DGETI SElT SEP

CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACIÓN DOCENTE EN MECATR~NIC A

CNAD-CENIDET

TRABAJO RECEPCIONAL

ROBOT SCARA DE CUATRO GRADOS DE LIBERTAD

Prototipo Mecatrónico

. . Que presentan: Para obtener el reconocimiento de especialista en'hgeniería Mecatrónica

SUBESPECIALIDAD MÁQUINAS: Ing. Javier Bernardo Yedra Díaz Ing. Leopoldo Garcia Pérez

I UBESPECIALIDAD CONTROL: g. Reynaldo Hidalgo López g. Victor Miguel Rosas Cortes g. Aureiio Caraza Navarro

ASESORES: Control: ing. Ricardo Bautista Quintero Máquinas: Ing. Rubén Góngora Corte

Di mbre2002

México. D.F. a 27 de enero del 2003.

AUTORIZACIÓN DE IMPRESIÓN DEL TRABAJO KECEPCIONAL

C.C Aurelio Caraza Navarro Reynaldo Hidalgo López Victor Miguel Rosas Cortes Leopoldo García Pérez Javier Bernardo Yedra Diaz

Docentes en formación de la 13” Gen. P R E S E N T E S .

Una vez que ha sido revisado el informe académico elaborado como Trabajo Recepcional del Proyecto Mecatrónico titulado “Robot Scara de 4GL”, por los Directores de Proyecto y Revisores de las dos áreas y al no encontrar errores en los aspectos técnicos, en la estructura de los contenidos y en la redacción de cada uno de los apartados que lo integran, se ha determinado que el informe cumple con los aspectos necesarios para que pueda imprimirse de forma definitiva.

A T E N T A M E N T E

’P

Ine. Ruben Ganiel Gongora Corte

SEP-DGETI CNAD-CENIDET

Especialidad Ingeniería Mecatrdnica

INDICE CONTENIDO

PÁG I NA ....................... ................. .............

........................................ .................. ......................

CAPITULO 1: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1 . I . Reconocimiento de .......................... 1.2. Análisis de los Requerimientos 1.3. Estudio de Posibilidades ..... 1.4. Marco Teórico ......... .......................................... 1.5 Meta de Diseño ....... ................................

...................................... ...........................................

CAPITULO 2: DISEÑO DEL SISTEMA MECÁNICO

2.1. Proceso del diseño Mecánico del prototipo ................................ 2.2. Bosquejo de los componentes ............ 2.3. Memoria de Cálculo ................................................................... ............

2.3.1. Cálculo del torque del Motor 1 ..... 2.3.2. Cálculo del torque del Motor 2 ....... 2.3.3. Cálculo del torque del Motor 3 ........................... 2.3.4. Selección de las bandas de tran

I Ill IV

1 2 3 5 11

12 13 16 16 18 19 19

2.4. Diseño de Detalle ............... .................................... 2.4.1. Acotación Funcional .........................

2.4.3. Principio .......................................... 2.4.4. Método ....................... 2.4.5. Ajustes ........................................................ 2.4.6. Desarrollo .......................................

............................... 2.5.1. Centro de Maquinado MORI.SElKl .........................

2.4.2. Sistema IS0 ............ ......................... ....................... 21 . . . ....................... .........................

2.5. Proceso de Fabricación ..................

2.5.2. Manufactura en Torno HARRISON ..........................

CAPITULO 3: DESARROLLO ELECTRONIC0 DEL PROTOTIPO

3.1. Diagramas de bloques del sistema electrónic 3.2. Diseño del Servo Amplificador ................................

3.2.2. Conversión de la señal Analógica-Di 3.2.3. Modulador ancho de pulso ...............

3.2.1. Adaptación de la señal de Control ......

Robot SCARA D4cima Tercera Generaci6n

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Especialidad Ingenieria Mecalr6nica

3.2.3.1. Generació 3.2.4. Etapa de potencia.

3.3. Diseño del sistema del M 3.3.1 . Motor a Pasos .._._.. 3.3.2. Tarjeta de Motor

3.4. Diseño del sistema Motor 3.4.1. Servo controlador de RC 3.4.2 Tarjeta para el M

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5. Adquisición de datos ......

3.5.1. Encoders ........... 3.5.2. Tarjeta Electrónica para el Encoder ............................................... 3.5.3. Hardware del puerto paralelo ........................................................

56 57 59 59 60 61 61 64 65 65 66 67

CAPITULO 4: PROGRAMACIÓN DE CONTROL

4.1. Algoritmos de control del ROBOT tipo SCARA ......................................... 78 4.2. Programación de movimiento del ROBOT .................................................. 80 4.3. Funciones de interrupcion ............................................................................... 80

4.3.1. Funciones de interrupción: Adquisición de datos .......................... 81 4.3.2. Funciones de interrupción: Control ................................................. 83

.,

Conclusiones ......... .............................. ...................................... .. ................... ..... 89

Recomendaciones ............................................................................................ 90

Bibliografía .......................................................................................................... 91

Apéndices:

A) Lista de componentes y materiales B) Tarjetas de circuito impreso (PCB) C) Programas de los PlCS 16F84 D) Dibujos mecánicos E) Programas de CNC F) Tablas

Robot SCARA DBcima Tercera Generación

CNAD-CENIDET Especialidad Ingenieria Mecalrónica

SEP-DGETI

2.1 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.1 1 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 4.1

1 2 3.1 3.2 3.2 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.1 1 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

INDICE DE FIGURAS Diagrama de bloques del diseño de componentes Diagrama de bloques general Diagrama a bloques del servo amplificador Circuito adaptador de señal Convertidor digital analógico Modulador de ancho de pulso Diagrama a bloques del comparado Diagrama del PWM y dirección de giro del motor Diagrama de bloques de la tarjeta de motor a pasos Diagrama esquemático de la tarjeta del motor a pasos Diagrama de tiempo del tren de pulsos del servo motor RC Relación entre la duración de pulso y la dirección del motor Diagrama de bloques del circuito de la pinza Diagrama esquemático del motor C.D. de radio control Disposición de un encoder incremental Diagrama a bloques del encoder Diagrama esquemático del encoder Conector puerto paralelo Diagrama de bloques de la señales de datos y control Diagrama de flujo de la programación del encoder Diagrama de flujo de la programación del motor a pasos Diagrama esquemático del motor de radio control Algoritmo PID.

íNDlCE DE TABLAS Determinación del grado de importancia de los requerimientos Comparación de productos Numero binario de entrada y voltaje de salida Especificaciones del motor hombro-brazo Direccionamiento para cada nible Configuraciones del puerto paralelo estándar Registro de datos Registro de estado Registro de control Direcciones base en el BIOS Puerto paralelo 278 Puerto paralelo 378 Puerto paralelo 3BC Distribución de bits en el puerto de control Distribución de bits para el puerto de entrada Función lógica empleada en función TURN-ON Función lógica empleada en función TURN-OFF Señal de control u y el voltaje de salida

12 48 49 50 51 54 55 58 59 60 61 62 63 63 64 65 66 67 69 73 75 76 79

3 4

52 57 66 67 68 68 68 69 70 70 71 81 81 86 87 87

Robot S C A M Décima Tercera Generación

SEP-DGETI CNAD-CENIDET Especialidad Ingenieria Mecatrónica

INTRODUCC IÓN

El siguiente trabajo recepcional tiene la intención de dejar un testimonio escrito de cómo aplicamos los conocimientos adquiridos, en un año de estancia en el C.N.A.D, para la construcción de un prototipo didáctico al que llamaremos ROBOT SCARA DE CUATRO GRADOS DE LIBERTAD..

Un robot es un manipulador multifuncional reprogramable para mover materiales, partes, herramientas o dispositivos a través de movimientos programados para el desarrollo de diferentes tareas.

Dada la evolución tecnológica en el área industrial, es de primordial importancia que haya centros de capacitación y adiestramiento para subsanar la deficiencia de contar con técnicos que sean capaces de dar respuesta a los requerimientos de las empresas. Por lo tanto la D.G.E.T.I. se ha dado a la tarea de crear la especialidad en Mecatrónica; con la finalidad de formar técnicos especialistas en el área.

Como es una especialidad de nueva creación, se tiene la necesidad de tener equipos didácticos, que coadyuven a la formación de educandos del nivel medio superior. De lo anterior surge la necesidad de proponer el desarrollo de un equipo didáctico capaz de llamar el interés de los alumnos en la Mecatrónica; además de cubrir los objetivos de algunas de las asignaturas de la especialidad.

En los capítulos siguientes se presenta el desarrollo sistemático del prototipo:

En el capítulo uno se analiza el análisis de requerimientos, estudio de posibilidades, el marco teórico y las metas de diseño. '

En el capítulo dos se describe el cálculo, diseño, manufactura y ensamble del sistema mecánico.

En el capítulo tres se desarrollan' los elementos: electrónicos del robot: los diagramas a bloques del sistema y el diagrama esqqemático. Se utiliza software Protel 98 para diseñar las tarjetas del servo amplificador, la tarjeta del motor a pasos y la tarjeta para el motor CD de radio control. La programación del PIC 16F84 en el software MPLAB y su grabación en el software EPICWIN . Los PlCS son utilizados en las tarjetas de encoder, motor a pasos, motor cd de radio control. Además se explica el diseño de adquisición de datos.

En el capítulo cuatro se realizan. los algoritmos en el diagrama de flujo y el programa, éste último es codificado en el Lenguaje C para las posiciones y velocidades del robot tipo Scara.

Robot S C A M 1 Décima Tercera Generación

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En los Apéndices se encuentran las listas de componentes y materiales utilizados para la elaboración de este trabajo; los dibujos mecánicos, las tarjetas de los circuitos impresos y sus respectivos PCB, así como los programas de C.N.

Robot SCARA I I Dbcima Tercera Generación

CNAD-CENIDET Especialidad: lngenieria Mecatr6nica

SEP-DGETI

OBJETIVO GENERAL

DISENAR, MANUFACTURAR Y PROGRAMAR LOS MOVIMIENTOS DE UN ROBOT TIPO SCARA DE CUATRO GRADOS DE LIBERTAD ACCIONADO CON, SERVOMOTORES, MOTOR A PASOS, MOTOR DE CD DE RADIO CONTROL, Y CONTROLADO CON MICROCONTROLADORES; PARA UTILIZARLO COMO PROTOTIPO DIDÁCTICO.

Robot SCARA 111 Décima Tercera Generaci6n

SEP-DGETI CNAD-CENIDET EsDecialidad: Ingeniería Mecatrhica

El presente trabajo consiste en elaborar un robot tipo Scara que pueda ser reproducido y utilizado en los planteles como equipo didáctico, dejando a la creatividad de los maestros la elaboración de las prácticas y coadyuvar al mejor aprendizaje en las materias de la especialidad de Mecatrónica.

Se plantearon varias propuestas hasta concretar las características idóneas para proponer un robot, que permita de una manera sencilla la práctica, y que el alumno pueda desarrollar sus habilidades en la programación y mantenimiento y rediseño de un robot tipo Scara.

Unas de las ventajas del robot que es relativamente económico, otra ventaja es que al estudiar un sistema como este, el alumno pueda comprender la relación entre las Ingenierías Mecánica, Electrónica y Computación.

Este robot Scara permite una visión real de la operación de estos en la industria dentro de un proceso automatizado, ya que es fácil de programar dando por resultado que la operación sea amigable y de fácil aprendizaje al estudiante, aun sin tener conocimiento avanzado de lenguaje de programación.

Otros factores de beneficio importante para el alumno son: que es un equipo 100% mecatrónico, didáctico, sencillo de armar, fácil de operar y programar.

Además se ha realizado con la visión de proporcionar las bases teóricas prácticas que fundamenten la tarea docente a través del conocimiento y la aplicación de las técnicas encaminadas a elevar el grado de aprendizaje en el nivel medio superior de la educación tecnológica, obteniendo como resultado un prototipo de entrenamiento profesional.

Robot S C A M DBcirna Tercera Generaci6n

IV

CNAD-CENIDET Especialidad, Ingenieria Mecatrónica SEP-DGTI

CAPITULO 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

En este capítulo, se hace necesario dotar al alumno de las habilidades indispensables para tener acceso al conocimiento de la Mecatrónica, y una de las interacciones principales es el inducirlo en el conocimiento para que pueda plantear un problema, el análisis de requerimientos, estudio de posibilidades; así como, la historia y aplicaciones de un prototipo didáctico, capaz de desarrollar los conocimientos en diseño, control, programación, y metas de diseño.

1.1. REcONOC~M~ENTO DE LA NECESIDAD.

La naturaleza esencial de los programas de la carrera de Mecatrónica están en la necesidad de consolidar la congruencia entre la formación propedéutica y la tecnológica; esta congruencia, orientada a elevar la calidad de la educación en el sistema, busca armonizar los objetivos, 'procedimientos, políticas, metas y acciones de los planteles de la D.G.E.T.I.

El docente deberá tener siempre presente que debe transmitir a sus alumnos la reflexión de que la Mecatrónica está en desarrollo en nuestro país, lo cual implica conducir al hecho de que las innovaciones que todos los días derivan de las nuevas aportaciones cientificas y tecnológicas, deben ser dadas en el desarrollo de un prototipo didáctico.

Es necesario inculcar en el alumno una gran dosis de espíritu investigador, promover en él actitudes de observación que Io lleven a comprender y explicar la trascendencia de elaborar un prototipo didáctico mecatrónico como medio de aprendizaje. Para esto será necesario destacar repetidamente el hecho de que las metodologías que se apliquen en este trabajo, sirvan de instrumento valioso para mantener y generar conocimientos científicos y tecnológicos,

En el contexto de globalización, es imperativo que nuestro país adquiera mayor capacidad para participar en el avance científico y tecnológico y transformar esos conocimientos en aplicaciones Útiles, sobre todo en materia de innovación tecnológica.

Se integró un equipo de trabajo interdisciplinario, que tuvo como primera tarea convertir la necesidad en un problema y la comprensión del mismo.

Robot SCAR4 1 Décima Tercera Generación

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1.2. ANÁLISIS DE REQUERIMIENTOS: (Obligatorios, deseables)

Antes del análisis propio de requerimientos, el equipo de trabajo reconoce al cliente principal de este producto a estudiantes de medio superior de la carrera de Mecatrónica y afines; sin embargo, también se puede identificar como cliente secundario a los docentes de esta carrera, a directores y coordinadores del proyecto final del CENAD.

En este contexto, los requerimientos obligatorios de este producto son los siguientes:

a) Que sea mecatrónico. b) Se realice en ocho semanas. c) No exceda de $30,000.00 M.N. d) Didáctico. e) Control automático.

Y deseables

9 Que sea fácil de ensamblar. g) Ligero h) Fácil de controlar. i) Fácil de reproducir. j) Fácil mantenimiento. k) Estético

A continuación se detei-mina el grado de importancia de los requerimientos deseables con el fin de realizar una evaluación de lo que se puede cumplir con las propuestas planteadas de diversos prototipos.

Para esto se emplea una matriz en la cual se compara los requerimientos, una contra otra marcando con un signo de (+) al de mayor importancia y con un signo (-) al de menor importancia.

Estos requerimientos están dados en forma general; ya que ligero está ambiguo y relativa, para el caso podría precisar que su peso será de 10Kg

Robot SCARA 2 Décima Tercera Generación

CNAD-CENIDET i Especialidad Ingenieria Mecatronica SEP-DGTI

6

i TABLA 1. Determinación del grado de importancia de los requerimientos.

Después de haber determinado el grado de importancia de los requerimientos deseables del prototipo, se realiza la comparación entre los prototipos:

1.3. ESTUDIO DE POSIBILIDADES

El estudio de posibilidades es la evaluación de varias propuestas que dan solución al problema, permite conocer cuál de estas resulta ser la más óptima para las posibilidades y características del proyecto final. Las propuestas son dictadas por diferentes métodos entre otros está la lluvia de ideas, sin embargo en este caso fueron propuestas por la coordinación de proyecto final, las cuales se nombran a continuación:

o RobotSCARA. o MesaX-Y o F. A.

La ponderación de satisfacción es de la siguiente manera:

Satisface completamente el requerimiento = 9 Satisface medianamente el requerimiento = 6 Satisface poco el requerimiento = 3

Robot S C A W 3 Décima Tercera Generación

.. .. __ -. .. - . . I . . . . . ~ . . ... .. -

REQUERIMIENTOS

a b C

SEP-DGTI CNAD-CENIDET Especialidad: lngenieria Mecatrónica

Grado de Importancia PRODUCTO

ponderación SCARA ponderación MESA X- ponderación $.A. Y

18.18 9 I 163.62 9 1 163.62 9 1 163.62 10.9 6 I 64.40 3 1 32.7 3 132.7 12.72 ' 9 1 114.48 9 I 114.48 9 I 114.48

p e p 99 - i i 00) Décima

(Seg O0 - Jul 01) Décima

Con el resultado de esta matriz se obtuvo que el prototipo "Robot articulado de cuatro grados de libertad, tipo SCARA, con sewornotores" es el proyecto que satisface con mayor puntuación los requerimientos.

Las generaciones anteriores de becarios han venido desarrollando prototipos similares de Robots Scara. En la tabla 3 se enumeran los proyectos que trabajan bajo este sistema.

DOS Robot Scara

Uno Robot.Movil

Tabla 3. Antecedentes de prototipos Robot Scara'

(Sep O0 - Jul O 1 Décima primera

(Feb O 1 - Oic 01) Décima segunda (Sep O1 - JulO2)

GENERACION 1 No de prototipos I NOMBRE Sexta I Uno I Robot de 2 grados de libertad

Uno Robot Scara

Dos Robot Scara ~

(Sep 98 - Jul99) 1 I Octava I uno I RobotScara

' Serninano de proyecto final 13va. Generación, Centro de Actualización Docente en Mecatrónica: Agosto del 2002.

Robo1 S C A M Décima Tercera Generación

4

CNADCENIDET Especialidad Ingenieria Mecatr6nica

CEP-DGTI

XVlll SIGLO XIX

1801

1.4. MARCO TEÓRICO.

1

tamaño humano que ejecutaban piezas musicales. George Boole da a conocer el álgebra booleana, un sistema abstracto de postulados y símbolos aplicables a problemas de lógica y universalmente adaptada al uso de la computadora.

J. Jaquard inventó su telar, que era una máquina programable para la urdimbre. -

De forma general, la robótica se define como: El conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras mecánicas poli articulados, dotados de un determinado grado de inteligencia y destinados a la producción industrial o a la sustitución del hombre en muy diversas tareas. Un sistema robótica puede describirse, como aquel que es capaz de recibir información, de comprender su entorno a través del empleo de modelos, de formular y de ejecutar planes, y de controlar o supervisar su operación. La robótica es esencialmente pluridisciplinaria y se apoya en gran medida en los procesos de, la microelectrónica y de la informática, así como en los de nuevas disciplinas tales como el reconocimiento de patrones y de inteligencia artificial.

EL TÉRMINO ROBOT.

El origen del término “RoboYz proviene de la novela RUR (Robots Universales Russum) del autor Karel Capek, publicada en 1920 en Checoslovaquia, patria del autor. Esta obra trata sobre un brillante científico llamado Russum y su hijo, quienes desarrollan una sustancia química que es similar al protoplasma. Utilizan esta sustancia para fabricar robots, y sus planes consisten en que los robots sirvan a la clase humana de forma obediente para realizar todos los trabajos físicos. El argumento experimenta un giro desagradable cuando los robots perfectos comienzan a no cumplir con su papel de servidores y se revelan contra los dueños, destruyendo a toda la humanidad. Robot es una derivación del término checo robota, que, al igual que en ruso, significa ”servidumbre o trabajador forzado”, cuando se tradujo al inglés se convirtió en robot.

LA ROBÓTICA DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA HISTORIA:

A continuación se da a conocer la siguiente tabla’ histórica del desarrollo de la robótica, la cual se remonta a la antigüedad, con mitos de seres mecánicos vivientes, pasando por las cornputadoras, y hasta el concepto de inteligencia artificial.

FECHA I DESARROLLO SIGLO I A mediados de este sido J.Vaucanson construvo varias muñecas mecánicas de

SEP-DGTI

1805 1868 1886

1892

1912 1930

1936

1938

1938

. CNAD-CENIDET

Espeaalidad Ingenieria Mecalrónica

H. Maillardet construyó una muñeca mecánica capaz de hacer dibujos. James Clark Maxwell, hace el primer estudio sistemático de realimentación. Herman Jollerith, inventó un sistema electromecánico de tarjetas perforadas para tratar el censo. En los Estados Unidos, Seward Babbitt diseño una grúa motorizada con agarradera para introducir barras a un horno. Leonardo Torres Quevedo, construye una máquina electrónica capaz de jugar ajedrez. Vannever Bish inventa, el analizador diferencial, el primer ordenador analógico que resolvia ecuaciones diferenciales. Alan Turing propuso el concepto de la máquina Turing. El concepto de inteligenciz artificial es fuertemente discutido en circulos filosóficos. Los Americanos Willard Pollard y Harold Roselund diseño una máquina de pinturz atomizada programable para la compañia DeVilbiss. Claude E. Shanon demostró, cómo las operaciones Ióaicas corresDondian a circuitos de

. - .-

1941

1943

~ ~ ~~ ~~ .. - I dos estados (abiertolcerrado). I El laboratorio de servomecanismos del MT sienta las bases, entre 1939 y1945, del 1939

Isaac Asimov escribió una serie de novelas sobre robots. El acuñó la palabra robótica

:. Presper Eckerf y John W. Mauchly crean.el ENAC, entre 1943 y 1946, un ordenador ara la ciencia del estudio de los robots.

y1945 l+Vcent Atanosoff, crea el compLtador d<ita. electrónico, entre 1540 y 1942 1943

control oe realimentgcignqara mecansmos oe2 ig ve.ocidad

1945

1946

automáticamente. La construcción de la primera computadora, ENAC. Esta consiste de 30 unidades separadas, más la unidad de potencia y enfriado por aire forzado y un peso arriba de 30 toneladas. Esta tiene 19,000 tubos de vacío. 1,500 relays, y cientos de miles de resistencias, capacitores e inductores consumiendo aproximadamente 200 kilowatts de potencia eléctrica. Ejecutaba cálculos rápidos de disparos y mapas de bombardeo para la armada El inventor americano G. C. Devol desarrollo un dispositivo controlador que podia registrar señales eléctricas por .medios magnéticos y reproducirlas para accionar una

1946 1944

I que trata operaciones numéricas. I Howard Aiken crea para IBM, el MARK I, una calculadora de secuencia controlada

1947 1948

1948

1947 1949 1950

1951

1952

su primer problema en M.I.T. La fundación Josiah Macy, convoca la primera conferencia de cibernética. Norbet Wiener publicó "Cybernetics". Un libro que describe el concepto de comunicaciones y control en sistema electrónico, mecánico y biológico. Los laboratorios telefónicos Bell, inventan el transistor, un componente electrónico que desplaza en poco tiempo a las válvulas; Los laboratorios servo mecánicos MIT desarrollan entre 1947 y 1953 la primer memoria magnética. Aparece el primer ordenador controlado por cinta de papel. NCR, y entre 1954 y 1957, lanza el primer ordenador transistorizado. Trabajo de desarrollo con teleoperadores (manipuladores de control remoto) para manejar materiales radioactivos. Patente emitidos en Estados Unidos por Gotees (1954) y Bergsland (1958). Una máquina prototipo de control numérico fue objeto de demostración en el Instituto tecnológico de Massachussets después de varios años de desarrollo. Un lenguaje de programación de piezas denominado APT. (Automatically Programmed Tooling) se

I máquina mecánica. I El concepto de un programa almacenado (Von Newman) y programación genérica de 1946 I computadoras. La primer computadora de propósito general, Dubbed Whirlwind resuelve

Robot S C A M 6 Decima Tercera Generación

CNAD-CENIDET CcD-ncri

1954

1955

-y" . . Especialidad: Ingenieria Mecatr6nica

. .

