Kuka Robots Robot Industrial Catalogo Geral Robots Kuka Para Salas Brancas 512211
Practica N. 04 KUKA
50
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE-L INGENIERÍA MECATRÓNICA Sistemas Flexibles de Manufactura Nombres: Johnny Barreno Diego Garzón Leopoldo Loor Bladimir Pulloquinga Curso: Séptimo “B” Departamento: Energía y Mecánica Docente: Ing. Fausto Acuña. Msc. Período Académico: Octubre 2014- Febrero 2015
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KUKA
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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE-L
INGENIERÍA MECATRÓNICA
Sistemas Flexibles de Manufactura
Nombres:
Johnny Barreno
Diego Garzón
Leopoldo Loor
Bladimir Pulloquinga
Curso:
Séptimo “B”
Departamento:
Energía y Mecánica
Docente:
Ing. Fausto Acuña. Msc.
Período Académico:
Octubre 2014- Febrero 2015
F.M.S.
________________________________________________________________________
2
Contenido TEMA ................................................................................................................................ 6
OBJETIVOS ...................................................................................................................... 6
MATERIALES Y EQUIPOS ................................................................................................ 6
MARCO TEÓRICO ............................................................................................................ 6
Robot kuka KR5 ............................................................................................................. 6
Componentes principales del sistema manipulador robótico .......................................... 6
Principales componentes del manipulador .................................................................. 7
Partes constructivas de manipulador .......................................................................... 7
Muñeca central ........................................................................................................... 8
Brazo .......................................................................................................................... 8
Brazo de oscilación ..................................................................................................... 8
Columna giratoria ....................................................................................................... 9
Base del robot ............................................................................................................ 9
Unidad de control del sistema de manipulación. ............................................................. 9
Unidad de control de programación KCP ....................................................................... 9
Partes de la unidad de control manual ...................................................................... 10
Cables de unión ........................................................................................................... 10
Características técnicas ............................................................................................... 11
Denominación ........................................................................................................... 11
Alcance Horizontal .................................................................................................... 12
Tamaño de la Pinza .................................................................................................. 12
Peso Manipulable ..................................................................................................... 12
Área de Trabajo Barrida ............................................................................................ 12
Resolución, precisión y repetitividad ......................................................................... 12
Capacidad de carga .................................................................................................. 13
SEGURIDADES DEL ROBOT KUKA ........................................................................... 13
F.M.S.
________________________________________________________________________
3
Normas de seguridad................................................................................................ 13
SEGURIDAD DEL ROBOT ....................................................................................... 14
PROTECCIÓN DEL OPERARIO. ............................................................................. 15
CAMPOS Y ZONAS DE TRABAJO, PROTECCIÓN Y DE PELIGRO.- (GmbH, KR 5
arc HW, KR 5 arc HW-2, 2011) ................................................................................. 15
PULSADOR DE HOMBRE MUERTO. ...................................................................... 16
DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD EXTERNOS. ....................................................... 17
Accesorios ................................................................................................................... 17
DESARROLLO ................................................................................................................ 27
KUKA KR5 ................................................................................................................... 34
Consideraciones ambientales ................................................................................... 35
Direcciones de los ejes ............................................................................................. 36
Cargas sobre el fundamento ..................................................................................... 39
SEGURIDADES DEL ROBOT KUKA EN LA UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS
ARMADAS ................................................................................................................... 40
ANÁLISIS DE RESULTADOS .......................................................................................... 47
CONCLUSIONES ............................................................................................................ 48
RECOMENDACIONES .................................................................................................... 49
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 50
F.M.S.
