejecutar las actividades en los plazos o etapas previstas.

k. Seleccionar materiales, herramientas y piezas, de acuerdo con lasnecesidades del diseño.

l. Anticipar y resolver dificultades que podrían surgir en el proceso.

m. Prever puntos críticos de todo el proceso.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

n. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

XXII

La puesta en práctica

Capacidad para tomar decisiones

o. Analizar alternativas en función de un problema.

p. Seleccionar alternativas en función de las restricciones planteadasen el problema, o en el contexto de enseñanza y de aprendizaje.

q. Adecuar la propuesta para la solución del problema planteado.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

r. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

XXIIII

La puesta en práctica

Capacidad de aplicar y transferir

s. Interrelacionar los datos, técnicas y procedimientos en el diseño dela solución.

t. Utilizar técnicas de representación adecuadas al equipo que seconstruye o en el ya construido que se utiliza.

u. Integrar los conocimientos científicos y tecnológicos en losmomentos pertinentes para el diseño de la solución.

v. Relacionar, ensamblar componentes en la secuencia adecuada.

w. Utilizar de manera correcta la simbología y los lenguajes propios dela tecnología (representación gráfica, simbólica, etc.).

x. Transferir conocimientos científicos y tecnológicos en otras activi-dades similares.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

y. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

Otro (Por favor, exprese aquí los comentarios que tenga, identificando el ítem con la letra quecorresponda):

XXIIIIII

La puesta en práctica

5. Documentación (Material teórico, manual de procedimientos y propuestas didácticas):

5.1. ¿Cómo calificaría los aportes del material recibido (encuadre y desarrollo teórico, y expe-riencias propuestas para el aula)?

a. Por su potencialidad didáctica (sugerencias, propuestas de trabajo en elaula, papel motivador, etc.).

b. Para sus necesidades curriculares (desarrollo de los contenidos y experien-cias previstas en su planificación).

c. Para organizar, planificar, concretar experiencias didácticas relacionadascon problemas de Educación Tecnológica.

d. Para renovar, actualizar, ampliar (subraye el que se ajusta más a su expe-riencia) los contenidos que desarrolla en su área/ disciplina.

e. Para trabajar conocimientos científicos y tecnológicos de manera asociadaa un problema tecnológico.

f. Para organizar experiencias de aprendizaje en torno a la utilización derecursos didácticos.

g. Para utilizar un recurso didáctico en el marco de experiencias didácticasorganizadas en función de la resolución de problemas.

h. Para integrar mejor contenidos científicos y tecnológicos en la soluciónde problemas de carácter tecnológico.

i. Para estimular la generación creativa de otros recursos didácticos.

MV6

V PV

Otras (Especifíquelas, por favor)

6 Escala= MV: Muy valioso / V: Valioso / PV: Poco valioso

XXIIVV

Sí OtroNo

La puesta en práctica

5.2. Manual de procedimientos para la construcción y el funcionamientodel recurso didáctico

En caso de que haya seguido los procedimientos contenidos en el Manual (ya sea para hacerun equipo igual o uno diferente al propuesto), le pedimos nos indique si:

a. ¿Pudo seguir todos los procedimientos descriptos, sin dificultad?

b. ¿La secuencia descripta le resultó la adecuada?

c. ¿La secuencia establecida le planteó alternativas según algún crite-rio (disponibilidad de los materiales, trabajo de contenidos especí-ficos, etc.)?

d. ¿La finalidad (para qué sirve) del equipo está indicada con clari-dad?

e. ¿Se establecen cuáles son los contenidos (científicos o tecnológicos)que se asocian al equipo a construir?

f. ¿Se determina la relación entre conocimientos implicados, proce-dimientos a seguir, materiales a utilizar y experiencias posibles derealizar?

g. ¿Considera que la relación anterior es pertinente (es la que corres-ponde) para la construcción que se propone?

h. ¿La descripción de los procedimientos le facilitaron la organizaciónde las experiencias de trabajo con sus alumnos?

i. ¿Pudo seguir las indicaciones para la puesta en funcionamiento?

j. ¿Todas las indicaciones para el uso son claras?

Otro (identifique con la letra que corresponda el ítem sobre el que hace observaciones)

Por favor, fundamente sus respuestas negativas o agregue los comentarios que crea pertinentes(identifique el ítem a que se refiere):

XXVV

La puesta en práctica

6. Otras características del recurso didáctico:

6.1. Constructivas (Por favor, conteste sólo si realizó el proceso de construcción). Indique siel proceso de construcción reúne las siguientes características:

a. Simplicidad.. Es sencillo de construir por parte de los alumnos.

b. Economía. Es posible hacerlo con materiales de bajo costo.

c. Compatibilidad. Todos los componentes, bloques y sistemas permiten serintegrados entre sí.

d. Acoplabilidad. Puede ser unido o combinado con otros recursos didácticos.

e. Sencillez. Permite combinar diferentes tipos de materiales (madera, cartón,plástico, otros similares).

f. Facilidad de armado y desarmado. Permite, sencillamente, realizar pruebas,correcciones, incorporación de nuevas funciones, etc.

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué (Por favor, identifique sucomentario con la letra del rasgo aludido):

XXVVII

La puesta en práctica

6.2. Técnicas (Por favor, complete tanto si construyó el equipo como si utilizó uno ya cons-truido)

a. Portabilidad. Puede ser utilizado en el taller, aula, laboratorio.

b. Modularidad. Puede ser adaptado a diversos usos; para trabajar diversos con-tenidos curriculares o para realizar diferentes experiencias didácticas; paraaprendizaje, demostraciones, análisis, etc.

c. Reutilización. Posee partes, componentes, bloques o subsistemas que puedenser desmontados para volver a su estado original, y usados en sí mismos o enforma independiente.

d. Incrementabilidad. Puede complejizarse agregando piezas o completando elsistema para mejorar su funcionalidad, rendimiento, precisión o calidad.

e. Aplicabilidad múltiple. Como sistema tecnológico, permite que usted selec-cione las variables con las que desea trabajar (algunas de las que maneja el sis-tema, todas las previstas o agregar otras).