Patente emitida en 1957. G.C. Devol desarrolla diseños para transferencia de articulos programada. Patente emitida en Estados Unidos para et diseño en 1961. Denavit v Hartenbera desarrollan h a teoria de matrices de transformación homogénea

~~ 1 desarrollo posteriormente y se publicó en 1961. 1 El inventor británico C.W. Kenward solifitó su patente para el diseño de un robot. 1954

1959

1960

1961

para moAeiar la c inek t ica direct4 de manipulación de robots. Se introdujo el primer robot comercial po i Planet Corporation; estaba controlado por interruptores de fin de carrera. Devolt junto con Joseph F. Engelberger instalaron su primera máquina "Unimate" en la fábrica de General Motors de Terjtron. Nueva Jersey. Utilizaron los principios de control numérico para el control de manipuladory era un robot de transmisión hidráulica. Un robot "Unimate" se instaló en la Ford Motor Company para atender una maquina de

1

1966 1968

I fundición de troqueles. I 1964 I Laboratorios de investigación de ihteligencia artificial son operados en mayor número de

universidades en el mundo. Trallfa, una firma noruega, constrdyó e instaló un robot de pintura por pulverización. [I] Un robot móvil llamado "Shakey" se desarrollo en SRI (Standford Research Institute),

.

1971

1971 1972 1973

estaba provisto de censores así como una cámara de visión y censores táctiles y podía desplazarse por el suelo. El "Standford Arm", un pequeno brazo de robot de accionamiento eléctrico. se desarrollo en la universidad de Standford. Aparece el primer microcomputador de uso general, gracias a Intel Corporation. Aparece la primera empresa que se dedica exclusivamente a Robótica: Unimation, Inc. Se desarrolló en SRI el primer lenguaje de programación de robots del tipo de computadora para investigación con la denominación WARE. Fue seguido por el lenguaje AL en 1974. Los dos lenguajes se desarrollaron posteriormente al lenguaje VAL comercial para Unimation por Victor Scheinman y Bruce

I Simano. 1 La firma sueca ASEA introdujo el robot lrb6 de accionamiento completamente eléctrico. I Kawasaki, bajo la licencia de Unimation. instaló un robot para soldadura Dor arco Dara

1974 1974

1974 1975

estructuras de motocicleta. Cinccinati Milacron introdujo el robot " T 3 con control por computadora. El robot "Sigma" de olivetti se utilizó en operaciones de montaje, una de las primeras

1976

1978

1978

1979

1980s

1980

Robo1 SCARA Decirna Tercera Generacibn

aplicaciones de la robótica al montaje. Un dispositivo, de Remopte Center Compliance (RCC) para la inserción de piezas en la linea de montaje se desarrolló en los laboratorios Charles Stark. El robot "T3" de Cincinnati Milacron se adaptó y programó para realizar operaciones de taladro y circulación de materiales en componentes de aviación, bajo el patrocinio de Air Force C A M (Integrated Computer Aided Manufacturing). Se introdujo el robot "PUMA (Programmable Universal Machine for Assambly) para tareas de montaje por Unimation. basándose en diseños obtenidos en un estudio de la General Motors. Desarrollo del robot tipo SCARA (Selective Compliance Arm for Robotic Assambly) en la universidad de Yamanashi en Japón para montaje. En los 80s. El robot industrial entra en una fase de rápido crecimiento. Muchas industrias introducen cursos y programación en robótica. Los cursos de robótica se extienden a través de las facultades de sistemas computacionales, ingeniería mecánica y eléctrica. Un sistema robótico de captación de recipientes fue objeto de demostración en la Universidad de Rhode Island. con el empleo de visión de máquina. El sistema era capaz de captar piezas en orientaciones aleatorias y posiciones fuera de un recipiente.

i

SEP-DGTI CNAD-CENIDET Especialidad Ingenieria Mecatrónica

1983

~ 1981 I Se desarrolló en la Universidad de Cornegie - Mellon un robot de impulsión directa. 1

utiliza un brazo construido por tres d'ispositivos de desplazamiento ortogonal. El lenguaje de programación del robot fue AML. Informe emitido por la investigación en Westinghouse Corp. Bajo el patrocinio de National Science Foundation sobre un sistema de montaje programable adaptable (APAS), un proyecto piloto para una linea de montaje automatizada flexible con el

1 Utilizaba motores eléctricos situados en:las articulaciones del manipulador. [i] I IBM introdujo el robot RS-1 para montaie. Se trata de un robot de estructura de caia aue 1982

1990- 1995

producen unidades industriales bien desarrolladas. La investigación en la robótica inicia una lucha con la ventaja de sensado y control por realimentación de sistemas robóticos. Los sistemas de control por servo-visión son

1 empleo de robots. 1 Robot "8". La operación tipica de estos sistemas permite que se desarrollen programas 1984

2000

2002

I de robots utilizando gráficos interactivos en una computadora personal y luego se 1

crecimiento de comiañias de investigación y desarrollo de la memiria al punto que se implementan estrategias de retroalimentación. Se enfrenta el problema de la interacción robot-humano. Los principales futuros empresarios en el mundo de la robótica y automatización atienden un curso en robótica en la ANU. facultad de ingeniería y tecnologia de la información.

I cargaban en el robot. I ABB de Suiza adquieren "Cincinnati Milacron". La mayoria de los peaueños robots 1990

1 desarrollados El desarro lo es rectr,ngidopor los limites de la compLlacion I I i1995-IApl ic&Ges emerqentes e ñ peqLeGs rooots mó7ies dan iuqar a Jn s e i h i i d

Robo1 S C A M Décima Tercera Generaci6n

.~

CNAD-CENIDET C C D "PT, .,LT."U I I

Especialidad: lngenieria Mecatrónica

¿Qué es la Robótica en nuestros' días?

La robótica en nuestros días es una nueva tecnología, que surgió como tal aproximadamente hacia el año 1960.

Podemos contemplar la robótica como una ciencia que aunque se han conseguido grandes avances todavía ofrece un. amplio campo para el desarrollo y la innovación y es precisamente este aspecto el que motiva a muchos investigadores y aficionados a los robots a seguir adelante planteando cada vez robots más evolucionados.

La Robótica es una tecnología multidisciplinaria, ya que hace uso de los recursos que le proporcionan otras ciencias, ya que en el proceso de diseño y construcción de un robot intervienen muchos campos pertenecientes a otras ramas de la ciencia, como:

Mecánica Informática

Electrónica Matemática

La Robótica brinda a investigadores y aficionados un vasto y variado campo de trabajo, lleno de objetivos y en estado inicial de desarrollo.

ROBOTS Y CIENCIA-FICCIÓN: ISSAC ASIMOV:

Entre los escritores de ciencia ficción, Isaac Asimov construyó con varias narraciones relativas a robots, comenzó en 1939, a él se atribuye el acuñamiento del término Robótica, como se le conoce actualmente. La imagen de robot que aparece en su obra es el de una máquina bien diseñada y con una seguridad garantizada que actúa de acuerdo con tres principios.

Estos principios fueron denominados por Asimov las Tres Leyes de la Robótica, y son:

Un robot no puede actuar contra un ser humano o, mediante la inacción, que

Un robot debe de obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, salvo

Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que esté en conflicto

Consecuentemente todos los robots de Asimov son fieles sirvientes del ser humano, de ésta forma su actitud contraviene a la de Capek.

Robot CCARA 9 Decima Tercera GeneraoOn

un ser humano sufra daños.

que estén en conflictos con la primera ley.

con las dos primeras leyes.

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SEP-DGTI

APLICACIONES ACTUALES DE LA ROBÓTICA

Los robots son utilizados en una diversidad de aplicaciones, desde robots tortugas en los salones de clases, robots soldadores en la industria automotriz, hasta brazos teleoperador en el trasbordador espacial.

Cada robót lleva consigo su problemática propia y sus soluciones afines, no obstante que mucha gente considera'que la automatización de procesos a través de robots está en sus inicios, es un hecho innegable que la introducción de la tecnologia robótica en la industria, ya ha causado un gran impacto. En este sentido la industria automotriz desempeña un papel preponderante.

Es necesario hacer mención de los problemas de tipo social, económicos e incluso politico, que puede generar una mala orientación de robotización de la industria. Se hace indispensable que la planificación de los recursos humanos, tecnológicos y financieros se realice de una manera inteligente.

Por el contrario la Robótica contribuyó en gran medida al incremento del empleo. ¿Pero, como se puede hacer esto? AI automatizar los procesos en máquinas más flexibles, reduce el costo de maquinaria, y se produce una variedad de productos sin necesidad de realizar cambios importantes en la forma de fabricación de los mismos.

Esto origina una gran cantidad de empresas) lo que provoca la descentralización de la industria.

empresas familiares (micro y pequeñas

EDUCACI~N Y ROB~TICA:

Los robots están apareciendo en los salones de clases de tres diferentes formas: Primero, los programas educacionales utilizan la simulación de control de robots como un medio de enseñanza. Un ejemplo palpable es la utilización del lenguaje de programación del robot Karel, el cual es un subconjunto de Pascal; este es utilizado por la introducción a la enseñanza de la programación.

El segundo, y de uso más común, es el uso del robot tortuga en conjunción con el lenguaje LOGO para enseñar ciencias computacionales. LOGO fue creado con la intención de proporcionar al estudiante un medio natural y divertido en el aprendizaje de las matemáticas.

En tercer lugar está el uso de los robots en los salones.de clases. Una serie de manipuladores de bajo costo, robots móviles, y sistemas completos han sido desarrollados para su utilización en los laboratorios educacionales. Debido a su bajo costo muchos de estos sistemas no poseen una fiabilidad en su sistema

Robot SCARA 10 DBcirna Tercera Generación

SEP-DGTI CNAD-CENIDET Especialidad Ingenieria Mecalrbnica

mecánico, tienen poca exactitud, no existen los sensores y en su mayoría carecen de software.

1.5. META DE DISENO.

Se expresan a continuación las especificaciones que debe tener el robot, de acuerdo al análisis de los requerimientos vistos con anterioridad:

O La pieza que moverá el robot, será de forma prismática rectangular de 18 a 25 mm de espesor.

o Mecanismo de sujeción (garra) de la pieza movido por servomotor de radio control.

o Mecanismo para levantar la pieza. o Determinación del área de trabajo a 180" o Desplazamiento sobre el eje " Z entre un rango de 60 a 80 mm. o El rango de velocidad por articulación de 5.236 radls y con una aceleración

angular de 20.944 radls2. o El rango de resolución del eje " Z deberá ser de O a 0.02 mm. o La altura máxima del robot de aproximadamente 500 mm. o La pieza a mover será manipulada a la mitad de su altura, la cual será

referenciada el eje 0.00 (a ras de la base del robot). o La pieza a mover tendrá una posición inicial de O" (paralelo al eje "X) ;

siendo su posición final de giro de 180" máximo con respecto al eje " X . o El peso total máximo del prototipo de aproximadamente 15 Kg. o Los grados de libertad serán de cuatro. o Presupuesto máximo a ejercer $30,000.00 M.N. o La fecha de entrega del trabajo recepcional y término de proyecto será el

día 14 de Diciembre del 2003.

Robot S C A M 1 1 Décima Tercera Generación

8 3 - 0 4 7 0

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SEP-DGETI

CAPiTULO 2. DISENO DEL SISTEMA MECÁNICO.

2.1 PROCESO DE DISENO MECÁNICO DEL PROTOTIPO.

En el diseño de una máquina después de haber establecido las especificaciones generales (metas de diseño), debe fijarse una disposición cinemática, O esqueleto de la máquina, a continuación debe hacerse un análisis de fuerzas (incompleto debido a que las masas de las partes móviles no se conocen aún en los diseños en los cuales la dinámica es importante). Con esta información se debe diseñar los componentes3 tentativamente ya que no se conocen las fuerzas con exactitud. Las definiciones finales se ven afectadas por muchos factores diferentes a la resistencia y la rigidez, tales como la apariencia, el peso, las limitaciones de espacio, etc. Como auxilio al diseño de máquinas se debe seguir un plan semejante ai que se muestra en la siguiente figura 2.1:

Esquema ciiiemático

1

1

Análisis de Fuerzas

Diseño de componentes para resistencia, rigidez,

etc. Facilidad de Apariencia producción

Naturaleza Del

mercado

probable

Limitaciones De peso y espacio - Figura 2.1 . Diagrama de bloque del diseño de componentes

3 FEIRER. JOHN, Maauinado de metales con Maauinas-Herramientas, Editorial CECSA. Segunda Edición, Mexico, 1997. Pdg. 9

Robot S C A M 12 Decima Tercera Generación

SEP-DGETI CNAD-CENIDET Esoecialidad: lnaenieria Mecatrónica

Para poder iniciar este proceso es necesario establecer y realizar el bosquejo de todos y cada uno de los elementos que constituyen al robot tipo SCARA empezando por las características a considerar de la pieza que se va manipular por el robot.

2.2. BOSQUEJO DE LOS COMPONENTES.

El robot es diseñado a partir del mecanismo de sujeción y manipulación de las piezas (25 x 25 x 25 mm) establecidas en las metas de diseño. Debido a que el robot va hacer controlado por servomotores se descartaron elementos de sujeción y manipulación: neumática, hidráulicos y magnéticos, optando por seleccionar una garra accionada por un motor eléctrico.

Se tomó en cuenta diferentes tipos de mecanismos aplicados en este tipo de sujeción4 . Se seleccionó que fuera por un mecanismo biela manivela accionado por un servomotor de radio control, bosquejando y ensamblándose cada uno de los elementos, auxiliándose con el software de CAD, ‘SOLID WORK”

I 4 D.G.E.T.I. , S.E.P.. MECATRÓNICA I, Manual de instrucción, Primera edición, México. 1989.

Robot SCARA 13 Decima Tercera Generación

La propuesta para el giro de la muñeca, es simplemente acoplar el eje de un motor a pasos por medio de un cople mecánico.

Para el movimiento del eje "Z" se optó por usar un tornillo auto-embalado acoplado directamente a un servomotor con reductor de velocidad integrado, con la finalidad de que la tuerca del tornillo embalado mueva de forma vertical al efector final (muñeca y garra) auxiliándose de un par de guías

Robot SCARA 14 Decima Tercera Generacibn

SEP-DGETi CNAD-CENIDET Esoecialidad: inoenieria Mecatrónica

Para mover el brazo y antebrazo, entre motores y su reducción de velocidad se utilizaron poleas y bandas de micro paso, por medio de ejes de acero donde las dimensiones se sujetaron a las del cuerpo y rodamientos comerciales. Se determinó utilizar rodamientos para evitar la fricción entre metales y soportar los momentos generados por el brazo y antebrazo.

Posteriormente se realizó la parte analítica, iniciando el cálculo por el manipulador de la pieza, comprobando que sus componentes sean funcionales.

Así mismo se determinó, en la primera etapa, cuál es el equipo y maquinaria para la manufactura de los elementos o componentes del robot. Se consideraron componentes existentes en el mercado tomando en cuenta que es más económico adquirirlos que fabricarlos.

Después de haber decidido el diseño preliminar, se desarrollaron los dibujos de ingeniería de cada uno de las partes a maquinar, obteniendo además los datos técnicos de las piezas por comprar en el mercado.

Se utilizó para el diseño de los elementos del robot el programa SOLD WORKS, software de automatización de diseño mecánico, mostrando desde el principio el ensamble total del robot.

Robot S C A M 15 Décima Tercera Generación

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Con los dibujos ya elaborados se fabricaran las partes del robot, utilizando las máquinas-herramientas existentes en el CNAD, comprándose las partes que no se fabricaron.

2.3 MEMORIA DE CALCULO.

En base a los bosquejos de cada uno de los elementos del robot (el software lo maneja como pari) se determina el volumen y masa, posteriormente se calcula el momento de inercia por partes y ensambles. Es importante considerar el teorema de Steiner o de los ejes paralelos, el cual nos dice:

"Si se conoce el momento de inercia de un cuerpo respecto a un eje que pasa por su centro de masa, se podrá hallar el momento de inercia del cuerpo respecto a otro cuerpo paralelo a aquel". 5

2.3.1 Cálculo del torque del motor 1 para su selección.

Utilizando la expresión: IT = l a , donde:

T =Torque del sistema en (Nm). I = Inercia total del sistema (Kgm2) a = Aceleración angular del motor en (rad/s2).

Si se considera una velocidad angular de 30O"ls p .23 rad/s] en un tiempo de 250 ms, determinemos la aceleración angular:

5.23" rad a = =2092? 0.250s S

Por software (Solid Works) en propiedades de masa, tenemos que el momento de inercia que debe vencer el motor 1 es:

I = 0.0195Kgm2

5 Gerck, Kurt Manual de Formulas Técnicas, Editorial: Alfaomega. Mexico, 1977; paginas: M2, M3

Robot SCARA 16 Décima Tercera Generac16n

por lo tanto, el torque necesario para el arranque del sistema será:

z = (0.0195 Kg m 2 120.92 L-) s 2

z = 0.407 Nm Aplicando un factor de seguridad del 300 %, tenemos:

'ma, =3(0.39)= 1.17Nm

Del catálogo de Servo-System seleccionamos el motor con las siguientes características: Marca Pittman # GM9434H187 (con encoder); 24 VCD, 1330 RPM sin carga; 1090 RPM con un torque de 45 Oz pg (0.318 Nm); con un reductor de 5.9:l y un ángulo de paso igual a 1.8".

En base a los resultados arrojados el motor no es el adecuado, por lo tanto se tienen tres alternativas de solución:

1. Cambiar el motor. 2. Reducir el tamaño de los brazos para disminuir el momento de inercia 3. Aplicar una reducción de transmisión.

La primera implica mayor costo y mayor tiempo en su entrega

La segunda se saldría de los límites de las dimensiones de las metas de diseño, y como se tenia una velocidad de 5.0 radls, es más conveniente la tercera opción.

Si la velocidad de entrada es de 184.746 RPM, la velocidad de salida de 5 RPM, y relación de transmisión (RT) es de 5.9:l

Por lo tanto, tenemos:

184.746RPM = 1108.48"/s wI = 1 1 0 8 . 4 8 ~ [ ~ ) = 19.346- rad

R T = - = = 3.86

s 180 S

wI 19.346 u2 5

Robot S C A M 17 Décima Tercera Generaci6n

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- Torque del motor 1, tenemos:

z = 4502 p g = 0.3 18 Nm ~ e f i c r i i w = RT (0.3 18) = 1.227 N ~ z

2.3.2 Cálculo del torque del motor 2 para su selección.

Análogamente al análisis anterior se puede determinar y seleccionar el Motor 2 que debe emplearse para darle movimiento al conjunto del antebrazo y manipulador (eje Z) del robot.

Por el mismo software, tenemos que el momento de inercia total que debe vencer el motor 2, es:

I = 0.00145Kgm2

por lo tanto, el torque necesario para el arranque para el momento de inercia total que deberá vencer el motor 2 será:

z = (0.00145 KgmZX20.0*)

z = 0.0290 Nm

Aplicando un factor de seguridad del 300 %, tenemos:

zmax = (0.0290)(3) = 0.090Nm

Del catálogo de Servo-System seleccionamos el motor con las siguientes características: Marca Pittrnan # GM9434H187 (con encoder): 24 VCD, 1330 RPM sin carga; 1090 RPM con un torque de 45 Oz pg (0.318 Nm); con un reductor de 5.9:l y un ángulo de paso igual a 1.8".

Robot SCARA Décima Tercera Generacibn

18

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2.3.3 Cálculo del torque del motor 3 para su selección.

Análogamente, se puede determinar y seleccionar el motor 3 (eje Z), que se debe emplear para dar movimiento al conjunto de los elementos del manipulador del robot.

Igualmente por software, tenemos que el momento de inercia que debe vencer el motor 3 es:

I = 0.002 Kg m z

por lo tanto, el torque necesario para el arranque para el momento de inercia total que deberá vencer el motor 2 será:

Si se considera que la velocidad mínima de 2* y la maxima de 5 $ , en 400 ms , tenemos por lo tanto:

z = 0.015 Nrn

Aplicando un factor de seguridad del 300 %, tenemos:

‘ma, = 3(z) ‘ma, = 3(0.015) = 0.045 Nm

2.3.4 Selección de las bandas de transmisión.

Dada la relación establecida de 3.6:l se eligió una polea dentada de 20 dientes y una de 72 dientes, con las siguientes características: 6

Polea dentada de 20 dientes:

Nominación : 20 x LO37 Diámetro de paso: 12.43 mrn. Diámetro de barreno: 5 mm.

Roboi S C A M 19 Décima Tercera Generación

SEP-DGETI CNAD-CENIDET

Fsnerialidad: lnoenieria Mecatrónica

Polea dentada de 72 dientes:

Nominación: 72 XL037 Diámetro de paso: 46.06'mm. Diámetro de barreno: 6.0 mm.