________________________________________________________________________
4
Índice de ilustraciones
Ilustración 1: Componentes principales del KUKA. ............................................................ 7
Ilustración 2. Brazo humano y brazo robótico. ................................................................... 7
Ilustración 3. Partes del brazo. ........................................................................................... 8
Ilustración 4. Armario de control. ....................................................................................... 9
Ilustración 5. KCP ............................................................................................................ 10
Ilustración 6. Partes vista frontal. ..................................................................................... 10
Ilustración 7. Partes vista posterior. ................................................................................. 10
Ilustración 8. Cables de unión .......................................................................................... 11
Ilustración 9: Resolución, precisión y repetibilidad. .......................................................... 12
Ilustración 10 Carga máxima ........................................................................................... 13
Ilustración 11: Área de seguridad .................................................................................... 14
Ilustración 12: Zonas de trabajo y seguridad .................................................................... 16
Ilustración 13: pulsadores del hombre muerto ................................................................. 16
Ilustración 14 Alimentación de energía A1 hasta A3, manipulación ................................ 18
Ilustración 15 Comparador electrónico montaje sobre A4,A5 y A6 del KR 16 .................. 18
Ilustración 16 . Medidor de la tensión mecánica de la correa para la muñeca central. ..... 19
Ilustración 17: Unidad de accionamiento modular ............................................................ 23
Ilustración 18 Unidad de accionamiento modular ............................................................. 24
Ilustración 19 Posicionador de viraje ................................................................................ 24
Ilustración 20 Posicionador de viraje con contracojinete .................................................. 25
Ilustración 21: Mesa giratoria vertical ............................................................................... 25
Ilustración 22 Posicionador de giro y vuelco .................................................................... 26
Ilustración 23 Posicionador giratorio doble horizontal ...................................................... 27
Ilustración 24. Partes del sistema. ................................................................................... 27
Ilustración 25. Unidad central de control. ......................................................................... 28
Ilustración 26. KCP. ......................................................................................................... 28
Ilustración 27. Partes de brazo. ....................................................................................... 29
Ilustración 28. Unidades de accionamiento. ..................................................................... 29
Ilustración 29. Ejes principales. ........................................................................................ 30
Ilustración 30. A3 ............................................................................................................. 30
Ilustración 31.Unidad central de conexión. ....................................................................... 32
Ilustración 32. Unidad central de conexión. ...................................................................... 32
F.M.S.
________________________________________________________________________
5
Ilustración 33. KCP parte frontal. ..................................................................................... 33
Ilustración 34. KCP parte posterior. ................................................................................. 34
Ilustración 35 Ejes de un brazo robótico .......................................................................... 36
Ilustración 36 Dimensiones del KUKA KR5 ...................................................................... 37
Ilustración 37 Ángulos de trabajo del KUKA KR5 ............................................................. 37
Ilustración 38 Carga útil en el robot .................................................................................. 38
Ilustración 39 Diagrama de cargas útiles ......................................................................... 39
Ilustración 40 Cargas sobre el fundamento ...................................................................... 39
Ilustración 41 Ángulos Pared-Piso ................................................................................... 40
Ilustración 42: Zona de seguridad. ................................................................................... 40
Ilustración 43: Motores ..................................................................................................... 41
Ilustración 44: Simbología reglamentarias ....................................................................... 41
Ilustración 45: Simbología de prevención ......................................................................... 41
Ilustración 46: Valla de seguridad .................................................................................... 42
Ilustración 47: puerta de seguridad .................................................................................. 42
Ilustración 48: Paro de emergencia externo ..................................................................... 42
Ilustración 49: Pulsadores de emergencia del KCP ......................................................... 43
Ilustración 50: Zonas de seguridad robot KUKA ............................................................... 43
Ilustración 51: pulsadores del hombre muerto ................................................................. 44
Ilustración 52 Cabezal fresador ....................................................................................... 44
Ilustración 53 Pinza de dos dedos ................................................................................... 45
Ilustración 54 Pinza ventosa GSW-V ............................................................................... 46
Ilustración 55: Tetra pack / Botellas ................................................................................. 48
Ilustración 56: Manipulación de cajas vacías llenas de verduras ..................................... 48
Ilustración 57: Manipulación de barriles de cerveza ......................................................... 48
Ilustración 58: Carga de horno de croissan ...................................................................... 48
F.M.S.