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué, identificando su comentariocon la letra correspondiente:

XXVVIIII

La puesta en práctica

6.3. Didácticas (Por favor, complete tanto si construyó el equipo como si utilizó uno yaconstruido)

a. Congruencia. Tiene relación con los testimonios de realidad incluidos en elmódulo de capacitación.

b. Pertinencia. Los componentes, bloques funcionales y sistemas son adecuadospara el trabajo con los contenidos curriculares de la educación técnico-profe-sional.

c. Integración. Posibilita el tratamiento asociado de los conocimientos científicosy tecnológicos propuestos en el material.

d. Escalabilidad. Es posible utilizarlo con proyectos o problemas con diferentesniveles de complejidad.

e. Complejidad creciente. Las soluciones alcanzadas para una parte del proble-ma, sirven de base para las siguientes o permite que, agregando componentes,sea utilizado como solución a problemas más complejos.

f. Adaptabilidad. Permite su adaptación a soluciones diversas en torno a lasproblemáticas planteadas.

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué, identificándola con la letracorrespondiente:

XXVVIIIIII

La puesta en práctica

7. Otras características del material teórico:

¿Cómo calificaría el diseño del módulo escrito (desarrollo de contenidos científicos y tec-nológicos, y propuestas de experiencias didácticas)?

a. Formato gráfico del material (distribución del contenido, márgenes, dis-tribución de texto e imágenes, inserción de gráficos, diseño gráfico glo-bal, etc.).

b. Lenguaje utilizado (claridad, adecuación al destinatario).

c. Organización (secuencia entre cada parte).

d. Adecuación al destinatario (evidencia que se toma en cuenta que es unmaterial para ser trabajado en un ámbito escolar).

e. Pertinencia de los conocimientos científicos con las problemáticasplanteadas.

f. Pertinencia de los conocimientos tecnológicos con las problemáticasplanteadas.

g. Vinculación (pertinencia) del recurso didáctico que propone con lassituaciones didácticas planteadas.

h. Congruencia (vinculación) de los contenidos propuestos con el recursodidáctico.

i. Aporte metodológico para enriquecer sus estrategias didácticas.

j. Aporte teórico (en general) para su trabajo docente.

k. Valor motivador para el trabajo con sus alumnos.

l. Valor orientador para generar sus propios recursos didácticos.

m. Concepción innovadora para el trabajo didáctico en la educación técni-co-profesional.

MB7

B MR

Si marcó la opción “Malo”, le pedimos que nos explique por qué:

7 Escala= MB: Muy bueno / B: Bueno / R: Regular / M: Malo

XXIIXX

La puesta en práctica

8. Propuestas o nuevas ideas:

Tanto para los autores de este material, como para el CeNET como institución responsablede su elaboración y distribución, una de las finalidades más importantes es suscitar en loseducadores nuevas ideas, aplicaciones o propuestas creativas a partir de la lectura o el traba-jo con el módulo.

En función de ello, le solicitamos que nos indique:

Si a partir del módulo (contenido teórico y recurso didáctico) usted, en su calidad de(marque todas las opciones que correspondan):

a. docente a cargo de un grupo de alumnos

c. responsable de la asignatura:

b. directivo

d. lector del material

e. otro (especifique):

ha generado nuevas ideas o propuestas:

Respecto de los contenidos (independientemente del recurso didáctico):

a. Organización de su asignatura.

b. Contenidos científicos y tecnológicos (formas de asociarlos, ampliarlos,desarrollarlos, etc.)

c. Planificación de las experiencias didácticas.

d. Trabajo con resolución de problemas.

Sí No

XXXX

La puesta en práctica

Otras (Por favor, especifique en qué ámbitos ligados con los contenidos ha generado estasnuevas ideas o propuestas):

Si su respuesta fue afirmativa le pedimos que la amplíe:

XXXXII

La puesta en práctica

En relación con el recurso didáctico. Le pedimos que nos relate (libremente) las nuevas ideaso propuestas que el trabajo con este material le ha suscitado:

XXXXIIII

Sí

La puesta en práctica

No

En caso negativo, por favor, indíquenos por qué:

¿Puso en práctica alguna de estas ideas o propuestas?

¿Cuál/es?

XXXXIIIIII

Títulos en preparación de la serie “Desarrollo de contenidos”.

• Colección: Tecnología química en industrias de procesos

• El aire como materia prima

• El azufre como materia prima

• Los minerales como materia prima –bauxita y minerales de hierro

• Colección: Construcciones

• Construcción de edificios. Cómo enseñarla a través de la resoluciónde problemas

• Construcciones en hormigón armado: tecnología, diseño estructuraly dimensionamiento

• Colección: Telecomunicaciones

• Técnicas de transmisión banda base aplicadas a redes LAN y WAN

• Cálculo de enlaces alámbricos

• Colección: Materiales

• Fundamentos y ensayos en materiales metálicos

• Colección: Tecnología en herramientas

• Historial de las herramientas de corte

• Diseño y fabricación de herramientas de corte

• Colección: Electricidad, electrónica y sistemas de control

• Instalaciones eléctricas

• Familia TTL (Lógica transistor-transistor)

• Familia lógica CMOS