Con la distancia considerada entre centros podemos determinar la longitud de las bandas utilizando la fórmula:

L, =2C+[T(Dp +d,)/2]

donde:

L, =longitud de la banda de transmisión (mm)

D, = diámetro de paso de la polea mayor (mm). d, = diámetro de paso de la polea menor (mm).

c = distancia entre centros (mm)

Por lo tanto, se determinó la longitud de las bandas, para una distancia entre centros c = 50 mm, tenemos:

= 100+91.876 = 191.876mm ~(46 .06 + 12.43) 2

L , = 2(50)+

De acuerdo con esta longitud se determinó usar la banda comercial:

TBN 025 - 9!j6

6 Catálogo de Componentes Mecánicos "FACE, Edición 2001 - 2002, Editorial Misimi Corp.; (p G55. G54. G56 )

Robot S C A M 20 Décima Tercera Generacidn

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2.4 DISEÑO DE DETALLE

2.4.1 .- ACOTACIÓN FUNCIONAL.

Acotar funcionalmente un dibujo es hacer una selección razonada entre sus diversas dimensiones geométricas y solo acotar y poner tolerancias a las que - por ello se llaman funcionales- expresan directamente las condiciones de aptitud del producto para la utilización prevista (llamadas condiciones funcionales) . 7

2.4.2.- Sistema ISO.

Este sistema define un conjunto de tolerancias aplicar a las medidas de piezas lisas. Para simplificar sólo se hará referencia explícita a piezas cilíndricas de sección circular. Pero cuanto se diga sobre estas piezas se aplica íntegramente a todas las demás. E,n particular los términos AGUJERO y EJE se utilizan igualmente para designar el espacio continente Ó el espacio contenido, comprendido entre dos caras paralelas de una pieza cualquiera.

2.4.3.- Principio.

Se asigna a la pieza una MEDIDA NOMINAL, elegida siempre que sea posible entre las medidas lineales nominales, y se define cada una de las dos dimensiones límites por su DIFERENCIA Ó DESVIACIÓN en relación a esta dimensión nominal. Esta desviación se obtiene en valor absoluto y en signo restante la dimensión nominal de la dimensión límite considerada.

2.4.4.- Método.

Proceder de la siguiente forma: 1' Hacer un análisis completo del conjunto para poder detectar las condiciones necesarias para asegurar un funcionamiento normal. 2' Elegir las cotas que expresan directamente para cada pieza, estas condiciones funcionales.

Observaciones: Condiciones funcionales pueden ser, por ejemplo, condiciones de resistencia, de deformación,' de espacio Ó de peso y más frecuentemente las condiciones de

Robot SCARA 21 Declma Tercera Generación

CENTRO DE INFORMRCION SEP CENlDn I

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montaje y de funcionamiento consisten en mantener entre unos límites determinados la distancia entre dos piezas de un conjunto. Esta distancia se llama JUEGO, puede ser positiva (sin contacto) ó negativa (apriete).

2.4.5.-Ajustes.

Un ajuste está constituido por el ensamble de dos piezas de la misma dimensión nominal. Se designa por esta dimensión nominal seguida de los símbolos correspondientes a cada pieza, empezando por el agujero. La posición relativa de las tolerancias determina: a).- Un ajuste con juego. b).- Un ajuste indeterminado; es decir, que lo mismo puede presentar un juego

que un apriete. c).- Un ajuste con apriete.

2.4.6.- Desarrollo.

Se trata de establecer una cadena mínima de cotas relativas al rodamiento I sobre la caja para rodamiento 2.

2.4.6.1 .- Análisis funcional.

Para que el ensamble del rodamiento I en la caja 2 pueda tener lugar es necesario:

Que el rodamiento pueda introducirse en la caja con un juego JA= 0.00 a 0.0125 aprox. ó sea una tolerancia ja= 0.0125 aprox. Que entre el borde del rodamiento y el fondo de la caja exista un juego JB= 0.00 a 0.0125, Ó sea una tolerancia jb= 0.0125.

Nota. Los juegos JA y JB se consideran como datos, por experiencia de casos similares anteriores y por ensayos previos.

7 Chevalier, A. Dibujo Industrial; Edit: Montaner y Simon, S. A. España, 1997

Robot SCARA 22 Décima Tercera Generaci6n

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad Ingenieria Mecatrbnica

w JB=O.WA0.0125

I

Cadena mínima de cotas.

Definiciones Previas.

Superficies de apoyo: Superficies en contacto de un conjunto de varias piezas

Superficie terminal: Superficie de un conjunto de diversas piezas, entre las que existe un juego.

Caja

Superiicies Terminales e apoyo

Condición funcional JA:

Es evidente que la cadena minima de cotas necesarias para definir directamente esta condición está formada por las cotas A I y A2, o sea una cota por pieza. Son

23 1 Robot S C A M Décima Tercera Generación

1

CNAD-CENIDET i Especialidad: Ingeniería Mecatr6nica

I! J

SEP-DGETI

! estas dos cotas: AI para la pieza 7 y A2 para la pieza 2, las que constituyen las cotas funcionales.

Condición funcional JB:

La cadena mínima de cotas se compone de las cotas funcionales 61 y 62. Estas cotas permiten pasar de una superficie terminal a la otra por intermedio de las superficies de apoyo.

Supeflcies De apoyo

1 Terminales Rodamiento

Principio fundamental de la acotación funcional.

A partir de una condición funcional dada la cadena de cotas es mínima si solo hay una cota por pieza. Para determinar esta cadena de cotas se parte de una superficie terminal para alcanzar la otra pasando a través de las superficies de apoyo. Las superficies de apoyo a elegir son las que tienen relación con el posicionado de las superficies terminales. Para cada una de las piezas de la cota funcional a inscribir es la que pertenece a la cadena de cotas así determinada.

, L.

Robot S C A M I 24 Decima Tercera Generacion

SEP-DGETI CNAD-CENIDET Especialidad: Ingenieria Mecatr6nica

Distribución de las tolerancias.

Cadena de cotas JA.

La tolerancia sobre el juego JA(ja = 0.0125) hay que repartirla entre las cotas A I y A2. Este reparto debe de hacerse en función de los costos de fabricación.

Nota. Se puede admitir, de una forma genérica que iguales tolerancias la fabricación de un continente es más costosa que la de un contenido.

Ello lleva a prever para la cota A2 una tolerancia mayor que para la cota A I , Ó sea: Tolerancia sobre A I : a l = 0.00525 Tolerancia sobre A2: a2 = 0.00725

Comprobación:

Si tenemos:

ó sea, 0.00125 = 0.00525 + 0.00725 ja = a l + a2

Determinación de las cotas límites.

Los valores límites de las cotas deben de ajustarse a una de las dos relaciones que siguen: JA máx = A2max - Almin = 0.0125 (1) JA min = A2min - A I max = 0.00 (2) Si; por ejemplo, el valor nominal del ajuste es de 17 mm.. y si el juego nominal JA = 0.00 adoptada a expensas del ancho de la caja, se tiene A2 mín = 16.99275, Almax = 16.99275. Se cumple la condición (2). Por otra parte: A l mín = A l máx - a l = 16.9975 - 0.00525 = 16.98725 A2máx = A2mín + a2 = 16.99275 + 0.00725 = 17.00 Estos valores cumplen la condición (1).

En resumen:

Robot S C A M 25 DBcima Tercera Generaci6n

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Observación.

La verificación de las piezas se efectuó por medio de calibradores digitales en el sistema internacional de tolerancias (ISO), por lo cuál se buscaron los valores normalizados que más se aproximan a las que se acaban de determinar. Sabiendo que a l = 0.00525 y a2 = 0.00725; se consultó la tabla 2, para a l , IT5 = 0.006 y para a2, IT8 = 0.008, que son los valores próximos a los anteriores. La tolerancia ja queda prácticamente sin variación: ja = IT5; IT8 = 0.006 + 0.008 = 0.014. Consultando la tabla 2. y conociendo el juego mínimo JAmín = 0.00; se escoge:

A I = 17 k 5(tooo4') A2 = 17 H 6 (")

Cadena de cotas JB.

El juego JB = 0.0625, viene afectado de la tolerancia t 0.00625. Como se hizo anteriormente para el juego JA, la distribución de esta tolerancia sobre cada una de las cotas B1 y 82 , debe hacerse en función de los costos de fabricación.

Se puede tomar la misma tolerancia para B1 que para B2, y así: tolerancia sobre B I : b l 2 0.003125 tolerancia sobre 82: b2 2 0.0031 25

En el dibujo de la caja se señala la altura de 6.0 mm., y se puede tomar el juego nominal de 0.00625 sobre la profundidad de la caja.

A partir de ello, los valores de B1 y de B2 son fáciles de'obtener:

B1 = 6 f 0.003125 B2 = 6.00625 f 0.003125

Comprobación.

JBmáx = B2máx - Blmín = 6.009375 - 5.996875 = 0.0125

JBrnín = B2min - Blm'ax = 6.003125 -6.003125 = 0.00

Robot S C A M 26 Decima Tercera Generaci6n

SEP-DGETI CNAD-CENIDET Especialidad lngenleria Mecairbnica

A2 max = 17.00 A 2 min = 16.99275 A I mix = 16.99275 AI min = 16.9875 I ! I a a l = 0.00525

a2 = 0.00725 Juego minimo = 0.00

Juego mhxim = 0.0125

Juego mclx JE = 0.125

61 mln

82 mln

Robot S C A M 21 Decima Tercera Generaci6n

CNAD-CENIDET Especialidad: lngenieria Mecair6nica SEP-DGETI .

2.5 PROCESO DE FABRICACI~N.

En esta etapa se realiza un estudio de la forma más Óptima de fabricar las partes a manufacturar, aprovechando al máximo los equipos con los que cuenta el CNAD y los conocimientos adquiridos durante la estancia en esta institución. Por tal motivo se decidió que la mayor parte de las piezas se fabricaran en los equipos de control numérico, con el fin de que se realice una producción en serie, mayor precisión y reducir al mínimo los errores al ensamblar las piezas.

2.5.1. Centro de maquinado MOR1 SEIKI.

Las partes a fabricar en este equipo son las siguientes: Base RS, base motor 1, base inferior motor 2, base superior motor 2 , base cople TTS. base inferior motor 3, base superior motor 3 y el tope; considerando las condiciones de acabado, tolerancia y ajuste indicado, con la finalidad de lograr un buen acoplamiento en el ensamble.

El material y equipo que se determinó utilizar se enlista a continuación:

Robot S C A M 28 Decima Tercera Generacibn

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SEP-DGETI

Instrucciones:

Con el apoyo de los conocimientos adquiridos de control numérico; así como, en el dibujo de las piezas, se fabricó en el centro de maquinado: la base RS, base motor 1, base motor 2, base superior motor 2, base cople TTS, base inferior motor 3, base superior 3 y el tope.

Se utilizó un aditamento para el montaje del material, para el maquinado correspondiente, se estableció el sistema de coordenadas de trabajo; se colocó una extensión para correr los programas en vacío, con la finalidad de detectar posibles errores. Por último se quitó la extensión y se fabricaron las piezas. Las operaciones que no fueron posibles realizarlas; en el centro de maquinado, se realizaron de forma manual.

OPERACIONES DE MAQUINADO (Centro de maquinado MOR1 SEIKI)

Robot S C A M 29 Décima Tercera Generacion

CNAD-CENIDET Especialidad. lngenieria Mecatr6nica SEP-DGETI

Nombre Fecha d e d e Base del cople TTS preparación:

pieza 1011 112002 Nombre

proceso

Barrenados, perfilados y ajustes de

de acuerdo a las dimensiones del dibujo de rodamientos Preparado por:

Javier Yedra Diaz

Página

1/

Roboi SCARA 30 Decima Tercera Generaci6n

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad' Ingenieria Mecair6nica

Nombre

pieza Nombre

de proceso

de Base RS (Principal) Fecha de preparación:

1 O11 1 /2002

Barrenados y perfilados Preparado por:

de acuerdo a las dimensiones del dibujo Javier Yedra Diaz

Página

1/

Robot SCAM 3 1 Decima Tercera Generaci6n

CNAD-CENIDET Especialidad. Ingenieria Mecatr6nica SEP-DGETI

Nombre Base TTS Fecha de preparacih: de

pieza 10H 112002 Nombre Barrenados y perfilados Preparado por:

de proceso de acuerdo a las dimensiones del dibujo Javier Yedra Diaz

Página I/

Proceso.

Con base en los dibujos de la base RS, base motor 1, base inf. motor 2, base sup. motor 2, base cople TTS, base inf. motor 3, base sup. motor 3 y el tope del robot; se controlaron : el dimensionado, las tolerancias y el acabado superficial; para tal efecto se siguieron los pasos indicados en las hojas de procesos.

Robot SCARP, 32 Decima Tercera Generación

CNAO-CENIOET Especialidad Ingenieria Mecatrdnlca SEP-OGETI

qombre de la pieza. Material. lase RS ALUMINIO 2 7 5 ~ 2 0 5 ~ 1 2 . 5 mm. lase motor 1 ALUMINIO 208.7xIOOx9.5 mm.

Dim en s i o n e s

Hoia de procesos para la Base RS y Base motor 1.

Cantidad. 1 pieza 1 pieza

comprobar que no existen problemas Salvar el programa en disco flexible. Encender el centro de maquinado. Montar la pieza de trabajo. Establecer el sistema de coordenadas de trabajo. Comprobar los offsets de las herramientas a utilizar. Cargar el programa realizado en el equipo FAhWC al centro de maquinado, con la ayuda del HANDYFILE. Establecer una extensión (mayor a la máxima profundidad del programa) y correr el programa en vacío para detectar errores, comprobando la posición de cada una de las herramientas sobre la pieza de trabajo. Quitar la extensión después de comprobar que no existen problemas y correr el programa para fabricar la pieza. Antes de quitar la pieza comprobar las dimensiones de la ranura para el alojamiento de los tomillos de 4 mm. Si es necesario hacer las correcciones de offset. Quitar la pieza y montar el aditamento para el maquinado de la cara inversa de la base RS. Establecer el sistema de coordenadas de trabajo. Comprobar los offsets de las herramientas a utilizar. Montar la pieza de trabajo. Establecer una extensión (mayor a la máxima profundidad del programa) y correr el programa en vacío para detectar errores, comprobando la posición de cada una de las herramientas sobre la pieza de trabajo. Quitar la extensión después de comprobar que no existen problemas y correr el programa para fabricar la pieza. Antes de quitar la pieza comprobar las dimensiones de la ranura para el alojamiento de los tomillos de 4 mm. Si es necesario hacer las correcciones de offset en la primera pieza. Quitar la pieza y colocar otro material para fabricar las necesarias. Repetir e l procedimiento para hacer la BASE MOTOR 1.

iobol SCARA 33 lécima Tercera Generacidn

CNAO-CENIOET SEP-OGETI Especialidad: Ingenieria Mecatrbnica

dombre de la pieza. Material. Dimensiones Iase inf. motor 2 ALUMINIO 172.2~63.5~6.5 mm

Hoia de procesos para la Base Inf. Motor 2 y Base Sup. Motor 2.

Cantidad. 1 pieza

Iase sup. motor 2

comprobar que no existen problemas. Salvar el programa en disco flexible. Encender el centro de maquinado. Montar la pieza de trabajo. Establecer el sistema de coordenadas de trabajo. Comprobar los offsets de las herramientas a utilizar. Cargar el programa realizado en el equipo FANCJC i. :entro de maquinado, con la ayuda del HANDYFILE. Establecer una extensión (mayor a la máxima profundidad del programa) y correr el programa en vacío para detectar errores, comprobando la posición de cada una de las herramientas sobre la pieza de trabajo Quitar la extensión después de comprobar que no existen problemas y correr el programa para fabricar la pieza. Antes de quitar la pieza comprobar las dimensiones del alojamiento para el rodamiento. Si es necesario hacer las correcciones de offset. Quitar la pieza y montar el aditamento para el maquinado de la cara inversa de la base motor 2. Establecer el sistema de coordenadas de trabajo. Comprobar los offsets de las herramientas a utilizar. Montar la pieza de trabajo. Establecer una extensión (mayor a la máxima profundidad del programa) y correr el programa en vacío para detectar errores, comprobando la posición de cada una de las herramientas sobre la pieza de trabajo. Quitar la extensión después de comprobar que no existen problemas y correr el programa para fabricar la pieza. Antes de quitar la pieza comprobar las dimensiones de la ranura para el alojamiento de los tomillos de 4 mm. Si es necesario hacer las ccirrecciones de offset en la primera pieza. Quitar la pieza y colocar otro material para fabricar las necesarias. Repetir el procedimiento para hacer la BASE S U P . MOTOR 2.

ALUMINIO 172.2~63.5~6.5 mm 1 pieza

iobot SCARA Xcima Tercera Generación

34

CNAD-CENIDET Especialidad: Ingenieria Mecatr6nica CEP-DGETI

2.5.2. Manufactura en Torno Harrison

Las partes a fabricar en este equipo son: la base del eje principal, el eje principal y eje antebrazo del robot SCARA; para lo cual se considera el acabado, tolerancia y ajuste, indicadas en el dibujo, con la finalidad de obtener un acoplamiento aceptable en el ensamble.

Información preliminar.

En el proceso de manufactura de una pieza, se debe estudiar detenidamente el dibujo de la pieza Ó conjunto a fabricar; con la finalidad de determinar la secuencia de trabajo, así como el equipo y herramientas disponibles. Además de los dispositivos auxiliares necesarios durante el proceso.

En el estudio del dibujo se deben de considerar: formas, dimensiones, tolerancias, rugosidad, tipo de material, tratamiento térmico, etc. Toda esta información coadyuvo a seleccionar el tipo de proceso, las fases de la fabricación y las operaciones realizadas.

Para la fabricación total de las piezas además del Torno Harrison, se utilizaron máquinas-herramientas convencionales; tales como, fresadora vertical, accesorios y herramientas manuales.

NOTA: En el Torno Harrison no se puede programar la velocidad de trabajo, por lo cuál será necesario regularla con la perilla del panel de control, ó establecer la velocidad periférica constante para cada una de las herramientas utilizadas. Es conveniente que antes de empezar a trabajar se establezca la velocidad máxima.

Robot SCARA 35 Decima Tercera Generación

CNAD-CENIDET Especialidad: Ingenieria Mecatrónica SEP-DGETI

Torno Harrison 300 PLUS. Herramienta de desbaste exterior (1). Herramienta de acabado exterior (3). Herramienta de torneado interior (12). Fresadora vertical convencional. Cabezal divisor. Block en "V". Mandril de posición vertical. Calibrador de alturas.

Material y equipo.

Broquero con llave. Broca de centros. Broca de 2.5 mm. Broca de 5.0 mm. Broca de 6.8 mm. Machuelo de 3.0 mm. diámetro. Machuelo de 6.0 mm diámetro. Escuadra. Aluminio de 45.0 mm de diámetro por 100 mm de long. base eje

~,~~~ \

Cortador frontal de 20 mm de diámetro.

principal). Paloador (buscador de bordes). I Acero cold rolled de 50.8 mm de

' diámetro por 155 mm de long. (eje principal). Acero cold rolled de 50.8 mm de diámetro por 80 mm de long. (eje antebrazo).

Instrucciones.

En base a los dibujos de las piezas; para la fabricación de la base eje principal del robot se utilizó la opción STOPS. Para el eje principal y eje antebrazo se utilizó el software ALPHALINK y la opción CAM del Torno.

En la fresadora vertical convencional, se realizaron las operaciones de fresado de planos y el barrenado.

Operaciones de maquinado.

Con base en los dibujos de base-eje -principal. eje-principal y eje-antebrazo del robot; se controlaron el dimensionado, las tolerancias y el acabado superficial; para lo cual se siguieron los pasos indicados en las hojas de procesos.

Robot CCARA 36 Decima Tercera Generaci6n

opeuaiieq K soueld ap opesai j

I . .. eza!d el

uppeiedaid lVdl3Nlüd 3SV9 ao

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad, ingenieria Mecatr6nica

Pagina Nombre Fecha de Nov. de

la pieza Nombre

de

EJE PRINCIPAL preparación 17,2002

Maquinado en Torno Harrison. Barrenado y Preparado L. Garcia J. Yedra Machuelado por:

I /

N" de secuencia

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

herramienta Tipo Material Número de de de

herramienta la punta herramienta Torneado exterior -

Nombre de Dimensión maquinado I (;y Refrentado

Torneado de D45 * 7

Condición de corte Velocidad Avance Profundidad S (r.p.m.) F De

(mmlrev) corte

extremo fi'o + Refrentado de otro extremo

Barrenado

centros

Desbaste D6 * 93

Acabado

Ajuste de 146.0

Barrenado

Machuelado I ---

Nombre de I

Ins. I Cermet I 1.3 Torneado exterior ~ I I I

VCC I 0.1 I 0.4 I acabado Cermet

Torneado exterior - desbaste

Broca de centros - broca 5.0

Ins. Cermet

AAV _._ .__ Machuelo de M6 _._ manual -.. AAV _._ .__

Robot SCARA 38 Decima Tercera Generación

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad: Ingeniería Mecatr6nica

Nombre Fecha de Nov.