________________________________________________________________________
6
TEMA
Partes principales, características técnicas, accesorios y seguridades del brazo robótico
KUKA KR5
OBJETIVOS
1. Conocer y analizar las características técnicas del brazo robótico KUKA a través del
uso de manuales o folletos a fin de predeterminar los parámetros máximos y
mínimos de trabajo para el brazo robótico.
2. Conocer las partes constructivas que conforman el sistema de manipulador
Robotizado KUKA KR5 ARC.
3. Conocer las normas y los dispositivos de seguridad tanto para el operario como para
el robot KUKA con los cuales se podrá realizar varios procesos de forma segura.
4. Describir los principales accesorios y conocer las principales aplicaciones de estos
en los Robots Kuka.
MATERIALES Y EQUIPOS
1. Brazo robótico KUKA KR5
2. Manual de Operación y herramientas.
MARCO TEÓRICO
Robot kuka KR5
Es un robot de brazo articulado con 6 ejes fabricado en fundición de metal ligero. Todas las
unidades de accionamiento y cables conductores de corriente se encuentran dispuestos
debajo de cubiertas atornilladas para protección contra entrada de suciedades y humedad.
(GmbH, KR 5 arc HW, KR 5 arc HW-2, 2011)
Componentes principales del sistema manipulador robótico
El sistema del robot está formado por los siguientes componentes:
Manipulador
Unidad de control del robot
Unidad manual de programación KCP
F.M.S.
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7
Cables de unión
Software
Opciones, accesorios.
Principales componentes del manipulador
1 Robot
2 Cables de unión
3 Unidad de control del robot
4 Unidad manual de programación KCP
Ilustración 1: Componentes principales del KUKA.
Partes constructivas de manipulador (GmbH, KR 5 arc HW, KR 5 arc HW-2, 2011)
Ilustración 2. Brazo humano y brazo robótico.
F.M.S.
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8
Ilustración 3. Partes del brazo.
1 Muñeca central
2 Brazo
3 Instalación eléctrica
4 Base del robot
5 Columna giratoria
6 Brazo de oscilación
Muñeca central
El robot está equipado con una muñeca central de tres ejes. Esta es accionada por los
motores en el brazo y en la muñeca central.
La muñeca central ejecuta su movimiento alrededor de los ejes 4, 5 y 6.
En la muñeca central se encuentran 3 válvulas de impulso de 5/2 vías, que pueden ser
utilizadas para el mando de útiles.
Brazo
El brazo es el elemento de unión entre la muñeca central y el brazo de oscilación. En él se
encuentra también montado el motor del eje 4 de la muñeca.
Brazo de oscilación
Entre el brazo y la columna giratoria se encuentra montado el brazo de oscilación. En él se
encuentran montados los motores y los reductores de los ejes 2 y 3. En el brazo de
oscilación se encuentran guiados los cables de alimentación de energía y del mazo de
cables para los ejes 2 hasta 6.
F.M.S.
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9
Columna giratoria
Los movimientos de giro del eje 1 son realizados por la columna giratoria. Está atornillada
a la base del robot a través del reductor del eje 1 y es accionado por un motor montado en
la base del robot. En la columna giratoria se encuentran las baterías tampón para asegurar
los datos de los ejes del sistema de medición de la carrera.
Base del robot
La base del robot está formada por el bastidor. Forma la interfaz para los cables y tuberías
de unión entre la mecánica del robot y la unidad de control y la alimentación de energía.
Todos los cables y tuberías de unión se encuentran en la parte trasera de la base del robot.
Unidad de control del sistema de manipulación.
Los armarios de control contienen la electrónica de potencia y la electrónica de control del
robot. Salvo el interruptor principal, todos los elementos de mando de la unidad de control
están alojados en la unidad manual de programación VKCP (VW—KUKA Control Panel).