EJE ANTEBRAZO preparación 17.2002 de

la pieza Nombre

de Machuelado Preparado J. Yedra proceso por: L. Garcia

Maquinado en Torno Harrison, Barrenado y

Pagina 1 /

N' de iecuencia

1

E

9

10

11

Nombre de maauinado

Refrentado

Desbaste

Tomeado dc extremo fijo Refrentado

de

de centros

Desbaste

Desbaste

Acabado

Ajuste de longitud

Barrenado

Machueladc

Robot SCARA 39 Décima Tercera Generacibn

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad’ Ingenieria Mecatrbnica

No”. Pagina Nombre EJE POLEA TENSOR Fecha de 17,2002 de preparación la pieza

Nombre Maquinado en Torno Harrison de Preparado L: Garcia

por: J: Yedra

1 I

Robot SCARA 40 DBcima Tercera Generaci6n

CNAO-CENIOET SEP-OGETI Especialidad: lngenieria Mecaireinica

EJE POLEA TENSOR Pagina ANTEBRAZO Fechade Nov. Nombre

de la pieza Nombre

de

preparación 17,2002

Maquinado en Torno Harrison Preparado J. Yedra por: L. Garcia

1 /

N" de Secuencia

1

2

3

4

5

6

7

Robot SCARA 41 Decima Tercera Generaciein

CNAD-CENIDET Especialidad: lngenieria Mecatrónim SEP-DGETI

Pagina FLECHA MOTOR 5 Fecha de Nov. Nombre

de la pieza preparación 18,2002 Nombre

Maquinado en Torno Harrison Preparado L. Garcia de proceso por: J. Yedra

1 /

N" de iecuencia

1 Refrentado

Dimensión Nombre de Maquinado

Ins. I Cermet I 1

Ins. I Cermet I 1

Torneado exterior - desbaste

Torneado exterior - desbaste

Ins. Cermet 1

Broca de centros No 2

6 1 Desbaste I D4 ' 14.2

vcc

vcc

600

2

Nombre de I

Torneado de D5 * 5.2

herramienta I C i Material i

Torneado exterior - acabado

Torneado exterior - acabado

Torneado exterior - acabado

Torneado exterior - desbaste

Ins. 1 Cermet I 1,3

Ins. I Cermet I 1.3

Ins. I Cermet I 3

Ins. I Cermet I 1

Tipo de 1 de I Número de I Velocidad

vcc

vcc

vcc

vcc

herramienta la unta herramienta S r. .m. Torneado exterior -

desbaste

~

7

8

~~

Acabado ___

Ajuste de 22.4 longitud

jición de

Avance F

mmlrev)

0.1

0.2

0.1

0.2

0.2

0.2

- 0.1

- 0.1

-

irte

'rofundidad

de corte

0.5

1 .o

0.5

1 .o

1 .o

0.4

0.5

Robot S C A M DBcima Tercera Generaci6n

42

CNAD-CENIDET Especialidad Ingenieria Mecatrbnica

I' I

Nombre de

la pieza Nombre

de proceso

- 1 1 Pagina Nov. Fecha de

COPLE FLECHA MOTOR 5 preparación 18.2002

Maquinado en Torno Harrison y Barrenado Preparado J. Yedra por: m!. L: Garcia

8 ,

N" de Secuencia

1

2

3

4

5

6

Acabado

Ajuste de longitud

Torneado exterior - ' '! _ _ _ acabado ~ vcc 0.1 0.4

Ins. I Cermet 1 1 3

Ins. I Cermet 1 !. I

Torneado exterior - 10.0 desbaste vcc 0.1 0.5

Roboi SCARA 43 ~ec ima Tercera Generaci6n

- . 3.

- - ._ .-

SEP-DGETI CNAD-CENIDET

3 .Especialidad: Ingenieria Mecatrdnim

!I

dombre de la pieza. Material. Dimensiones Cantidad.

e

e

e

e

e

0

e

e

e

e

e

e

3ase Eje Principal ALUMINIO

Encender el torno Harrison y seleccionar la opción STOPS. Anotar 12 como número de herramienta. El valor de “ X será de 15 mm y el valor de “Z, será de -6 mm. Montar la herramienta para interiore3 y la pieza de trabajo. Encender el giro del husillo y establecer el sistema de coordenadas de la pieza. Conectar el movimiento automático de avance. Para el primer corte establecer X I= 12.5 mm con el fin de evitar que la herramienta golpee en la pared opuesta al retirarse. Se recomienda dar cortes de 1 mm ‘en diámetro. Antes de llegar a la medida, medir con micrometro de interiores para ajustar la posición de la herramienta en el eje “X”. Para el corte d acabado dar 0.4 mm al diámetro. Para el ajuste del rodamiento seleccionar otra operación STOPS en la que el valor de “ X será de 17 mm y el valor de “Z’’. el que corresponda al espesoi del rodamiento. Cuidar que la caja para el rodamiento tenga las medidas correctas con su tolerancia correspondiente dando c:ortes de acabado de 0.4 mm al diámetro. Desmontar la pieza y voltearla paha ajustar’ila longitud y realizar la caja del otro rodamiento. AI terminar el ajuste de los rodamientos,ljse llevó la pieza al taller de maquinado convencional donde se realizó el barrenado en los extremos de la pieza; así como, realizar los planos y barrenos para el montaje de 10: portatensores.

Utilizando el mandril en posición vertical: a. Colocar la pieza en posición vertical en la fresadora convencional

para hacer el barrenado del extremojinferior (4 barrenos). b. Localizar el centro de la pieza (X0,YO) tocando suavemente Ií

periferia de la misma con el buscador de bordes. c. Distribuir los barrenos en los ejes X y Y, auxiliándose con el displa!

de la máquina. d. Hacer el barrenado del extremo inferior. e. Trazar una línea que coincida con el centro de los barrenos :

reDetirla en el extremo opuesto, para ayudarse en el centrado de lo:

45 x 146 mm. 1 pieza

barrenos faltantes.

Robot S C A M 44 Decima Tercera Generación

SEP-DGETI CNAD-CENIDET Esoecialidad: lnoenieria Mecatronica

f. Hacer el barrenado. Utilizando el cabezal divisor:

g. Montar la pieza horizontalmente en el cabezal divisor y colocarla en posición con ayuda de una escuadra y la línea trazada en ese extremo.

h. Realizar el primer plano a la profu'ndidad indicada en el dibujo, empleando un cortador frontal de 20 mm.

i. Cambiar el cortador por un b'roquero y una broca de 2.5 mm. j. Hacer los barrenos a la distancia indicada en el dibujo. k. Al terminar el barrenado, girar la pieza 180' a la derecha o a la

izquierda para realizar el otro plano, &ando el cortador de 20 mm. I. Realizar el plano a la profunbidad.indicada en el dibujo, empleando el

cortador frontal de 20 mm. m. Cambiar el cortador por un broquero y una broca de 2.5 mm. n. Hacer los barrenos a la distancia indicada en el dibujo.

Roscado: o. El roscado se hace en forma manua1,'utilizando machuelos de M3,

M6 y manera1 gira machuelos. Herramienta de torneado interior (12).

Robot SCARA h5 I Décima Tercera Generac16n

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad Ingenieria Mecaú6nica

lombre de la pieza. Material. Dimensiones. JE PRINCIPAL ACERO AIS11018 45 x 146 mm. JE ANTEBRAZO ACERO AIS11018 50.6 x 75.6 mm.

Hoia de proceso para Eie Principal y Eie Antebrazo.

Cantidad. 1 pieza 1 pieza

SOFTWARE ALPHALINK Hacer los dibujos del Eje Principal y Eje Antebrazo del robot en el software de Dibujo ALPHALINK. Durante el proceso de maquinado CAM en el software de dibujo ALPHALINK emplear cortes de desbaste y de acabado con las herramientas No 1 y No 3. Es conveniente emplear la herramienta de acabado para el desbaste y el acabado final de la pieza desde un diámetro de 12.5 mm.; ya que la posición del contrapunto requiere de una herramienta de punta aguda, para no golpear el punto giratorio de apoyo. Establecer el sistema d coordenadas de trabajo de la pieza en el torno HARRISON 330 PLUS, para las diferentes herramientas a usar en el maquinado. Establecer la velocidad máxima de trabajo y la velocidad periférica para las diferentes herramientas. Transmitir la información de CAM al Torno HARRISON 330 PLUS

TORNO HARRISON Correr el Droarama de CAM Dara la fabricación del Eie PrinciDal v Eie

2 ,

Antebrazo 'der robot, empleando las herramientas indicaias en la hoja de

Revisar las dimensiones de la p eza antes de desmontarla y comprobar el procedimiento.

ajuste de los rodamientos. Hacer los barrenos para la suj ción del eje principal y eje antebrazo al cuerpo del robot, en fresadora convencional.

a) Montar el mandril en posición vertical, sujeto directamente en I2 superficie de la mesa de la fresadora.

b) Sujetar la flecha, cuidando que sobresalga la distancia suficiente par2 que la broca no entre en contacto cbn las mordazas del mandril.

c) Empleando un palpador, hacer contacto suavemente en la periferia de los ejes sobre el eje "X", ajustando el valor del display en cero.

d) Tocar con el palpador sobre la periferia de los ejes (principal y antebrazo), en el lado opuesto.

e) Tomar la lectura, dividir el valor entre dos y desplazar la mesa a esa

1 distancia; posteriormente,;fijar ese valor como cero.

Robot SCARA 46 DBcima Tercera Generación

CNAD-CENIDET Especialidad: lngenieria Mecairbnica SEP-DGETI

f) Hacer lo mismo con eje “ Y , para localizar el centro de los ejes. g) Localizar la posición de los cuatro barrenos y marcar el centro de los

mismos. h) Cambiar la broca de centros, por la broca de 5 mm y realizar los

barrenos en los lugares localizados.

Hacer roscado de los barrenos en forma manual, empleando machuelo M6.

RObol S C A M 1’47 I Decima Tercera Generaci6n

SEP-DGETI CNAD-DGETI Especialidad: Ingenieria Macair6nica

I1

CAPíTULO 3. DESARROLLO ELECTRÓNICO DEL PROTOTIPO

3.1 DIAGRAMAS DE BLOQUES DEL SISTEMA ELECTRÓNICO

El control está organizado de siguiente forma:

La PC tiene tres puertos paralelos: OX~BC, 0x378, 0x278, son las direcciones base para el puerto LPTI, LPT2, LPT3, a cada una de estos puertos de conecta una tarjeta madre que esta compuesta de cinco partes.

1) Convertidor digital - analógico. Recibe una señal digital de la PC en sistema binario (0-127) para convertirla en una señal analógica que varía desde O hasta 5 volts en proporción directa al valor digital de entrada.

2) Modulador de ancho de pulso (PWM) Recibe la señal analógica de la etapa anterior y convierte la entrada de corriente continua de 5 volts en una salida de onda rectangular esta forma de onda rectangular tiene una frecuencia de 200 KHz la parte alta de esta onda es proporcional a la salida analógica de la etapa anterior.

3) Etapa de potencia (Puente H) Permite el paso del voltaje de alimentación (24 V) al servomotor de acuerdo con la frecuencia y el ancho de la parte alta de la señal del PWM, el puente H tiene un bit para seleccionar la dirección de flujo de la corriente a través del devanado del motor, lo que da la dirección de rotación.

4) Conector para la tarjeta del encoder Mediante un micro controlador, la tarjeta del encoder se encarga de registrar la cuenta de los pulsos y la dirección de giro del encoder y enviar este dato a la PC.

5) Conector opcional Este conector esta habilitado para recibir la tarjeta del motor de giro de la muñeca (motor a pasos) o la tarjeta de motor que acciona la apertura o cierre de la garra (motor servo de RC).

Los 5 motores son controlados de la siguiente manera:

A) El puerto 278 controla el motor del hombro de la muñeca B) El puerto 378 controla el motor bel codo y el motor de la garra C) El puerto 3BC controla el motor del eje Z

'I $8 Roboi SCARA Decima tercera Generación

SEP-DGETI CNAD-DGETI Esoecialidad: Ingenieria Macatrónica

3.1 DIAGRAMAS DE BLOQUES DEL SISTEMA ELECTR~NICO

HOMBRO

-Figura 3.1 Diagrama De Bloques General

~~~ ~

49 Robot SCARA Decima tercera Generaci6n

SEP-DGETI CNAD-DGETI I Esoecialidad: Inaenieria Macatr4nica

I! 1 3.2 DISEÑO DEL SERVO AMPLIFICADOR I ' .

El servo amplificador es un circuito que le pFoporciona la energía suficiente al servomotor para accionarlo, la activación de ¡a' señal de salida tiene una correspondencia lineal entre la señal de control y la salida de voltaje.

El funcionamiento de la tarjeta del servo amplif.icador en forma general es la siguiente: recibe una señal de referencia :de control desde la PC. Por ser una señal digital de 7 bits tendrá ser convertida a~luna señal analógica entre O y 5 volts. La señal analógica es aplicada a la entrada de &n circuito modulador de ancho de pulso que a su vez activará una efapa ide ,;potencia. La salida de esta proporcionara la energía ai servomotor p i ra cohve'kiria en movimiento.

La etapa de potencia del servo amplificador ddbe de tener una configuración para invertir el sentido de la corriente en el s&rvomotor, con el fin de invertir el giro del motor.

Para operar directamente el circuito y no requerir de interfases costosas se emplea una interfase paralela estándar (puerto' paralelo) de una PC.

I

I ! I

1 El diagrama de bloques del sistema es como muestra en la figura 3.2'

I

PC

I Figura 3.2 Diagrama a bloques del servo amplificador

MOTOR

I

I I

50 I Robot SCARA DBcima tercera Generaci6n

I ' I

CNAD-DGETI I j ~ Especialidad: lngenieria Macatrbnica SEP-DGETI

1 I '

3.2.1 ADAPTACIÓN DE LA SEÑAL DE CONTR0:L

La señal de control es de tipo digital de'8 bid, por lo que hay que adaptarla a la I siguiente etapa del circuito, esto consiste en:

3 Reforzamiento de la señal (amplificación de la señal digital) con fines de inmunizar contra el ruido.

LI Conversión de la señal digital a señal ai;ialogica o Amplificación de voltaje a los niveles requeridos

I 'i I , .

Debido a que la señal proveniente de la computadora tiene características TTL, lo cual impide llevar con un cable paralelo ,la señ;ai a, más de un metro de distancia, por lo tanto se requiere reforzar esta señal de corriente. Con este procedimiento la señal que se envía de la PC no sufre atenuaciones o distorsión. Para esto se propone un circuito Transceiver 74LSC245, ver <¡gura 3.3

I Figura 3.3. Circuito adaptador,de Señal I

3.2.2 CONVERSIÓN DE LA SEÑAL ANALÓG~CAIDIGITAL.

La señal reforzada proveniente del transceiver debe ser convertida a una señal analógica. La idea de convertir la señal binaria !e 7, bits (128 combinaciones) con la finalidad de obtener una señal de voltaje entre O y 5 volts, la cual será aplicada a un circuito modulador de ancho de pulso,.

I 51 i

! Robot SCARA Décima tercera Generaci6n

CNAD-DGETI SEP-DGETI i ~ ~~.~ I ! Especialidad: lngenieria Macatr6nica

i

: .

El DAC0808 es un convertidor digital analógico monolítico de 8 bits, El funcionamiento del convertidor es el siguier)te:i presenta a escala límite de corriente una velocidad de 150 ns, mientras disipa sólo mW con +I- 5 volts de alimentación.

La salida de este chip es de corriente, es decir, existe una relación entre el número digital de entrada y la corriente de salida, esto es:

IO= ( n / 2 5 6 ) I ~ ~ ~ I I I Donde n es el número digital de entrada idado por. la PC el cual será la señal de

comando para el cual se requiere hacer una adaptación de la señal de corriente a voltaje, ya que el circuito modulador de ancho de p&.o requiere una señal entre O y 5 volts. I

!

Físicamente se conecta el DAC0808 y amplifid?dor operacional que convierta la señal digital a una señal de corriente analógica Fue por medio del amplificador es convertida a su vez en una señal de voltaje propokional al valor numérico de la señal analógica. Este circuito se muestra en la Figura 3.4.

i

I n I

Figura3.4 Convertidor Digitaj Analógico I

El circuito LF351, es usado como un convertidor db corriente a voltaje y cuenta con una impedancia de salida baja, con el fin de acoplarse adecuadamente a la siguiente etapa. El resumen de señales de las señales de entrada y salida son

~

I I

I 52 Robot S C A M Decima tercera Generaci6n I

CNAD-DGETI I Especialidad Ingenieria Macatrónica SEP-DGETI

II 1 % mostrado en la Tabla 3.1

Para calcular ~8 se utiliza la siguiente fórmuia: I I I

Donde n es número decimal, Vcc es el (voltaje be polarización, i o es la corriente de salida. Cabe recordar que nuestro caso solamente utilizamos 7 bits como entrada al DAC entonces es 128 en vez de 256 eh la fórmula.

I / = b.7k 128x57' R8 =

128x1.0638rnA , La Tabla 3-1 muestra la relación entre el número binario de entrada y la señal de voltaje de salida:

, ,:

I

I

I .

I

Tabla 3.1 Número Binario De Entrada y Voltaje De Salida

En la tabla 3.1 se muestra también las diversas relaciones de entrada-salida, los valores de entrada están en sistema decimal con su correspondiente valor en

I

I

53 Robot SCARA DBcirna tercera Generaci6n I

I

SEP-DGETI

varias tipologías con la idea de trasmitir voltaje diferente con la minima pérdida de energía.

I CNAD-DGETI

de, un valor y forma y valor

Espec ai.daa' ngen,er,a MacatrOnica

' I

binario. En general la salida analógica es igual a " k por la entrada digital. Donde k es la constante de proporcionalidad y tiene un factor constante para cada DAC dado, en nuestro caso el valor de k es 0.0195.

I V,, = 0.039' Valor decimal

La resolución de un convertidor dla se define como la menor variación que puede ocurrir en la salida analógica como el resultado de un cambio en la entrada digital. Haciendo la referencia a la tabla 3.1, podemos apreciar que la resolución es de 0.0195, puesto que V,,, puede variar en menos de 1 volt en cada valor de entrada. Aunque la resolución puede expresarse como la cantidad de voltaje o corriente por pasos, resulta mas útil expresarla como un porcentaje de la salida a escala completa.

1 I TaniañoD@aso

EscalaCompleta Resolución porcentual = X I 00%

0.039 Resolución porcentual = ---~100% = 78% 5v I

I

I 54 I

Robot SCARA Decima tercera Generacibn I

CNAD-DGETI Especialidad: Ingenieria MacatrOnica

I

j 1;

SEP-DGETI I !

señal continua. En resumen, la modulación del ancho de pulso modipca el porcentaje del ciclo útil con el fin de proporcionar en promedio de' diferentes niveles de voltaje continuo, ver Figura 3.5

I 4

. .

Figura 3.5 Modulador De Ancho De Pulso

La principal ventaja de esta técnica es que usa señal PWM es de tipo "todo O nada" por lo cual es simple de generar. '!Esta señal al aplicarla a transistores de potencia hace funcionar el transistor como un interiuptor, dicho en otras palabras, en su región de corte y saturación. Cuando un transistor está en la región de saturación se tiene al transistor como un interruptor cerrado, el voltaje real entre el colector y el emisor tiende a cero por lo ranto, la potencia disipada por el transistor es mínima en comparación con la potencia entregada a la carga. En el caso de estar en la región de corte el transisto( actúa como un circuito abierto, por lo tanto la cantidad de corriente que circula porha carga y por el transistor es minima. En promedio el voltaje aplicado a la carga'es de corriente directa ya que las conmutaciones son de alta frecuencia.

En comparación de la técnica PWM y una tébniqa lineal, se puede observar que el segundo caso la disipación de potencia es hecha en la carga y en el transistor. Por lo tanto se requiere un transistor de potencia superior a la potencia de la carga. Considerar un factor de seguridad paka protección del transistor es una necesidad. Incluso en estos casos se debe contar con un disipador de calor para proteger a un transistor.

Es la eficiencia y es ampliamente usada en la actualidad en serv? amplificadores, en este trabajo se emplea un dispositivo capaz de generar la señal modulada en ancho de pulso en donde se mostrará el procedimiento para genkrarla.

I

I

así como la técnica PWM, es usadal para ,mejorar

1

Robot SCARA Decima tercera Generaciiin

~ . .. -. - - . _ - - ..

CNAD-DGETI SEP-DGETI i Especialidad: lngenieria Macatrbnica

3.2.3.1

La señal PWM se genera a partir de dos, señales diferentes: una señal diente de sierra de alta frecuencia (50KHz para servo amplificadores de motores de CD) y una señal de control de corriente directa. Ambas señales son comparadas en magnitud con un circuito amplificador op'eracional que proporciona una señal alta (Voltaje de saturación positivo) cuando la señal de voltaje continua es mayor que la señal de diente de sierra. Del mismo modo al se; la señal de voltaje continua es menor que la señal de diente de sierra !la salida de voltaje es baja (Voltaje de saturación negativo). Esto indica que la señal de corriente continua actúa como control de ancho de pulso de la señal de salida en forma directa y linealmente proporcional, esto es, en forma gradual ell incremento de señal de control varía el ancho de pulso de la señal de salida llamada PWM. Esto~se muestra en la figura 3.6

GENERACIÓN DE LA SENAL PWM

Figura 3.6 Diagrama A Bloques Del Comparador.

Comercialmente existe un circuito integrado que cuenta con todos estos elementos y fue utilizado en el diseño de la tarjeta servo amplificador, este es el LM3524D.La entrada del circuito es la señal de control que determina el ancho de pulso de salida, internamente cuenta Con generador de diente de sierra de alta frecuencia. Esta puede ser ajustada por la conexión de un capacitor y un resistor externo. La alimentación del circuito es de 5 volts, por lo tanto es compatible con los circuitos TTL haciendo compatible la polarización. La frecuencia de oscilación está definida en'ia siguiente:

1 fos, = E

56 Robot SCARA

, Décima iercera Generación

CNAD-DGETI Especialidad Ingenieria Macatrónica SEP-DGETI

,

El LM3524D puede trabajar a frecuencias no mayores de 300 Khz. En general la frecuencia del PWM para todos los motores de CD debe ser superior a 20 Khz., de otra manera producen efectos indeseebles como ruido, sobrecalentamiento y baja eficiencia, es decir, la energía suministrada es aprovechada a menos del 50%.

En nuestro caso se seleccionó para una frecuencia de oscilación de 100 Khz utilizando una resistencia con valor de 1K y con Ún capacitor de 0.01 UF

3.2.4 ETAPA DE POTENCIA

En la actualidad los sistemas de electrónica se han.ido integrando en los sistemas mhs modernos, debido al alto desarrollo 'de los cirbuitos integrados de potencia. En el pasado la etapa de potencia de mushos sistemas consistía en generadores con grandes transformadores y motores qu.e convertían la energía de alta potencia de alterna a directa o viceversa, con baja eficiencia. ii

El propósito fundamental de los sistemas de electrónica de potencia es hacer más eficiente los sistemas desde el punto de vistas de energía, espacio y costo. En este trabajo se presenta un elemento qdmaneja la energía más eficiente, por lo tanto, a pesar de no manejar potencias'lde nivel:hdustrial, se considera un sistema electrónico de potencia. ,

Para servomotores de corriente directa la modulación de ancho de pulso forma parte del sistema de potencia y tiene la función de habilitar a la siguiente etapa en las regiones de corte y saturación de los transistores de potencia. Se selecciona el puente H porque tiene mucha !eficiencia y los voltajes de polarizaci6n del puente y del servomotor son los mismos.

Se utilizó el circuito integrado LMD18200 d'e 3 amperios y 55 Voltios.

El LM18200 es utilizado para aplicaciones de control de movimiento, combina la tecnología CMOS , Bipolar para la circuitería de control y DMOS para la etapa de manejo de potencia, cuenta con elementos de Gedición de corriente con la finalidad de hacer control de torque en el servomotor. También cuenta con diodos de protección para los transistores de potencia. El LM18200 es de entrada compatible TTL y CMOS, cuenta con indicador térmico.

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Voltaje de alimentación máximo Velocidad sin carga Corriente sin carga Corriente con 45 oz-in de carga Relación de engranes

El puente H, LM18200 utiliza dos pines importantes, el PWM y el DIR, los cuales son señales que vienen del control, la primera es necesario para variar la cantidad de voltaje promedio que se entrega al servomotor. La dirección de giro comandada por la señal de entrada DIR, el LM18200 cuenta con los circuitos apropiados para dirigir el camino de la señal PWM a los transistores de potencia.

Para seleccionarlo LM18200, se utilizó la ,siguiente formula:

ia = r lK

Donde 'I es el torque K es la constante del motor.

Los datos de los servomotores de mayor.,capacidad son los siguientes, ver tabla 3.2.

24 Volts 1330 rpm

0.4 Amperios 2.5 Amperios

5.9:l

Tabla 3.2.Especificaciones Del Servomotor Del Hombro Y Brazo

Tiene un encoder integrado 500 conteqs por revolución, 2 canales en el disco, una entrada SVDC, 40 mA. Por lo que se observa el integrado LM18200 tiene capacidad para alimentar los servomotores, porque éste soporta hasta1 3 amperios. Para poder controlar la dirección del sentido de giro en un servomotor de CD en el modo manual, solo basta aplicar una diferencia de' potencial en las terminales del motor y este girará en un sentido; pala 1ograr'~invertir la rotación del giro se invierte la polaridad en las mismas terminales, para hacerlo de forma automática, explicaremos la siguiente figura 3.7

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I

Figura 3.7 Diagrama PWM y Giro Del Motor

La señal de PWM en todo momento estará presente a la entrada de la compuerta 17C (CW) y 17D (CCW), de la tarjeta de servo amplificador, si el motor gira a la derecha ( 1 lógico), nunca podrá girar a la izquierda (O lógico) gracias a la colocación del inversor (en nuestro caso el transistor Q5 2N2222 )en una de las entradas de la compuerta AND señalada comoCCW (17D), cabe señalar que el inversor recibe de la PC, la señal ,de un bit para controlar la dirección del motor.

3.3 DISEÑO DEL SISTEMA DE MOTOR A PASOS

3.3.1 MOTOR A PASOS

También conocidos como “stepper motor” pueden girar en un ángulo preciso llamado “paso” o “step”. Debido a que resultan muy precisos y confiables. se emplean comúnmente en aplicaciones donde el posicionamiento mecánico resulta ser muy importante. Son ideales cuando se tiene que girar un eje y detenerlo en ciertas posiciones con una precisión de hasta centésimas de milímetros, y dicha posición permanece bloqueada hasta que no se de una nueva orden para hacerla girar en el sentido que queramos.

Robot SCARA Decima tercera Generaci6n

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Basicamente estos motores están constituidos normalmente por un rotor sobre el que van aplicados distintos imanes pehanented y por un cierto número de bobinas excitadoras bobinadas en su estator. Los: motores a pasos pueden ser vistos como motores eléctricos sin conmutadores. Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente.0, en eli caso de motores a pasos de reluctancia variable, una pieza dentada ':hecha de material magnético. Toda la conmutación (o excitación de las bobinas) debe: ser siempre manejada por un controlador o driver.

3.3.2 TARJETA DEL MOTOR A PASOS

A continuación de muestra el diagrama a bloques del motor a pasos. Figura 3.8.

Figura 3.8 Diagrama De Bloques De La Tarjeta Motor A Pasos

El PiC16F84 recibe cuatro entradas que son dos interruptores limite (el izquierdo y el derecho), las señales DIR y CLK proveniente de la PC, dichas señales controlan la dirección y la velocidad del motor respectivamente, y el microcontrolador envía las señales de secuencia a la etapa de potencia para alimentar el motor a pasos, de esta manera se controla la posición en el motor. A continuación se muestra el diagrama esquemático Figura 3.9.

Robot SCARA DBcirna tercera Generación

60

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SEP-DGETI

I )

Figura 3.9 Diagrama Esquemático De La #Tarjeta Motor A Pasos

3.4 DISEÑO DEL SISTEMA MOTOR DE CD DE RADIO CONTROL

3.4.1 SERVO CONTROLADOR RC

Los servomotores utilizados en modelos radio controlados (carros, aviones) son muy útiles en muchos tipos de pequeños robots experimentales porque son pequeños, compactos y muy baratos (alrededor de 20 dólares).Los servomotores en su construcción incluyen motor,, caja de engranes, mecanismo con retroalimentación positiva y controlador electrónico. El servomotor puede ser controlado para moverse a cualquier posición solamente usando un simple controlador de pulso.

Los servomotores tienen una interfase ,de tres alambres para la alimentación y el control. Los alambres tienen el siguiente códigd de colores: NEGRO Tierra BLANCO Pin de Control ROJO +4.8V Fuente de Voltaje (+5V trabaja bien en esto)

El control de los servomotores es mediante pulsos. El pulso controlado es positivo con una longitud de 1 a 2 ms el cual es repetido alrededor de 50-60 veces por segundo. Puedes observar los detalles en la siguiente figura 3.10

61 Robot SCARA Decima tercera Generación

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1 a 2 m s 18a25 ms

FIGURA 3.10 Tiempo De Pulso Y Del Periodo Del Pulso.

Los servomotores son básicamente motores de corriente directa con reductor y control de retroalimentación de posiciónamiento del rotor, con un rango de 90 grados. Pueden ser modificados para permitir r o t a h n continua. La señal de control es un pulso de ancho variable,lel cual puede ser variado de 1 a 2 ms El ancho de pulso controla la posición del rotor. Un pulso de 1 .O ms rota el eje en sentido antihorario. Un pulso de 1.5 rns coloca el rotor en neutral (= grados), y un pulso de 2:ms se posicionara el eje en sentido horario. El pulso es enviado al servomotor a una frecuencia de aproximadamente 50 Hz. La relación entre el ancho de pulso y la posición del rotor se observan en la siguiente figura 3.1 I.

I,

i I 62 Robot SCARA üénrna tercera Generaciein

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Espacialidad: lngenierla Macair6nica

n

n.

Tren de pulsos de 1 ms Posición del Servomotor Izquierda

Tren de pulsos de 1.5 ms Posición del Servomotor Medio rango

Tren de pulsos de 2ms Posición del servomotor Derecha

Figura 3.1 1 Relación entre la duración del pulso y la dirección del motor

I1

63 Robot SCARA DBcima tercera Generacdn

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- . ~

SEP-DGETI

'I

3.4.2 TARJETA PARA EL MOTOR CD WDlO CONTROL

A continuación se muestra el diagrama a bloques de la tarjeta. Figura 3.12, donde se muestra la relación entre los diferentes" bloques funcionales de la tarjeta.

D I A G R A M A D E B L O Q U E S D E L C I R ; L UITO D E L M O T O R C D D E R A D I O C O N T R O L P A R A L A PINZA

abra o cierre la garra a velocidad esquemático Figura 3.13.

constante. Se muestra el diagrama

1

Robot S C A M DBCima tercera Generactdn

- LNAV-VUE 1 1

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3.5 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS

3.5.1 ENCODERS

Los servomotores' vienen construidos con su fespectivo encoder, éste es un sensor de posición que también es llamado como codificador angular de posición. Los codificadores Ópticos o encoders incrementales constan, en su forma más simple, de un disco transparente conjuna serie de marcas opacas colocadas radialmente y equidistantes entre sí; de un sistema de iluminación en el que la luz colimada de forma correcta, y de un elemento fotorreceptor (Fig 3.14).

SALIDAS DIGITALES

LED EMISOR

Figura 3.14. Disposición De Un Encoder Incremental

El eje cuya posición se quiere medir va acoplado al disco transparente. Con e: disposición, a medida que el eje gira se irán generado pulsos en el receptor ca vez que la luz atraviese cada marca, y llevando una cuenta de pulsos es posit conocer la posición del eje.

Existe, sin embargo, el problema de no saber si en un momento dado se está realizando un giro en un sentido o en' otro, con el peligro que supone no estar contando adecuadamente. Una solución a este problema consiste en disponer de otra franja de marcas, desplazada de la anterior de manera que el tren de pulsos que con ella se genere esté desplazado 90'grados eléctricos con respecto al generado por la primera franja. De' esta manera, con un circuito relativamente sencillo es posible obtener una señal adicional que indique cual es el sentido de giro, y que actúe sobre el contador correspondiente indicando que incremente o decremente la cuenta que se esté realizando. '.

65 Robot SCARA Décima tercera Generación

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Las señales entregadas por el encoder tienen la característica de ser señales cuadradas y la frecuencia de estas señales depende de la velocidad de giro del eje de movimiento que tiene el encoder. En el caso donde el encoder esta montado al eje del servomotor la frecuencia de señales es directamente proporcional a la velocidad.

Los encoders pueden presentar problemas mecánicos debido a la gran precisión que se debe tener en la fabricación. La contaminación ambiental puede ser una fuente de interferencias en la transmisión óptica. 'Son dispositivos particularmente sensibles a golpes y vibraciones, estaido su margen de temperatura de trabajo limitado por la presencia de componentes electrónicos.

3.5.2 TARJETA ELECTRÓNICA PARA EL ENCODER

Para comprender bien su funcionami'ento, mostramos el siguiente diagrama a bloques donde se observa la relación !kntre las señales del encoder, el PIC1 6F84 y la PC .Figura 3.15.

Figura 3.15. Diagrama A Bloques Del Encoder

El encoder tiene dos salidas una para cada franja de ranuras y cada salida se conectan independientemente a una resistencia de 10K (internamente lo estamos conectando al colector del fototransistor) a su vez a Vcc (+ 5 Volts) para polarizar el fototransistor. Además la salida es conectada a un inversor que refuerza la salida, eliminando ruidos.

1 Barrienios, Antonio. Fundamentos de Robótica. Mc. Graw Hill. Espana, 1997, Pág. 37-39.

I 66 Robot S C A M Decima tercera Generaci6n

~. - - - . CNAD-DGETI

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~1 microcontrolador pIC16F84 recibe las mencionadas Señales de salida, una se conecta al RA4 (Pin 3) y el otro RBO" (Pin 6) '¡a función de esta Última es de interrupción externa, la PC a través de sy puerto paralelo .recibe la información por cada nible iniciando por el menos significativo que le envía el PIC16F84 y la P c cuando se completa el primer nible pidete1 siguielte nible a través de los pines 18 y 19 (SO y S I respectivamente) en la siguiente tabla 3.4 muestra como~varia SUS valores y su correspondiente nible.

Nible No.

4

Tabla 3.3. Direccionamiento Para Cada Nible

El PIC16F84 envía el nible a través de los puertos de salida RBI, RB2, RB3 y RB4. El PIC para que se realice esto, previamente se programa, la programación se verá en detalle en el capitulo de programación del control. A continuación se muestra el diagrama esquemático de la iarjeta del encoder. Ver Figura 3.16,

I

Figura 3.16.Diagrama Esquemático Del Encoder

3.5.3 El hardware del puerto paralelo

El puerto paralelo de una típica PC utiliza un conector hembra de 25 patillas(DB25 S) éste el caso más común, sin embargo, es conveniente mencionar los tres tipos de conectores definidos por el estándar IEEE 1284,el primero, llamado 1284 tipo A es un conector hembra e 25 patillas de tipo D, es decir, el que mencionamos al

67 Robot SCARA Decima tercera Generación

I I 1 I1

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18-25

principio. El, orden de las patillas del conector es éste, Figura 3.17

(Cuando está inactiva obliga a la impresora salir de linea) Tierra electr;ica

El segundo conector se llama 1284 tipo B que es un conector de 36 patillas de tipo Centronics y lo encontramos en la mayoria de las impresoras; el tercero se denomina 1284 tipo C, se trata de un conector similar al 1284 tipo B pero más pequeño; además se dice que tiene mejores propiedades eléctricas y mecánicas, este conector es el recomendado para nuevos diseños. La siguiente tabla describe la función de cada patilla del conector 1284 tipoiA, el cual utilizaremos en este proyecto.

Figura 3.17. Conector Del Puerto Paralelo

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;I .I

Hay tres direcciones de EIS asociadas con un pyerto paralelo de la Pc, estas direcciones pertenecen al registro de datos, el registro de estado y el registro de control. El registro de datos es un puerto"de lectura-escritura de ocho bits. Leer el registro de datos (en la modalidad unidireccional) retorna el último valor escrito en el registro de datos. Los registros de cdntrol y estado proveen la interíase a las otras líneas de EIS. La distribución de las diferentes señales para cada uno de los registros de un puerto paralelo esta dado en las siguientes tablas:

Nombre LecturalEscritura Bit No. Dirección Bit 7 Bit 6 Bit 5

Base + O Puerto de Escritura ~ Bit 4 datos Bit 3

Bit 2 Bit 1 Bit O

Propiedades Dato 7 Dato 6 Dato 5 Dato 4 Dato 3 Dato 2 Dato 1 Dato O

Tabla 3.6. Registro de estados

Dirección Nombre ! I I Base + 2 Puerto de

control - Tabla

LecturalEscritura

.7. 'Registro de Control

Robot SCARA D&%na tercera Generacidn

69

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Dirección inicial 0000: 0408 0000: 040A 0000: 040C 0000: 040E

Una PC soporta hasta tres puertos paralelos separados, por tanto puede haber hasta tres juegos de registros en un sistema en un momento dado. Existen tres direcciones base para el pueco paralelo asociadas con tres posibles puertos paralelo: Ox3BCh, Ox378h y Ox278h, nos referimos á estas como direcciones base para el puerto LPTI, LPT2 y LPT3, respectivamente. El registro de datos se localiza siempre en la dirección base de ,un puertd paralelo, el registro de estado aparece con la dirección base + 1, y el registro de"contro1 aparece en la dirección base + 2. Por ejemplo, para un puerto LPT2 localizado en Ox378h, ésta es la dirección de registro de datos, al registlo de estado le corresponde la dirección Ox379h, y su respectivo registro de control esta ed la dirección Ox379Ah. Cuando la PC se enciende el BIOS ejecuta una rutina para determinar el número de puertos presentes en el sistema asignado la etiqueta LPTI al primer puerto localizado, si existen más puertos entonces se asignarán consecutivamente las etiquetas LPT2 y LPT3 de acuerdo a la s'iguiente tabla:

Función Dirección base para LPTI Dirección base para LPT2 Dirección base para LPT3 Dirección base para LPT4

En la manipulación de los tres servomotores del ROBOT SCARA se utilizaron los tres puertos paralelos de la computadora y'cada tarjeta tiene un conector para el puerto paralelo, un conector macho opcional ( motor a pasos o motor cd de radio control) y un conector paralel encoder, y en total son tres tarjetas, a continuación se muestra un diagrama a bloques de cómo circula la información.

.: 3.L

Figura 3.18. Diagrama De Bloques De Las Señales De Datos Y Control

i 70 Robot S C A M Dbcima tercera Generaci6n

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La PC envía 7 bits para controlar la velocidad del servomotor y un bit para modificar su dirección, dos señales para controlar la velocidad y dirección del motor a pasos ó solamente la dirección:en el motor cd de radio control, y por último el encoder envía a la PC dos señales': para mostrar su velocidad y dirección.

A continuación se muestran una tabla para cada puerto paralelo (278, 378 y 3BC) y los números de bit utilizados de los registros de {Datos, Estados y Control para el Encoder, DAC, Garra y Muñeca, y p u uso en cada caso ya sea velocidad, dirección, dato, nibie y un interruptor limite izquierdo.

Tabla 3.9. Puerto Paralelo 278

Tabla 3.10 Puerto Paralelo 378

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Datos 3BC Estado 3BD Encoder Dato

Dac Velocidad 1 Dirección 3 ,438

0,1,2,3,4,5,6,I7

I Garra I I I I

Control 3BE Nible 0,1

Muñeca Tabla 3.1 1 Puert' Paralelo 3bc '

PROGRAMACIÓN DEL PIC 16F84 PARA EL ENCODER

A continuación en la figura 3.19 se muestra el diagrama de flujo de la programación

72 Robot SCARA DBcima tercera Generación

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Programa pnncipal

origen

puertos

Asignar variables

’ interrupcidn

Por tbcw

=20H wtcontal bits a la P o r t b t w Portb &60H

derecha

I no

I. r- Porlb & 60H - wtconta2 PortbCw

73 Robot SCARA Decima tercera Generaci6n

. ~- .

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Respaldar w

DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PROGRAMACIÓN

DEL ENCODER bandera de Figura 3.19. interrupci6n

Decrementa Decrement incrementa contai a wntal canta2

r - 7 0 7 , Ra4 = O

Incrementa mntal

Contal=FFH - & &

Contal=FFH Contal- O0

Restaura rstatuc

r - 7 Retaurar w

interrupci6n

FIGURA 3.21 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PROGRAMACIÓN DEL ENCODER

74 Robot SCARA Décima tercera Generación

I

I/ i .i

Básicamente el propósito de dicho programa es /levar el conteo de pulsos que genera el encoder, el PIC inicia mandando et nible menos significativo a la Pc, pero esta envía 2 bits cuando ya se completo el nible para solicitar el siguiente nible, y así sucesivamente hasta completar dos bytes (4 nibles), el conteo se incrementa en un sentido y decrece en el sentido contrario, la rutina de interrupción precisamente nos permite saber la dirección del servomotor. En los anexos se encuentra la codificación del programa.

PROGRAMACIÓN DEL PIC PARA CONTROLAR EL MOTOR A PASOS.

El PIC recibe los pulsas de la PC y la señal de interrupción del motor. La PC envía un bit para controlar la velocidad y dirección del motor y el PIC se programa para lograr la ejecución de dihhos comandos Cuando uno de los switch limites es activado se interrumpe el movimiento del motor en esa dirección pero habilitado en sentido contrario.

A continuación se muestra su diagrama,de flujo, figura No 3.20. La codificación del programa se muestra en los anexos.

75 Robot S C A M Décima tercera Generaa6n

CNAD-DGETI

cw

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Principal

Dir O0

ccw

I Config puertos I I I c

I . Habilitar interrupciones

PortB=20H I

interrupciones

Salvar W

Salva: Status

Limpiar bandera de int . NO SI

1

1 Restaurar Status I Restaurar W

FIGURA 3.20. DIAGRAMA DE FLUJ DE LA PROGRAMACI

DEL MOTOR A PASOS

76 Robot SCARA Decima tercera Generación

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I

PROGRAMACIÓN DEL MOTOR CD RADIO CONTROL

La finalidad de este programa es que en base ,a la señal de la PC, el PIC se programa para abrir o cerrar la garra, la velocidad en este caso es constante. A continuación se muestra su diagrama esque,mático, ver Figura No 3.21. Su codificación se muestra en los anexos.

...

Figura 3.21 Diagrama Esquemático Del Control Del Motor De Rc

77 Robot SCARA Décima tercera Generaci6n

-. -

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4. PROGRAMACIÓN DE CONTROL.

4.4. ALGORITMOS DE CONTROL DEL ROBOT TIPO !KARA

La Cinemática del robot Scara estudia el movimiento del mismo con respecto a un sistema de referencia. La cinemática describe analiticamente el movimiento esoacial del robot como una función del tiempo y por la relación entre la posición y la orientación del con los valores que toman sus coordenadas particulares.

Existen dos variables a resolver en .la cinemática del robot, la primera es la cinemática directa y la segunda la cinemática inversa. La primera consiste en determinar cual es la posición y orientación del extremo final del robot, con respecto a un sistema de coordenadas que se t h a n como referencia, conocidos los valores de las articulaciones y los, parámetros geométricos de los elementos del robot, la segunda se resuelve la configuración que debe adoptar el robot para una posición y orientación del extremo conocidas Denavit y Hartenberg propusieron un método sistemático para describir y representar la geometría espacial de los elementos de una cadena cinemática, y en forma particular de un robot, con respecto a un sistema de "referencia fijo. Por lo cual se utilizara un algoritmo con diagrama de flujo para controlar la.:posición y velocidad del robot. La dinámica se ocupa de la relación entre las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y movimiento que en el se originan esta relación se obtiene mediante el modelo dinámico, que relaciona matemáticamente a:

extremo final del robot

1) La localización del robot definida por sus variables particulares o por las coordenadas de localización de su extremo, y sus derivadas de velocidad y aceleración.

2) Las fuerzas y pares aplicadas en las articulaciones masas e inercias de sus elementos.

3) Los parámetros dimensiónales del robot, como longitud, masas e inercias de sus elementos.

El modelo dinámico es imprescindible para conseguir los siguientes fines:

1) Simulación del robot 2) Diseño y evaluación de la estructura mecánica del robot 3) Dimensionamiento de los actuadores 4) Diseño y evaluación del control dinámico del robot

El modelo dinámico de un robot debe incluir además de los eslabones y pares los sistemas de transmisión, de los actüadores, y equipos electrónicos de mando.

Robot S C A M I 78 Decirna Tercera Generaci6n ,

I .I li

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-+ KP (vel) Motor -

Estos elementos incorporan nuevas inercias, rozamientos, saturación de los circuitos electrónicos. Para esto se utiliza Lagrange-Euler.

A un robot se le demanda por lo general elevadas prestaciones en velocidad y precisión de movimiento. Este objetivo ha marcado las investigaciones y avances tecnológicos realizados en robótica. La calidad de materiales más ligeros, sistemas de transmisiones sin holgura, con baja inercia, actuadores rápidos y precisos, de sensores elevada resolución, han permitido mejorar la calidad de los movimientos.

Los algoritmos de control del robot tienen por,,objetivo mejorar al máximo las características de velocidad y precisión.

El control PID permite anular el efecto de la perturbación en régimen permanente, así como para conseguir, que la salida alcance a la entrada pasada un tiempo deseable que una trayectoria es entrada y uno de salida coincidan, para tat efecto se utiliza un control PID con retrohmentación.

El algoritmo PID tiene tres términos asociados de control, pueden modificarse los Parámetros: proporcional, integral y derivativo, esto es, cuentan con tres constantes KP, Ki Y Kd que escalan 1Cp tres términos con la finalidad de obtener buen desempeño en el controlador. Esta es la ley de control PID.

POSICION O

VELOCIDAD

Ki (vel) d-! -+

W

Kd (vel)

RETROALIMENTACION 4

Figura 4.1 Algoritmo AID

1 19 Robot S C A M DBcima Tercera Generaci6n

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4.2. PROGRAMACIÓN DE MOVIMIENTO DEL ROBOT

La programación en cualquier sistema robotizado es la que permite el control de los elementos mecánicos para proporcionar movimientos rápidos y suaves en SUS aceleraciones con el fin de evitar vibraciones.

Un robot es un manipulador multifuncional reprogramable lo que permite su adaptación de una manera rápida y económica a 'diferentes aplicaciones.

La programación de un robot se puede definir como el proceso mediante el cual se le indica a este la secuencia de acciones que deberá llevar acabo durante la realización de su tarea. Estas acciones'consisten en su mayor parte en moverse a puntos predefinidos y manipular objetos del entorno

El lenguaje C es un compilador de alto nivel que es utilizado para realizar la programación del robot, el cual utiliza funciones de interrupción, inicialización de variables y realiza un monitoreo de las posiciones y velocidades del servomotor y del brazo.

El programa principal tiene una estructura de bucle condicionado que permite leer parámetros específicos del teclado' para modificar alguno de ellos o simplemente verificarlo. La función principal es independiente en la ejecución de la función de interrupción, es decir, la primera es una secuencia de las condiciones que da el usuario y un procedimiento que ocurre' en intervalos fijos de tiempo programados, estas interrumpen m0mentáneamente;la función principal y las instrucciones que se ejecutan internamente en la rutina:'de interrupción son principalmente captura de datos de los puertos de entrada, habilitación de salida y aplicación de algoritmo de control

4.3 FUNCIONES DE INTERRUPCIÓN,

La rutina de interrupción consiste en programar, dispositivos del hardware interno de la PC, solo se mostrará la forma de operarlo y modificarlo para trabajar con el algoritmo de control y adquisición de datos.

Este programa de interrupción. modifica los registros del controlador de interrupciones y el timer interno del !'computador, permite emplear una función especificada por el usuario ' a intervaios de tiempo programados, independientemente de la función principal y las de las funciones auxiliares.

A continuación se muestra el segmento de código de las funciones y variables de la rutina de habilitación de interrupción.

I

Robot S C A M i 80 Décima Tercera Generación

I

t il

CNAO-CENIOET SEP-OGETI Especialidad: lngenieria Mecatr6nica

Void init-lnter.(int Time-I , int Time-2)

int stimeTask1 = Time-I ; int stimeTask2 = Time-2; clock=I ; setTimmer (clock); setTaskl (stimeTask1, task1 ); setTask2(stimeTask2, task2); setErrfunc(taskErr);

{

1

Bit 2 ninit

Selecciona nibble

4.3.1. FUNCIÓN DE INTERRUPCIÓN: ADQUISICIÓN DE DATOS

El hardware diseñado requiere de seña'les aprop,iadas provenientes de la PC para decodificar los datos provenientes de los seniores, estas señales habilitan el canal, el nibble para los contadores. Del puerto de captura de 4 bits se toman los datos provenientes de los contadores' en intedalos de tiempo constantes de 5 milisegundos.

El bit de reset debe habilitarse la primera vez que se corre el programa, esto debido a que los encoders son de !tipo incremental, es decir, requieren una referencia para hacer el conteo de los pulsos, :de otra manera no se tendrá un control de la posición absoluta del brazo y el rotor.

A continuación se muestra los dos bits de salida empleados para seleccionar canal y seleccionar los nibbles del byte de entrada.

Bit 1 NautoLF

Selecciona canal 1 nibble bajo O nibble alto

. .

O encoder del brazo 1 encoder del rotor

La distribución de los bits del puerto de entrada queda como en la siguiente tabla:

BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 nAck

Tabla 5.2 Distribución De Bits Para El Puerto De Entrada

PaperEnd Select

Robot SCARA 11 81 I Decima Tercera Generaci6n

CNAD-CENIDET Especialidad Ingenieria Mecatrbnica SEP-DGETI

Se muestra el código que permite leer los encoders a partir de la función de interrupción:

Void task1 (void)

nibble++; {

switch(nibb1e) {

case Ox01 :

case 0x02:

case 0x03:

case 0x04:

case 0x05:

turnon( PORT-CTRL,sO-); t u r n o n (PO RT-CTRL , s 1 ); break;

dummy1 =inp(PORT-IN); dummy1 =dummy1 &Ox78; durnrnyl=dummyl>>3; tu rn-off (PORT-CTRL, so); turn on(P0RT-CTRL,sl);} break;

dummy2=inp(PORT_IN); dummy2,=durnmy2&0~78; durnmy2=dumrny2<<1; turn-on(P0RT-CTRL,so); turnoff (PORT-CTRL,sl ); break:

durnrny3=inp(PORT-lN); dummy3=durnmy3&0~78; dummy3=dummy3<<5; turnoff(P0RT-CTRL,sO); turnoff(P0RT-CTRL,sl );} break;

dummy4=inp( PORT-l N); dumrnyh=dummy4&0~78; dummy4=dummy4<<9;

Teta3_p=dumrnyl +durnmy2+dummy3+durnmy4; nibble=O; Teta3_mm=Teta3_p*tao3; X3=(Teta3_mrn - Teta3 old)/ts; ~e1-rn3=a1f*~e-m3+(1 .O-a1f)*x3; Teta3_Old=Teta3_mm; break;

1

Robot S C A M 1' 82 Décima Tercera Generación

SEP-DGETI CNAD-CENIDET

EsDecialidad: lngenieria Mecatr6nica

Este segmento de código tiene la posición absoluta,Y estimación de velocidad del servo del eje Z, hombro Y codo,

EI encoder del eje Z tiene una reS0lUCiÓn de 400 Pulsos Por revolución. La resolución en mm de de 0.0125 mm/PulSO en el eje z EI encoder del hombro y codo tiene una resolución de 3000 pulsos por revolución. La resolución en grados es de 0.00926 grados Por Pulso.

En el diseño del robots se busca alcanzar una buena resolución de 1.3 medición electrónica, sin embargo, la resoiucion del elemento mecánico de transmisión puede ser un factor que impida alcanzar la precisión que la resolución electrónica es capaz de medir, es así, que el diseño mecánico de precisión es tan importante como la capacidad de los sistemas sensores del manipulador.

4.3.2. FUNCIÓN DE INTERRUPCIÓN; CONTROL

La Función de control interrumpe cada 10 milisegundos a la rutina principal (main) para ejecutar el algoritmo de control PID y la sección de estimación de velocidad del rotor y brazo del sistema.

El programa es una función que ocupa la medición de la posición absoluta de los encoders para estimar la velocidad y filtrarla.

La rutina control que fue inicializada como función de interrupción ocurre cada 10 milisegundos, con esto se tiene el tiempo de muestreo fundamental para sincronizar el algoritmo de control.

En el programa se debe estimar la velocidad de la siguiente manera:

'

V=(PosiciÓn(i)-PosiciÓn(i-l ))factor / At

TO =2*pi / resolución = 6.28 I400'ppr = xxxxx radianes / pulso

T I =2*pi I resolución = 6.28 13000 ppr = xxxxx radianes / pulso

El factor para el rotor es:

El factor para el brazo es

Con estos factores el estimado de velocidad quedara en radianes / segundo, dando a ts en segundos, que para este caso es ts = 0.01.

La velocidad estimada es una estimación de la velocidad real, y este tipo de aproximación será mejor a medida que el tiempo de muestre0 tiende a cero, sin embargo, Para esta aplicación el periodo de muestreo es suficiente para hacer una buena estimación de la velocidad pero en este esquema de estimación se tiene problemas de ruido.

Robot S C A M ' I 83 Decima Tercera Generación

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El algoritmo de control PID esta basado en la retroalimentación del error de posicionamiento, este error sufre tres procesos diferentes, el primero es la multiplicación por un factor conocido como Kp, el segundo proceso implica obtener la velocidad de cambio de dicho error y multiplic'arlo por un factor Kd, y por último acumular toda la historia de errores a lo largo de'un periodo de tiempo mientras se hace el control y multiplicarlo por un factor db escala Ki, sincronizado con el periodo de muestreo; todo esto se suma y el resultado modifica la señal de voltaje al servomotor.

Esto mantiene al manipulador en una ,:sola posivión específica o setpoint mientras las constantes Kp, Kd, Ki, sean apropiadas para causar que la dinámica a lazo cerrado se comporte estable. Para lograr que estas variables sean las apropiadas es necesario modelar el sistema, caracterizarlo y hacer las simulaciones e implementaciones pertinentes.

Se propone el siguiente algoritmo PID para el robot con flexibilidad en la articulación:

U = -Kp * error - r - Kd * velocidad-r + Zv

donde:

error-R = (posición - SP) del rotor error-B = (posicion - SP) del brazo velocidad-R = velocidad filtrada del motor Z v = Z v - at ' Ki *error B SP del rotor = posicióñdeseada del rotor Sp del brazo = posición deseada del brazo

La derivada del error toma en cuenta la velocidad del rotor. La parte proporcional toma la diferencia entre la posiciód deseada y la mediad del rotor. El control integral se torna el error de posición del brazo, es decir, la diferencia entre la posición deseada y la posición medida directamente en el brazo del manipulador

Es importante considerar la saturac'ión de laivariable de control de salida, esta varia de -127 a 128 en un rango lineal a excepción de una consideración echa por el programa donde se elimina la zona muertalque todo motor de corriente directa presenta, y esta depende de las caiacterísticas de cada motor y carga que tenga conectada.

A continuación se muestra el segmento de código que la función de control ejecuta para realizar un algoritmo PID en la implementación del robot con flexibilidad en la articulación:

Robot S C A M 1 1 a4 Décima Tercera Generaci6n

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Void Task2(void)

enable 0; X I =xp xv=(xp-xpold)/ts*tauO; x3=aif*x3+( 1 .O-alf)*xv; xpold=xp;

{

~p=(~p-p~s-xp)*KP_Pos;

1~=l~-0ld+Ki*ts*tauO*(sp-x3);

Is-old=ls;

u=(int)(uf);

u~=(sP-x~)*KP+Is;

If(u>l27)u=127; If(ü<-l27)U=-127; lf(u>=O)u=u+Ox80;

. If(u<O){ u=u+oxff; u=*u; I outportb(outport,u);

Return; 1 Las instrucciones del segmento task2 deben ejecutarse en menos de 10 milisegundos, de lo contrario puede &xistir un1 traslape entre interrupciones. La función .e taskerr impide que el programa continúe con su curso convencional en el caso de que exista un traslape de interrupciones. Esta rutina exhibe un mensaje de timeout y detiene la ejecución del programa al digitar cualquier tecla. El segmento de código a continuación se muestra:

Void taskerr(void) I

printf(“ \nTIME OUT (taskerr)!!%c%\n”,Ox07,getErrcode()); getch0; exit(0);

1 La función para activar uno de los bits sin modificar a los bits que le acompañan en el puerto es la función turn-on, la :que requiere como argumentos el puerto de salida y la mascara que señala cual de los bits Será puesto en 1 lógico. Para ser lo mas general posible se dedica un segmento de programa a inicializar las mascaras, éste procedimiento consiste en h’acer una definición con un nombre de constante que identifique el elemento a activar, por ejemplo:

Robot SCARA I! 85 ‘I Décima Tercera Generacibn

I -

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BIT6 BIT 5 BIT4 BIT 3 BIT2 BIT 1 BIT0 X X X X X O ' x O O O O O 1 O

#define Canal 0x02

Esta definición guarda en la constante canal el número binario 00000010 (02 en hexadecimal), ahora es mas fácil recordar la constante que la ubicación del bit correspondiente a la selección del canal, conjuntamente a esto se genera la función turn-on que toma el valor de la mascara'y hace una función lógica OR con el dato que exista en la salida al momento de em'plear la función. El resultado de la operación OR de la mascara y el dato leído producirá que la salida sea puesta en 1 lógico antes de emplear esta rutina.

En forma grafica el procedimiento es el siguiente

DATO ORIGINAL MASCARA

X X 1 x 1 X 1 x 1 1 ' I X I RESULTADO

Tabla 4.3 Función Lógica ,Empleada En Función Turn-On

La función turn-on lee el dato original que existe en la salida, después se hace una operación lógica OR entre el dato y la mascara, el dato obtenido será la nueva salida y esta será diferente al dato oi;iginal únicamente en la posición del bit que identifica a la mascara, es decir, la constante mascara define el bit a activar y la función nuca altera a otros bits.

El segmento de código de la función turnon es presentada así:

Void turn-on(int port, char mask) {

char dummy; dummy=inp(port); dummy=dummy&* mask; outp(port,dummy);

1

La función complementaria a turn-on es la función turn-off que se emplea para desactivar un bit especifico sin modificar los bits contiguos, esta función emplea la misma mascara que turn-on con el objeto de simplicidad y manejo eficiente de los datos.

Robot S C A M ' 86 Decima Tercera Generaci6n

i ,I

I ,i

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BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT 1 BIT0 X X X X X 1 , x 1 1 1 1 1 O 1

La función turnoff emplea dos argu.mentos: el puerto y la mascara, estos especifican la dirección y el lugar dondelse requiere desactivar el bit.

Inicia leyendo el puerto de salida, posteriormente se hace una operación lógica AND entre el dato leído y el inverso de la mascara, con esto se tendrá como resultado la desactivación del bit definido en la m'ascara.

En forma gráfica el procedimiento es el siguiente:

DATO ORIGINAL MASCARA

VARIABLE u DATO<-I 28 DATO =-I 28 DATO=-1 20

AND

SALIDA BINARIA BIT DE GIRO VOLTAJE MOTOR 111 1111 O -24 111 1111 O -24 111 1000 O -23.8

DATO=120 DATO=I 27 DATO=127

Tabla 4.4 Función Lógica Empleada En Función Turn-Off

111 1000 1 23.8 111 1111 1 24 111 1111 1 24

La función pone en cero el bit1 sin modificar los demás bits del puerto, se busca, establecer funciones bien estructuradas que eviten errores y hagan más simple la programación. A continuación se muestra la función motoron(u) que tiene como argumento la señal de control, es decir, el número correspondiente a la señal de control, este número debe ser convertido a un eqdivalente en valor analógico de voltaje, para esto primero se establece la siguiente relación. .

Robot S C A M 11 87 Decima Tercera Generación

I

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Existe una relación entre el dato de control u y la salida de voltaje, esto no es un proceso completamente transparente, es decir, 'el dato de control esta saturado por restricción física, significa que el actuador tiene un torque máximo O IO que es io mismo, si se aplica el voltaje máximo entre terminales y la carga conectada al eje del servomotor produce que la corriente de armadura sea la máxima nominal, se dice que está saturado el actuador." Por el ptograma esta situación es tomada en cuenta para que una salida acotada sea proporcionada al actuador, para esto la función motoron(u) se escribe la condición que verifica si la variable u es igual o mayor que cero. Si es positiva o cero el bit de dirección de giro se pone en 1, el dato de salida dentro de este rango aplicado al #puerto de salida y combinado con la circuitería de conversión DAC y modulador de ancho de pulso PWM producirán una salida directamente proporcional al dato de'ientrada en este rango.

El siguiente segmento de código muestra la función motor-on(u) empleada en la función de interrupción de control. Void motoron(f1ota uf)

signed int u; u=(int) * (uf);

I

if(u>127)u=127;

I I

if(U<-l28)~=-128 if(u>O){outportb(PORT - OUT,*u+Ox80);

if(U>O){Outportb(PORT. - OUT,u);

{

En este capitulo se recupera la información de'los capítulos anteriores y 10s integra para la implementación de Un ejemplo real y concreto que puede ser empleado como un método par la realización de sistemas completos que tomen en cuenta 10s elementos teóricos para mejorar'ei desem'peño de sistemas como el mostrado en este documento.

I1 88 ' Robot S C A M D b n a Tercera Generación

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CONCLUSIONES

En este trabajo se muestra el aprendizaje que 'se obtuvo en la especialidad de mecatrónica durante 10 meses, el robót tipo SCARA es de 4 grados de libertad además rotación de la muñeca. Tiene 5 motores,, dos servomotores que controlan el codo y el hombro, un motor de CD de radio control para mover la pinza o garra, un motor a pasos para mover la muñeca, un servomotor para el eje Z.

En la elaboración de un prototipo didáctico mecatrónico es necesario de la interrelación de diferentes especialidades, las cuales involucra la mecánica, electrónica, electricidad y la programación.

Se utilizó para los dibujos mecánicos el solid-works, para elaborar los diagramas electrónicos y la tarjeta PCB el programa protel98, para el maquinado se utilizo el centro de maquinado programando en CNC para las piezas planas y se uso el CAD-CAM en el torno Harrison para los ejes redondos. Se programo el picl6f84 en el sotfware PCLAB, se utilizó un tornillo embalado para el eje Z, se programo en lenguaje C para mover el brazo del :robot scara

La falta de desarrollo de la mecatrónica en el país y la carencia de prototipos didácticos en los planteles de nuestro subsistema, da como 0bjetiv.o el dejar un testimonio escrito que describa como se aplicaron los conocimientos adquiridos en el CNAD; durante casi un año de trabajo para la manufactura de un prototipo didáctico.

Es importante que los conocimientos;,en mecatrónica lleguen a nuestros alumnos en ésta especialidad, porqué estaríamos propiciando el desarrollo de los conocimientos en el factor humano, que pudiera satisfacer las necesidades de la industria, donde se manejen procesos automatizados o robotizados.

Nuestro prototipo servirá como prototipo didáctico para estudiantes en la especialidad en Mecatrónica, del nivel medio superior, donde podrán aplicar algunas de las materias de la especialidad.

Por último podemos decir: que el tiempo del desarrollo del prototipo es insuficiente, que el trabajo recepcional en la, redacción es muy limitado por la carencia en los conocimientos sobre la redacción de documentos como éste, y por último consideramos que la realidad en los planteles para el desarrollo de prototipos didácticos es limitado por la carencia' de recursos económicos.

Robot SCARA ' 89 DBctma Tercera Generacibn

-.

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RECOMENDACIONES

El tiempo del desarrollo del prototipo es insuficiente,

Que el trabajo recepcional en la redacción es muy limitado por la carencia en los conocimientos sobre la redacción de documentos como éste.

Por último consideramos que la realidad en los planteles para el desarrollo de prototipos didácticos es limitada, por la carencia de recursos económicos.

Se recomienda continuar el trabajo sobre el Robot tipo SCARA por que será útil perfeccionar sus movimientos.

Los resultados obtenidos con los circuitos se consideran buenos, sin embargo se recomienda revisar los diseños para mejorar la programación del PIC16F84 o se cambien por GAL.

Se recomienda que desde el inicio de la especialización seleccionen los proyectos y se inicien los trabajos para poder terminarlos a' tiempo.

II 90 'I Robot SCARA Décima Tercera Generación

/I II

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EsDecialidad: lngenieria Mecatr6nica

BlBLlOGRAFíA

Balcell, Josep, Automatas Programables, Alfaomega, Marcombo, México DF, 2001,439p.

Barrientos, Antonio. Fundamentos de Robótica. Edit. Mc. Graw Hill, España, 1997, (37-39)p.

Chavalier, A. Dibujo Industrial, Edit. Montaner y Simón, S.A. España, 1997.

D.G.E.T.I. S.E.P. Mecatrónica I, Manual .de Instrucción, Primera edición, México, 1989.

FACE, Catálogo de Componentes Mecánicos, Edit. Misumi Corp. Edición 2001-2002, (G54, G55, G56)p.

Feirer, John, Maquinado de Metales con Maquinas-Herramientas, Edit. CECSA, Segunda Edición, México, 1997, 9p

Gerck, Kart. Manual de Fórmulas Técnicas, Edit. Alfaomega, 19va. Edición, México, 1977, (M2, M3)p.

Metales Ermita S.A. de C.V., Catalogo general, México 1999,29p

Motorola, fast and Is TTL data, fifth edition (1992)

Murray, H. William, Manual de Borland C++,Mc. Graw Hill, tercera edición Madrid 1993,155 p

NTE, Electronicshc, Manual de, semiconductores 10 edición, 482p

SERVOSYSTEMS CO. 2001, catálogo, 19Op

CITAS DE RECURSOS ELECTRÓNICOS. 1

A chronology of significant event in the History of A i [en línea]. Initially prepared for use in Introduction to Ai"classes, By: Bruce G. Buchanan; University Professor Emeritus, University of Pittsburg; August 2002. http://www.aaai.orq/AITopies/bbhist. html.

Robot S C A M b 91 Dbcima Tercera Generacion

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Especialidad: Ingenieria Mecatr6nica

A P É i l ~ D i C E S

Robot SCARA Décima Tercera Generación

92

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad Ingenieria Mecatronica

6 7 8

LISTA DE COMPONENTES DE LA TARJETA MOTOR A PASOS.

1 O0 RB8 MIALOA resistencia de 1/2 watts steren 1 O0 RB6 AXIAL0.4 -1 steren 1 OK RE12 AXIAL0.4 resistencia de 1/2 watts steren

___ ___

21 IDIODO 22 /DIODO

D3 DIODE0 7 diodo steren D4 DIODE0 7 diodo steren

~~~~

23 IHESW-PB PB1 PUSHB

Robo! SACARA 'irecaava Generación Diciembre 20021 7

oush baton steren 24 25 26 27 28

NPN T1 TO-220 transistor steren NPN TB TO-220 transistor steren NPN TC TO-220 transistor steren NPN TD TO-220 transistor steren PIC16C84 U2 DIP18 rnicrocontrolador oraararnado steren

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SEP-DGETI

'I

17 18 19

LISTA DE COMPONENTES DE LA'iTARJETA ENCODER.

33pf c 3 SilP2 capacitor ceramico lsteren 33pf c 4 SIP2 capacitor ceramico lsteren 4MHZ u 4 XTALl cristal lsteren

21 CONECTORH 22 ENCODER 23 HESW-PB

I I 4 I 20 174LSO4 IU1 IDIP14 1C.I. inversor tsteren I

DB25FLE 0625 conector hembra DB25 stsren H5 SIP5 molex de 5 pines steren U3 PUSH6 üüsh boton steren

Robot SACARA lrecrava Genaraci6n Diciembre 20021 7

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LISTA DE MATERIALES Y COMPONENTES ADICIONALES

I I

i I I l .

Robot SACARA Treceava Generación Diciembre 20021 7

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1.-TARJETA MADRE PARA CIRCUITO IMPRESO (PCB)

Robot SACARA Treceava Generación Diciembre 20021 8

CEP-DGETI CNAD-CENIDET Especialidad Ingenieria Mecatronica

12.- TARJETA DEL ENCODER PARA CIRCUITO IMPRESO (PCB)

- =J ..........

......... ..

.. ..... 3 d

. ... .. . ... ~ .. . . . ::I.

Rabat SACARA Treceava Generación Diciembre 200219

CcD.ncGTI CNAD-CENIDET ~~

-L. 1 - - 1 I

Especialidad: Ingeniería Mecatrbnica

3.- TARJETA DEL MOTOR A PASOS PARA ClRUlTO IMPRESO (PCB)

Robot SACARA Treceava Generación Diciembre 200220

I

CNAD-CENIDET Especialidad Ingeniería Mecatrónica

SEP-DGETI

4.- TARJETA PARA EL MOTOR DC DE R.C. PARA CIRCUITO IMPRESO I

Robot SACARA Treceava Generación Diciembre 200221

SEP-DGETI CNAD-CENIDET Especialidad:. ingeniería Mecatrónica

~ _

1.- PROGRAMA DE PICS16F84 SERVOMOTOR DE RADIO CONTROL

PROGRAMA DEL TIMER COUNTER PARA ACTIVAR UN SERVOMOTOR DE RADIO CONTROL DESDE EL PIN RBO EN MODO ON/OFF list p=16f84

TMR O EQU OXO1 STATUS EQU OXO3 PORTA EQU OXO5 PORTB EQU OX06

INTCON EQU OXOB OPTIONREG EQU ox01

RAO RBO

EQU O EQU O

IRP EQU RP1 EQU RPO EQU NOT - TO EQU NOT-PD EQU Z EQU DC EQU C E QU

OXO7 O X 0 6 OX05 O X 0 4 OXO3 oxo: OX01 ox00

GIE EEIE TOIE INTE RBIE TOIF INTF RBIF

OXO7 OX06 OX05 oxo4 OX03 oxo2 OXO1 ox00

STATUS-backup EQU OXOE w-backup EQU O X O F CONTAH EQU OX10 CONTAL EQU OX11 DUTY EQU OX12

Robot SACARA Treceava Generación Diciembre 20023 1

. .

CNAD-CENIDET Espeaalidad Ingeniería Mecatrónica

SEP-DGETI

org 0x00 ;Origen goto start

org 0x04 goto iserv

start bsf movlw movwf moviw movwf movlw movwf bcf

bcf bsf bsf clrwdt clrf movlw movwf movlw movwf bsf movlw movwf

STATUS, RPO ;Banco 1 OXff ;Carga a w con OxFF PORTB ;Port B Entradas Oxle ;Carga en w le PORTA ;Port R A O como salidas y otros como entrada b'11011000' ;Set up Timer counter ,OPTION_REG STATUS, RPO ;Banco O

INTCON,TOIF ;limpia la bandera de interrupción INTCON,GIE ;Habilita interrupciones globales INTCON,TOIE ;Habilita interrupcion de TMRO

PORTA ;limpia. el puerto A Oxd6 CONTAL 0x13 CONTAH PORTA, RAO OxDC ;Carga a w con 255-35=220 TMRO ;Carga a TMRO con el valor de w

CIRCLE btfsc PORTB,RBO goto cerrar movlw ox00 movwf DUTY goto CIRCLE

cerrar movlw 0x13 movwf DUTY goto CIRCLE ;loop

iserv bcf INTCON, TOIF ;Limpiar bandera movwf w-backup ;guarda w en pila swapf STATUS,w ;guarda status en w movwf STATUS-backup ;guarda status en pila

btfss PORTA,RAO ;Checa si bit O esta en uno goto RESET

decfsz CONTAH , f goto SALIR

addwf DUTY, W movwf CONTAH

movlw 0x13

Rob1 SACARA Treceava Generación Diciembre 20023 1

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SEP-DGETI

bcf PORTA,RAO , I . '

g o t o SALIR

RESET d e c f s z CONTAL, f goto SALIR movf DUTY, w s u b l w OxD6 movwf CONTAL bsf PORTA, RAO

SALIR movlw OxDC ;Carga a w con 255-35=220 movwf TMRO ;Carga a TMRO con e l v a l o r de w

swapf STATUS - backup,^ ; r e c u p e r a d e p i l a a w s t a t u s movwf STATUS ; r e s t a u r a en s t a t u s swapf w - backup, f ; r e c u p e r a de p i l a a w swapf w- backup,^ ; r e s t a u r a a w r e t f i e ; r e t o r n a de i n t e r r u p c i ó n

end

Robot SACARA Treceava Generación Diciembre 20023 1

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SE P - D G E T I

2.- PROGRAMA DE PIC16F84 LEER EL ENCODER POR PUERTO B ; PROGRAMA QUE ACTIVA LA INTERRUPCION INT POR EL PIN RBO ; PARA LEER UN ENCODER POR EL PUERTO B RB1 A RB4

; MODIFICADO PARA USAR LA INSTRUCCION SWAPF

;AL INICIO DEL PROGRAMA, SE MANDA A LA ETIQUETA START ORG ox00 ;ORIGEN GOTO START ;IR A START

;(ARRANQUE)

;AL HABER UNA INTERRUPCION, SE MANDA A LA ETIQUETA ISERV ORG OXO4 ;SERVICIO DE INTERRUPCION GOTO ISERV ;IR A ISERV

Robot SACARA Treceava Generacion Diciembre 20023 i

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,CONFIGURAR PUERTOS A Y B COMO ENTRADAS Y SALIDAS START BSF STATUS,RPO ,BANCO 1

MOVLW OXOEl ,CARGA A W CON OXO1 MOVWF PORTB ,PORT B SALIDAS EXCEPTO BIT O MOVLW OX10 .CARGA EN W 1 F MOVWF PORTA .CARGA EL VALOR DE W A PORT A BCF STATUS.RP0 ,BANCO O

;LIMPIAR CONTADORES Y HABILITAR INTERRUPCIONES CLRF CONTA1 ;LIMPIA EL CONTADOR 1 CLRF CONTA2 ;LIMPIA EL CONTADOR 2 BCF INTCON,INTF ;LIMPIA LA BANDERA DE INTERRUPCION BSF INTCON,GIE ;HABILITA INTERRUPCIONES GLOBALES BSF INTCON,INTE , ;HABILITA LA INTERRUPCION POR RBO

;SI EL VALOR DE ENTRADA EN RB6=0 Y RB5=0 BRINCA A NlBl AGAIN MOVLW 60H ;CARGA EL VALOR 60H A W

ANDWF PORTB,O ;SE OCULTAN LOS DEMAS VALORES XORLW OOH ;SE COMPARA CON OOH BTFSC STATUS.Z ;SI Z=O, BRINCA LA SIGUIENTE INSTRUCCION GOTO NlBl ;SI Z=1, IR A NIB1

;SI EL VALOR DE ENTRADA EN RB6=0 Y RB5=1 BRINCA A NIB2 MOVLW 60H ;CARGA EL VALOR 60H A W ANDWF PORTB,O ;SE OCULTAN LOS DEMAS VALORES XORLW 20H ;SE COMPARA CON 20H BTFSC STATUS.Z ;SI Z=O, BRINCA LA SIGUIENTE INSTRUCCION GOTO NIB2 ;SI Z=1, IR A NIB2

;SI EL VALOR DE ENTRADA EN RB6=1 Y RB5=0 VA A NIB3, SI NO VA A NIB4 MOVLW 60H ;CARGA EL VALOR 60H A W ANDWF PORTB,O ;SE OCULTAN LOS DEMAS VALORES XORLW 40H ;SE COMPARA CON 40H BTFSC STATUS,Z ;SI Z=O, IR A NIB4 GOTO NIB3 . . ;SI Z=1, IR A NIB3 GOTO NIB4 ;IR A NIB4

;ENVIA NIBLE 1 NIB1 RLF CONTA1,O ;ROTA A LA IZQUIERDA CONTAl EN W

MOVWF PORTB. ;CARGA EL VALOR @E W EN PORTB GOTO AGAIN ;IR A ETIQUETA AGAIN

;ENVIA NIBLE 2 NiB2 RRF CONTA1.O ;ROTA A LA DERECHA CONTAl EN W

MOVWF CONTAlA ;CARGA EL VALOR DE W EN CONTAlA RRF CONTAlA ;ROTA A LA DERECHA CONTAlA RRF CONTAIA.O ;ROTA A LA DERECHA CONTAlA EN W

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MOVWF PORTB GOTO AGAIN

;ENVIA NIBLE 3 NIB3 RLF CONTA2,O

MOVWF PORTB GOTO AGAIN

;ENVIA NlBLE 4 NIB4 RRF CONTA2.0

MOVWF CONTA2A RRF CONTA2A RRF CONTA2A,O MOVWF PORTB GOTO AGAIN

;SERVICIO DE INTERRUPCIONES ISERV BCF INTCON,INTF

MOVWF W-BACKUP SWAPF STATU SI W MOVWF STATUS-BACKUP

BTFSS PORTA.RA4 GOTO INCRE GOTO DECRE

W

;CARGA EL VALOR DE W EN PORTB ;IR A ETIQUETA AGAIN

;ROTA A LA IZQUIERDA CONTA2 EN W ;CARGA EL VALOR DE W EN PORTB ':IR A ETIQUETA AGAIN

;ROTA A LA DERECHA CONTA2 EN W

;CARGA EL VALOR DE W EN CONTA2A ;ROTA A LA DERECHA CONTA2A ;ROTA A CA DERECHA CONTA2A EN W ;CARGA EL VALOR DE W EN PORTB ;IR A ETIQUETA AGAIN

;LIMPIA EL BIT INTF DEL REGISTRO INTCON ;SE CARGA W-BACKUP CON EL VALOR D E W ;INTERCAMBIA NIBLES DE STATUS EN W ;SE CARGA STATUS-BACKUP CON EL VALOR

,SI PORTA,RA4 =1, SALTA LA SIGUIENTE INST ;IR A ETIQUETA INCRE :IR A ETIQUETA DECRE

;INCREMENTA CONTADORES INCRE MOVLW OFFH

XORWF CONTAl.0 BTFSC STATUS,Z GOTO INCONTA2 INCF CONTA1,l GOTO SALIR

INCONTA2 INCF CONTA2,l CLRF CONTA1 GOTO SALIR

;DECREMENTA CONTADORES DECREMOVLW OOH

XORWF CONTAl ,O BTFSC STATUS,Z GOTO DECONTAZ DECF CONTA1,l GOTO SALIR

D EC O NTA2 DECF CONTA2,l MOVLW OFFH MOVWF CONTAl GOTO SALIR

;RESTAURA VALORES DE STATUS Y W

;CARGAR EL VALOR OFFH A W ;COMPARAR EL VALOR DE CONTAl CON W ;SI Z=O, BRINCA LA SIGUIENTE INSTRUCCION ;SI Z=1, IR A ETIQUETA INCONTAZ ;INCREMENTA CONTAl ;IR A ETIQUETA SALIR

;INCREMENTA CONTA2 ;BORRA CONTAl ;IR A ETIQUETA SALIR

;CARGAR EL VALOR OOH A W ;COMPARAR EL VALOR DE CONTAl CON W ;SI Z=O, BRINCA LA SIGUIENTE INSTRUCCION ;SI Z=1, IR A ETIQUETA DECONTA2 ;DECREMENTA CONTAl ;IR A ETIQUETA SALIR

:DECREMENTA C,ONTA2 :CARGAR EL VALOR OFFH A W ;CARGAR VALOR D E W A CONTAl ;IR A LA ETIQUETA SALIR

Robot SACARA Treceava Generación Diciembre 20023 I

SEP-DGETI CNAD-CENIDET Especialidad Ingenieria Mecatronica

SALIR SWAPF STATUS-BACKUP,W ,RESTAURA STATUS-BACKUP A W MOVWF STATUS ,RESTAURA EN STATUS SWAPF W-0ACKUP.F .INTERCAMBIA NIBLES DE W-BACKUP SWAPF W-BAC KU PI W ,INTERCAMBIA LOS NIBLES DE

RETFIE ,RETORNA DE INTERRUPCION END

W-BACKUP A W

Robot SACARA Treceava Generación Diciembre 20023 i

SEP-DGETI WAD-CENIDET Especialidad lngenierla Mecatronica

3.- PROGRAMA DE PIC16F84 MOTOR A PASOS , ESTE PROGRAMA ACTIVA EL MOTOR A PASOS EN LA DlRECClON Y VELOCIDAD DE , ACUERDO CON LOS BITS DE ENTRADA (DIR Y CLOCK)

LIST P=16F84

STATUS EQU OXO3 PORTA EQU OXO5 PORTB EQU OXO6 INTCON EQU OXOB OPTION-REG EQU OX81

STATUS IRP EQU OXO7 RPI EQU OXO6 RPO EQU OXO5 NOT-TO EQU OXO4 NOT-PD EQU OXO3 Z EQU OXO2 DC EQU OXO1 CARRY EQU OXOO

.------------.INTCON BITS---------------------------------------------- GIE EQU OXO7 EElE EQU OXO6 TOlE EQU OXO5 INTE EQU OXO4 RBlE EQU OXO3 TOlF EQU OXO2 INTF EQU OXO1 RBlF EQU OXOO

,AL INICIO DEL PROGRAMA, SE MANDA A LA ETIQUETA START ORG ox00 ,ORIGEN GOTO START ,IR A START

.(ARRANQUE)

,AL HABER UNA INTERRUPCION, SE MANDA A LA ETIQUETA ISERV ORG OXO4 ,SERVICIO DE INTERRUPCION GOTO ISERV ,IR A ISERV

,CONFIGURAR PUERTOS A Y B COMO ENTRADAS Y SALIDAS START BSF STATUS.RP0 .BANCO 1 CONF 011) MOVLW 0x01 .CARGA AL REGISTRO W CON OXO1 MOVWF PORTB ,PORT B SAL RBO ES ENTRADA MOVLW O X l C ,SE CARGA EN W EL VALOR I C MOVWF PORTA ,ENTRADAS RA2,RA3 Y RA4

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BCF STATUS.RP0 ;BANCO O (OPERACION NORMAL)

; HABILITAR INTERRUPCIONES

BCF INTCON,INTF ;LIMPIA LA BANDERA DE INTERRUPCION BSF INTCON.GIE ;HABILITA INTERRUPCIONES GLOBALES BSF INTCON,INTE ;HABILITA LA INTERRUPCION POR RBO

,CARGAR EL PUERTO B CON EL VALOR INICIAL 20H MOVLW 20H MOVWF PORTB

;LIMPIAR BITS 1,2,3 DE PUERTO B CONT BCF PORTB.l

BCF PORTB,2 BCF PORTB,3 GOTO CONT

~~

;CARGA EL REGISTRO W CON 20H ;SE INICIALIZA EL PUERTO B CON 20H

;SE PONE EN CERO RBI ;SE PONE EN CERO RB2 ;SE PONE EN CERO RB3 ;IR A LA ETIQUETA CONT

;SERVICIO DE INTERRUPCIONES ISERV BCF INTCON.INTF

MOVWF W-BACKUP SWAPF STATUS.W MOVWF STATUS-BACKUP

BTFSC PORTA.4

GOTO LSR BTFSC PORTA.2

GOTO SALIR CALL ccw GOTO SALIR

D E W

INSTRUCCION

LSR BTFSC PORTA.3

GOTO SALIR CALL cw GOTO SALIR

;LIMPIA EL BIT INTF DEL REGISTRO INTCON ;SE CARGA W-BACKUP CON EL VALOR DEW ;INTERCAMBIA NIBLES DE STATUS EN W ;SE CARGA STATUS-BACKUP CON EL VALOR

;SI PORTA,RA4 =O (DIR) SALTA LA SIGUIENTE

;IR A LA ETIQUETA LSR (SWITCH LIMITE DER.) ;SI PORTA,RAZ =O (LSL SWITCH LIMITE IZQ.) ;SALTA LA SIGUIENTE INSTRUCCION ;IR A LA ETIQUETA SALIR ;LLAMAR SUBRUTINA CCW (ANTIHORARIO) ;IR A LA ETIQUETA SALIR

;SI PORTA,RA3 =O LSR (SW LIMITE DERECHO) ;SALTA A LA SIGUIENTE INSTRUCCION ;IR A LA ETIQUETA SALIR ;LLAMAR A LA SUBRUTINA CW (HORARIO) ;IR A LA ETIQUETA SALIR

; SUBRUTINA PARA MOVER EL MOTOR EN SENTIDO HORARIO CW BTFSS PORTB,? ;SI EL BIT 7 DE PORTB =I SALTA LA SIGUIENTE

;INSTRUCCION GOTO ROTF ;IR A LA ETIQUETA ROTF MOVLW 10H ;CARGA EN EL REGISTRO W, 10H MOVWF PORTB ;BIT 4 DE PORTB =1 RETURN ;RETORNO

ROTF BCF STATUS .CARRY ;LIMPIAR CARRY RLF PORTB.1 ;ROTAR BIT A LA IZQUIERDA RETURN ;RETORNO

; SUBRUTINA PARA MOVER EL MOTOR EN SENTIDO ANTIHORARIO

GOTO ROTR ;IR A LA ETIQUETA ROT MOVLW 80H ;CARGA EN EL REGISTRO W. 80H

CCW BTFSS PORTB.4 ;SI EL BIT 4 DE PORTB =1 SALTA LA SIGUIENTE

Robot SACARA Treceava Generación Diciembre 20023 I . .

CNAD-CENIDET Especialidad: Ingenieria Mecatrónica

SEP-DGETI .~ . .

MOVWF PORTE .;BIT 7 DE PORTE =1 RETURN ;RETORNO

ROTR BCF STATUS,CARRY ;LIMPIAR CARRY RRF PORTB,l ;ROTAR BIT A LA DERECHA RETURN ;RETORNO

;RESTAURA VALORES DE STATUS Y W SALIR SWAPF STATUS-BACKUP.W ;RESTAURA,NIBLES DE STATUS-BACKUP EN W

MOVWF STATUS ;RESTAURA EN STATUS SWAPF W-BACKUP,F ;INTERCAMBIA NIBLES DE W-BACKUP SWAPF W-BACKUP,W ;INTERCAMBIA DE W-BACKUP EN W RETFIE ;RETORNA DE INTERRUPCION

END ;FIN

Robot SACARA Treceava Generación Diciembre 20023 I

, 31.75

tl

16.25 , ' 10

I 133.45

I . . . . . .

1 63.10 76.1 O <- -

b 86 - 89.1 O

>

- - 126

140.45 -

m

echo: 13-NOV-2002

eferencio

ct.: mm

u

C.N.A.D. Proy.: Gorcío Pérez L

Dib.: Yedro Díaz J. Material: ALUMINIO

Descripción: Rev. Ing. Gongora C.

c 71 ;, 435. y,;

I . .

54.35 I I I 54.35

I Fecha:l3-NOV-2002 I C.N.A.D. I Proy.: Garcia Pérez L

I Referencia I Material: ALUMINIO I Dib.: Yedra Diaz J.

I Act.: m m I Descripción: I Rev. Ing. Gongora C.

b d Esc.: 1:5 I BASE MOTOR 1 1 N0:2

O C36 -0.01 7

'echa: 14-NOV-2002 Zeferencia

# 7.50

C.N.A:D. Proy.: García Pérez L

Matm.al: ACERO I Dib.: Yedra Díaz J.

O 2)8 -0.01

4ct.: m m

1:l

Descdpción: i Rev. Ing. Gongora C.

No: 3 EJE A N ~ B R A Z O I -

Y - I I I

/"- i

l~ ' I I

I I I , I

i . I I

~ I 82

L2M3xQ.5 Profundidab 4.67 I I

Fecha:l4-Xl-2002

Referencia

c.N.A.!D. Proy.: García Perez L

Matetial: A~UMINIO Dib.: Yedra Díaz J.

Act.: mm I Descripción: I I Rev. Ing. Gongora C.

1:2.5 1 BASE COPLE TTS I No:4

, I i I I

Fecha: 16-XI-2002

Referencia

Act.: mm

c.r Material:

Descripción:

4M6x1 .O Pasados /-

A.D.

ZERO

Proy.: Garcia Pérez L

Dib.: Yedra Díaz J.

!INCIPAL

I Rev. ing. Gongora C.

I N0:5

4 -

Fecha: 18-XI-2002

t

I C.N.A.D. Proy.: García Pérez L

-/-

Referencia

Act.: mm

1:l

t

~

Material: ALUMINIO Dib.: Yedra Díaz J.

Descripción: Rev. Ing. Gongora C. I

No: 6 PIkZA DERECHA I

i 5 19.43

c

Fecha: 14-XI-2002

Referencia

RI

C.N.A.D. Proy.: Gorcía Pérez L

ALUMINIO Dib.: Yedra Díaz J. Material:

! 13.0214 2.1 4-

I Act.: mm 1 Descripción: I Rev. Ing. Gongora C.

No: 7 BASE SUPERIOR MOTOR 3

1 140.45

133.45 I

e 1 26 - 86 ~ 76.10

48 I I

Fecha:l9-NOV-2002 C.N.A.D. I Proy.: García Pérez L

?eferencia

Act.: mm

BASE SUPERIOR BRAZO

Material: ALUMINIO Dib.: Yedra Díaz J.

Descripción: Rev. Ing. Gongora C.

I I

8M4 x PASO 0.7

Fecha: 12-XI-2002 ?eferencia

C O

C.N.A.D. Proy.: Garcia Pérez L

Material: ALUMINIO Dib.: Yedra Diaz . l .

4ct.: mm

Esc.: 1:l

~ ~

Descripción: Rev. ing. Gongora C.

No: 9 BASE EJE PRINCIPAL

I Fecha:l3-Xl-2002

:eferencia C.N.A.D. Proy.: Garcia Pérez L

Material: ALUMINIO Dib.: Yedra Díaz J.

4ct.: rnrn ~.

Descripción: Rev. Ing. Gongora C.

No: 10 BASE INFERIOR GUlAS

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad: Ingenieria Mecatr6nica

PROGRAMAS DE CONTROL NUMÉRICO.

PROGRAMA: Base principal lado “A”

O1 OO(Base-Principal-Lado N 1 O(Barrenos-Centros) T02(Broca-Centros-D3) M98P8000 M98P8001S3000H02 x1o4.2Yo.oz2o.o ’ G99G81Z-2.ORI 5.0F300 M98P8003 GOOZI 00.0

N20(Barrenos-D3.2) T I 9(Broca-D3.2) M98P8000 M98P8001 S3000H19 X I 04.2YO.OZ20.0

M98P8003 GOOZ1OO.O

G98G83Z-15.5RI 5.OQ2.F400

N40(Barrenos-D5) T I 1 (Broca-D5) M98P8000 M98P8001 S3000H11 X23.0Y10.0Z20.0

M98P8004 GOOZlOO.O

NSO(Barrenos-DI O) T03(Broca-D1 O) M98P8000 M98P8001 S I 500H03 x10.0Y10.0z20.0 G99G81Z-17.5R15.0F200 G98Y-10.0

G98G83Z-15.5RI 5.OQ2.F400

NGO(Ranurado-D5) TO8(Cortador-D5_2F) M98P8000 M98P8001 S3000H08

M98P8006F400

M98P8006F400 N7O(CajaPD6) T I 3(Cortador-D6_4F) M98P8000 M98P8001 S2000H13 X I 04.2Yo.oz20.0 G98G812-3.2RI 5.0F40 M98P8005 GOOZIOO.

X23.OYlO.OZ-15.0

X-3.OY1O.OZ15.0

N80(Ranurado-D8) T I 8(CORPD84F) M98P8000 M98P8001 S2000H18 GOOX23.OY1O.OZ20.0 M98P8007F400

M98P8007 GOOZIOO.

NSO(Ranurado-DI O) TOS(Coriador - DIO-4F) M98P8000 M98P8001 S2500H09 x1o.oY1o.o M98P8006F250 GOOZlOO.O M30

X-3.OY 10.0

.....................

Robot SCARA Decima Tercera Generación

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad. Ingenieria Mecairbnica

Subproqramas:

08000(Subir Herramienta.) G80G40 G91G28Z0.0 G49 M05 M09 M01 M06 M99

08001 (Bajar Herrameinta.) G90G54G43 GOOXO.OYO.ZI 00.0 M01 M03 M08 . M99

08003(Barrenos) X60.0YO.O X58.70Y45.5 X58.7Y-45.5 X-95.5Y0.0 X-60.0Y0.0 X-50.0Y45.5 X-5O.OY-45.5 X-3.OY-10.0 X-3.OY 10.0 XlO.OYl0.~ x1o.oY-1o.o X23.0Y10.0 G98X23.OY-10.0 M99

08004(Barrenos-D5) X23.OY-10.0 x1o.oY-1o.o x1o.oY1o.o

X-3.OY10.0 G98X-3.OY-10.0 M99 08005(Caja-D6) X58.7Y45.5

X58.7Y-45.5 X-95.5Y0.0 X-50 .OY45.5 G98X-50.OY-45.5 M99

08006(Ranurado-D5) GOlZl .O G9 12-2.0 Y-20.0 2-2.0 Y20.0 2-2.0 Y-20.0 2-2. o Y20.0 2-2.0 Y-20.0 2-2.0 Y20.0 2-2.0 Y-20.0 G90GOOZ15.0 M99

08007(Ranurado-D8) GOlZl .O GSIZ-3.1 Y-20.0 2-2.1 Y20.0 G90GOOZ15.0 M99

Robot SCARA Décima Tercera Generacibn

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Ecpeaalidad Ingenieria MecairOnica

PROGRAMA. Base principal lado “B”

O1 50( Base-principal-Perfilado-Cara B) N I OO(Perfi1ado-Desbaste) T06(Coriador-D20_2F) M98P8000 M98P8001 S I 000H06 X I 52.5 Z15.0

M98P8008D06F200 GOOZ1OO.O

GOIZ-I 5.5F100

N I 1 O(Perfi1adoAcabado) T I 2(Coriiador-D204F) M98P8000 M98P8001 S2000H12 X I 52.5 Z15.0

M98P8008D12F300 GOOZlOO.O M30

GOIZ-I 5.5F100

************e*************

Subproqrama:

08000(Subir herramienta.) G80G40 G91G28Z0.0 G49

M05 M09 M01 M06 M99

08001 (Bajar Herramienta.) G90G54G43 GOOXO.OYO.ZI 00.0 MO 1 M03 M08 M99

08008(Perfilado)

G02X137.5YO.ORI 5.0 GO1 Y92.5 G03X127.5Y102.5R10.0

G42X152.5Y-15.0

GOIX-127.5 G03X-137.5Y92.5RlO.O GOIY-92.5 G03X-127.5Y-102.5R10.0 GOlX127.5

GO1 YO.0 G02X152.5YI 5.0R15.0 GOIG40Y0.0 M99

G03X137.5Y-92.5RI 0.0

Robot S C A M Décima Tercera Generaci6n

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad lngenleria MeCafrbniCa

PROGRAMA: Base motor 1 lado “A”

0200 (Base~Moto r l~Lad~ A) N I O(Barrenos-Centros) T02(Broca-Centros-D3) M98P8000 M98P8001 S3000H02 X99.85Y O ,0220 .O

M98P2000 GOOZ1OO.O

N20(Barrenos-D3.2) T I 3(Broca-D3.2) M98P8000 M98P8001 S3000H13 X99.85YO.OZ20.0

M98P2000 GOOZlOO.O

N30(BarrenosPD5) T I 1 (Broca-D5) M98P8000 M98P8001S3000H11 XI 8.65Y10.0220.0

M98P2002 GOOZlOO.O

G99G81 Z-2.OR15.0F300

G98G83Z-12.ORI 5.OQ2.F400

G98G83Z-12.ORI 5.OQ2.F400

N40(Barrenos DIO) T03( Broca-D fi) M98P8000 M98P8001 S I 500H03 X5.65YlO.OZ20.0 G99G81Z-14.5RI 5.0F200 Y-10.0 G98X45.65Y0.0 GOOZI 00.0

N50(Caja-D6) T I 7(Cortador-D6_4F)

M98P8000 M98P8001 S2000H17 X99.85YO.OZ20.0 G98G81Z-3.2RI 5.0F40 M98P2004 GOOZI 00.0

N6O(Ranura-D5) T I 4(Cortador-D5_2F) M98P8000 M98P8001 S3000H14 X18.65Y1O.OZ15.0 M98 P2006 F400

M98P2006F400 GOOZ1OO.O

N70(Ranura-D1 O) T09(C D104F) M98P8000 M98P8001 S2500H09 X5.65Y10.0 M98P2006F250 GOOZI 00.0

X-7.35YlO.OZ15.0

N80(Barrenos-D11.5) T05(Broca-D11.5) M98P8000 M98P8001 S500H05 X45.65YO.OZ20.0

GOOZ1OO.O GO1 Z-25.5F80

N I OO(Barrenos-D6.8) T07(Broca-D6.8) M98P8000 M98P8001 S2000H07 x-54.35Yo.oz2o.o G98G81Z-13.0F200 X-30.55YO.

Robof S C A M Décima Tercera Generacibn

- -

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad Ingenieria Mecatrdnica

G98X89.45Y0.0 GOOZlOO.O X-3OO.OY100.0 M30

X-54.35Y-15.0 x-54.35Y-45.5 X-69.35YO. G98X-99.85Y0.0 M99

02002(Barrenos-D5) 08000(Subir Herramienta) X89.45YO .O G80G40 X54.35Y19.0 G91G28Z0.0 Y-19.0 G49 X18.65Y-10.0 M05 X5.65Y-10.0 M09 X5.65YlO.O M01 X-7.35Y1'0.0 M06 X-7.35Y-10.0 M99 G98X-30.55Y0.0

M99 08001 (Bajar Herramienta) G90G54G43 02004(Caja-D6) GOOXO.OYO.ZI00.0 X54.35Y45.5 MOI X54.35Y-45.5 M03 X-99.85Y0.0 M08 x-54.35Y45.5 M99 G98X-54.35Y-45.5

M99 02000(Barrenos) X89.45YO.O 02006(Ranura-D5) X54.35Y45.5 GOlZl .O X54.35Y19.0 G91Z-2.0 X45.65YO.O Y-20.0 X54.35Y-19.0 2-2.0 X54.35Y-45.5 Y20.0 X I 8.65Y-10.0 2-2.0 X I 8.65Y10.0 Y-20.0 X5.65YlO.O 2-2. o X5.65Y-10.0 Y20.0 X-7.35Y-10.0 2-2.0 X-7.35Y 10.0 Y-20.0 X-30.55YO.O 2-2. X-39.35Y0.0 Y20.0 x-54.35Y45.5 G90GOOZ15. X-54.35Y15.0 M99 X-54.35Y0.0

Robo1 S C A M Décima Tercera Generacidn

CNAD-CENIDET Especialidad Ingenieria Mecatrhnica SEP-DGETI

PROGRAMA: Base motor 1 lado “6”

0250(Base-Motorl-Lado B) N I O(Ranura-D8) T I 8(Cortador-D8-2F) M98P8000 M98P8001S2500H18 X18.65Y1O.OZ15.0 M98P2010F400 x-7.35Y 1 o .OZ15. o M98P2010F400 GOOZlOO.O

N2O(Perfilado_Desbaste) TOG(Coriador-D222F) M 9 8 P 8 O O O M98P8001 S I 300H06 X129.35 z10.0 G01Z-13.OF100 M98P2008D06F260 GOOZlOO.0

N30(Períilado-Acabado) T I 2(Cortador-D20_4F) M98P8000 M98P8001S1300H12 X129.35 z10.0 GO1 Z-13.OF1 O0 M98P2008D12F400 GOOZ1OO.O

M30 X-3OO.OY100.0

Su bprogramas:

08000(Subir Herramienta) G80G40 G91G28Z0.0 G49 M05 M09

M01 M06 M99

08001 (Bajar Herramienta) G90G54G43 GOOXO.OYO.Z100.0 M01 M03 M08 M99

0201 O(Ranurado-D8) GOlZl .O G912-2.0 Y-20.0 z-1.7 Y20.0 Z-1.7 Y-20.0 G90GOOZ15.0 M99

02008(Períilado)

G02X104.35YO.OR25.0 G03X54.35Y50.OR50.0

G42Y-25.0

GOIX-54.35 G03X-54.35Y-50.OR5O.O GO1 X54.35Y-50.0 G03Xi04.35YO.OR50.0 G02X129.35Y25.0R25.0 GOIG40Y0.0 M99

Robot S C A M Decima Tercera Generacidn

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad: Ingenieria Mecatr6nica

PROGRAMA: Base cople TTS,

0500(Base-Cople-TTS-Lado A) N I O(Barreno-Centros) T02(B roca-Centros-D3) M98P8000 M98P8001 S3000H02 X-33.5Y22.0 Z15.0 G99G81Z-1.5RI 5.0F300 M98P5000 GOOZlOO.O

N20(Barrenos7D3.2) T I 3(BROCA-D3.2) M98P8000 M98P8001 S3000H13

Z15.0 G98G832-12.5R5.OQ2.OF400 M98P5000 GOOZ1OO.O

lado “A”

X-33.5Y22.0

N4O(Barreno_DI 1.5) T05(Broca-D11.5) M98P8000 M98P8001 S1300H05 X21.0YO.O 21 5.0 2-1 7.0F200 GOOZ1OO.O

N50(Caja-Desbaste-D24) T I 6(Coriador-D1 6-2F) M98P8000 M98P8001S1500H16 x21 .OYO.O 21 5.0 GO1 Z-3.OF40 M98P5002D16F300

M98P5002D16F300

M98P5002D16F300

GO 1 Z-6 .O F40

GO1 Z-9-OF40

GOIZ-12.OF40

M98P5002D16F300 GOOZlOO.O

N60(Caja-Acabado-D24) TOS(Cortador-Dl0-4F)

M98P8000 M98P8001 S I 500H09 x21 .OYO.O 215.0 GOIZ-I 7.0F1 O0 M98P5002D09F400 GOOZlOO.O

N9O(Machueleado-M4-P0.7) T I 5(Machuelo-M4-P0.7) M98P8000 M98P8001S1100H15 X21 .OY-16.0220.0 G99G84Z-12.ORI O.OF770 X34.856Y-8. O Y8.0 X21.0Y16.0 X7.144Y8.0

GOOZIOO.O M30

G98X7.144Y-8.0

.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Subproqramas:

08000(Subir herramienta G80G40 G91G2820.0 G49 M05 M09 M01 M06 M99

Roboi SCARA O h m a Tercera GeneraciOn

- - -~

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad: ingenieria MecatrOnica

08001 (Bajar herramienta) G90G54G43 GOOXO.OYO.ZI 00.0 MO 1 M03 M08 M99

05000(Barrenos) X-33.5Y-22 .O X21 .OY-l6.0 X34.856Y-8.0 Y8.0 X21 .OY16.0 X7.144Y8.0

G98X21 .OYO.O M99

05002(Caja-Desbaste) G91 G41 GO1 X2.OY-10.0 G03XlO.OYI O.OR10.0 1-12.0 G03X-lO.OYI O.OR10.0 G40G01X-2.OT-10.0

X7.144Y-8.0

' G90GOOZ100.0 M99

05004( Perfilado)

G02X41 .OYO.ORI 2.0 G01X41 .OY12.5 G03X26.OY27.5RI 5.0

G03X-41 .OY22.5R5.0

G42Y-12.0

GO1 X-36.0Y27.5

G01X-41 .OY-22.5 G05X-36.OY-27.5R5.0 G01X26.OY-27.5 G03X41 .OY-l2.5RI 5.0 G01X41 .OYO.O G02X53.OY 12.0R12.0 GOIG40Y0.0 M99

Robot SCARA Décima Tercera Generación

CNAD-CENIDET Ecpecialidad’ Ingenieria Mecatrbnica SEP-DGETI

PROGRAMA: Perfilado base cople TTS, lado “B”

0550(Perfil-BasecopleJTS) N70(Perfil_Desbaste) TOG(Cortador-D8_2F) M98P8000 M98P8001 S2000H06 X53.0YO.O Z15.0 G01Z-12.OF100 -~ ~

M98P5004D06F300 GOOZlOO.O

N80(Perfil-Acabado) TOg(Cortador-Dl 0 4 F ) M98P8000 M98P8001 S2500H09 X53.0YO.O 215.0

M98P5004D09F400 GOOZ1OO.O

M30

G01Z-12.OF100

X-3OO.OY 100.0

Subproqramas:

08000(Subir herramienta) G80G40 G91G28Z0.0 G49 M05 M09 M01 M06 M99

08001 (Bajar herramienta)

G90G54G43 GOOXO.OYO.ZI00.0 M01 M03 M08 M99

05004(Perfilado)

G02X41 .OYO.OR12.0 G01X41 .OY12.5 G03X26.OY27.5RI 5.0

G42Y-12.0

GO1 X-36.0Y27.5 G03X-41 .OY22.5R5.0 GOIX-41 .OY-22.5 G05X-36.OY-27.5R5.0 GO1 X26.OY-27.5 G03X41 .OY-12.5R15.0 G01X41 .OYO.O G02X53.OY 12.0R12.0 GOIG40Y0.0 M99

Robot SCARA DBcima Tercera Generación

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad: ingenieria Mecatr6nica

PROGRAMA: Base sup. motor 2 lado “A”(Brazo)

0300(Base-Sup-Motor 2-LadoA) N I O(Barrenos-Centros-D3) T02(Broca-Centros-D3) M98P8000 M98P8001 S3000H02 X72.6Y26.75 220.0 G99G81 Z-2.OR15.0F300 M98P3000 GOOZ1OO.O

N20(Barrenos-D3.2) T I 3(broca-D3.2) M98P8000 M98P8001S3000H13 X72.6Y26.75 220.0 G98G83Z-9.5RI 5.OQ2.OF400 M98P3000 GOOZI 00.0

N30(Barrenos7D5) T I 1 (Broca-D5) M98P8000 M98P8001S3000H11 X42.15YO.O 220.0 G98G832-9.5RI 5.OQ2.OF400 M98P3002 GOOZlOO.O

N40(Barrenos-D11.5) T05(BROCA-D11.5) M98P8000 M98P8001S1500H05 X42.15YO.O 220.0 G99G81Z-11 .OR1 5.0F200 G98X-57.85Y0.0 GOOZI 00.0

N50(Ranurado-D5)

T 1 4( Cortad 0 r-D 5-2 F ) M98P8000 M98P8001S3000H14 X I 9.5Y 10.0 Z15.0 M98P3004F400 X-6.5Y 10.0 Z15.0 M98P3004F400 GOOZ1OO.O

NGO(Ranura_Dl O) TO9(Cortador-D104F) M98P8000 M98P8001 S2500H09 X6.5Y 10.0 M98P3004F250 GOOZ1OO.O

N I OO(Desbaste-Caja-D17) T I 8(CORT-D8_2F) M98P8000 M98P8001 S2000H18 X-57.85 220.0 G012-3.8F40 M98P3008D18F200 G90GOOZ100.0

N I lO(Acabado-Caja D17) TOS(CORT-DI 0-4f) M98P8000 M98P8001 S2500H09 X-57.85 220.0 GOIZ-4.OF40 M98P3008D09F400 G90GOOZ100.0

N I 20(Barreno-D6.8) T07( B roca-D6.8) M98P8000

Robot SCAR4 DBcirna Tercera Generacibn

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad: ingenieria Mecatr6nica

M98P8001 S3000H07 X62.15YO.O 220.0 GOIZ-I 1 .OF350 GOOZlOO.O M30

Su bproqramas:

08000(Subir herramienta) G80G40 G91 G28Z0.0 G49 M05 M09 M01 M06 M99

08001 (Bajar herramienta) G90G54G43 GOOXO.OYO.ZI 00.0 M01 M03 M08 M99

03000(Barrenos) X72.6Y-26.75 X34.6 x-3.4 x-43.4 X-57.85Y0.0 X-43.4Y 26.75 X34.6 X50.85Y 19.0 X62.15YO.O X42.15YO.O X50.85Y-19.0 X I 9.5Y-10.0 X6.5 X-6.5 Y10.0 X6.5

G98X19.5Y10.0 M99

03002(Barrenos-D5) X62.15YO.O X50.85Y19.0 Y-19.0 X I 9.5Y 10.0 X6.5

X-57.85Y0.0

X6.5

M99

03004(Ranurado-D5) GO1 Z1 .O G91Z-2.0 Y-20.0 2-2.0 Y20.0 2-2.0 Y-20.0 2-3.0 Y20.0 G90GOOZ15.0 M99

X-6.5

X-6.5Y - 1 O .O

G98X19.5Y-10.0

03008(Acabado-D17)

G03X7.OY7.OR7.0 G91G41G01X1.5Y-7.0

1-8.5 G03X-7.OY7.OR7.0 G40G01X-I .5Y-7.0 M99 .

Robot SCARA DBcirna Tercera Generaci6n

CNAD-CENIDET SEP-DGETI Especialidad: lngenieria Mecatr6nica

PROGRAMA: Base sup. motor 2

0350(Base-Sup-Motor 2-61 NIO(Caja_D6) T I 7(Cortador-D6_2F) M98P8000 M98P8001 S2000H17 X72.6Y26.75 220.0 G98G81Z-3.2RI 5.0F40 X34.6 x-3.4 x-43.4 Y-26.75 X34.6

GOOZI 00.0

N20(Perfilado_Desbaste) TOG(Cortador-D22_2F) M98P8000 M98P8001 S1300H06 X I 07.6YO.O z10.0 GOIZ-I O.OF100 M98P3006D06F400 GOOZI 00.0

lado “B”(Brazo)

G98X72.6Y-26.75

N30(Perfilado-Acabado) T I 2(Cortador-D20-4F) M98P8000 M98P8001S1300H12 X107.6YO.O z10.0 GO 1 Z-1 O. O F1 O0 M98P3006D12F400 GOOZlOO.O

X-300Y 100.0 M30

Subproqramas:

08000(Subir herramienta) G80G40 G91G28Z0.0 G49 M05 M09 M01 M06 M99

08001 (Bajar herramienta) G90G54G43 GOOXO.OYO.ZI00.0 M01 M03 M08 M99

03006(Perfilado)

G02X82.6YO.OR25.0 GOlX82.6Y21.75 G03X72.6Y31.75RlO.O

GO1 G42Y-25.0

GO 1 X-50.85Y 3 1 175 G03X-50.85Y-31.75R31.75 GOlX72.6Y-31.75 G03X82.6Y-21.75RI 0.0 GOlX82.6Y0.0 G02X107.6Y25.0R25.0 GOIG40Y0.0 M99

Robot SCARA DBcima Tercera Generación

TABLAS TÉCNICAS

Condiciones d e corte

ACERO (c35c) FUNDICIÓN (FC25)

VEL. DE C O R T ~ AVANCE (t) VEL. DE C O R T ~ AVANCE m 0 mimin mmidiente (V) nilmin mmidiente

120 0.2 90 0.2

150 0.15 120 0.2

ALUMINIO (AL)

VEL. DE C O R T ~ AVANCE m (V)mimin mnildenie m 0.2

m 0.2

MATERIAL A TIPO DE CORTAR MAQUINAW CONDICIONES

DE CORTE DESBASTE

CAREADO (CARBURO ACABAW CEMENTADO)

DESBASTE

(H=-) ACABAW

FRESADO DESBASTE WRARBURO CEMENTO) ACABADO

FRESADO

TALADRADO (H=-) TALADRADO (CAR. CEM.)

DESBASTE MANDRINADO (CARBURO ACABADO CEMENTADO) MACHUELADO ( H W RIMADO (CAR. CEM.)

I I I I I 20 0.12 22 0.1 80 0.1 I I I I I

70

20

60

85

I I I I I 25 0.08 26 0.06 80 0.08 I I I I I

0.6 75 0.07 150 0.1

0.2 25 0.2 50 0.2 mmirev rnmirev mnilreu 0.3 50 0.2 100 0.2

mmirev mmlm d r w 0.15 95 0.15 250 0.15

I I I I I 60 0.1 65 0.1 120 0.15

a

6

PASO 10 PASO 15 PASO

0.25 6 0.25 10 0.5 mmlrev mmlrev mmiw

I I I I I 95 0.08 1W 0.1 300 0.08

0 3 - 0 4 7 0

DG'T/

CENIDET IFNTRO DE INFORMACION