(GmbH, Contenido del manual de operación., 2007)
Ilustración 4. Armario de control.
Unidad de control de programación KCP
Todos los elementos de programación y manejo del sistema de robot, con excepción del interruptor principal, se encuentran directamente ubicados en el KCP. El display de cristal líquido visualiza las operaciones de manejo y programación. (GmbH, Contenido del manual de operación., 2007)
F.M.S.
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10
Ilustración 5. KCP
Partes de la unidad de control manual
Ilustración 6. Partes vista frontal.
Ilustración 7. Partes vista posterior.
Cables de unión
Los cables de unión contienen los cables para motor / datos y también el cable de E/S de la muñeca. Las longitudes de cables pueden ser: 4 m, 6 m, 12 m
F.M.S.
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11
Ilustración 8. Cables de unión
Características técnicas
Denominación
Tabla 1: Denominación
Pos. Descripción
KR Robot KUKA
1 Identificación de carga en Kg
2 Prolongación del brazo con nueva identificación de
carga.
3 Serie
4 Generación: 2000 compact, integrated devices,
scara, sixx
5 Forma constructiva: Arc welding, covered, High
accuracy, jet, robot de consola, consola estrecha,
press to press, pelletizing, pórtico, stainless Steel,
sport welding.
6 Tipo de montaje: Ceiling, Floor, Wall.
7 Versión: Arctic, Clean room, Explosion protection,
Foundry, Speed, water proof.
F.M.S.
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12
8 Apodo (opcional)
Alcance Horizontal
Mide la distancia (fija) de alcance horizontal entre la base del robot y el extremo del brazo.
Tamaño de la Pinza
Mide el ancho máximo de los “dedos” o mandíbulas cuando están completamente abiertas
Peso Manipulable
Utiliza una serie de pesos pequeños para determinar cuál es el peso máximo aproximado
que es capaz de manejar el brazo sin quedar bloqueado
Área de Trabajo Barrida
El área barrida por el brazo manipulador cuando trabaja puede ser de tres tipos:
Rectangular, Esférica (semiesférica) y Cilíndrica.
Resolución, precisión y repetitividad
Si se compara la manipulación de piezas de trabajo con la manipulación de herramientas
por el robot industrial, se puede observar generalmente que la manipulación de piezas es
relativamente más simple.
Ilustración 9: Resolución, precisión y repetibilidad.
F.M.S.
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13
Capacidad de carga
La herramienta o la pinza con las piezas de trabajo, constituyen la carga a manipular por el
robot. La carga nominal, también llamada peso de manipulación, es por ejemplo de 15 kg
en el robot VKR15 de KUKA. La carga nominal de un robot que manipula herramientas se
compone solamente de lo que pese dicha herramienta. En manipulación de piezas sin
embargo, la carga nominal está compuesta por el peso de la pinza más el peso de la pieza.
Se les pueden colocar una carga adicional encima del antebrazo.
Ilustración 10 Carga máxima
SEGURIDADES DEL ROBOT KUKA (GmbH, KR 5 arc HW, KR 5 arc HW-2, 2011)
Es fundamental que las personas que van a trabajar con el sistema de Robot KUKA, se
instruyan sobre las posibles fuentes de peligros antes de asumir la responsabilidad del
robot.
Normas de seguridad
El sistema del robot cumple las normativas de construcción de máquinas, certificación CE
y normas de instalación de baja tensión.
Para evitar accidentes se debe tener en cuenta las siguientes normas:
Trabajar a una distancia de 2 metros del robot.
Se debe vestir indumentaria de protección, especialmente, zapatos protectores y
vestimenta ajustada al cuerpo.
F.M.S.
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14
Se debe evitar el contacto con los motores porque alcanzan temperaturas altas
durante el servicio y esto puede provocar quemaduras a la piel.
Revisar que el override (velocidad del programa que este en un valor bajo (el
máximo es 100%), especialmente cuando cambia de una subrutina a otra.
Se debe iniciar un programa en T1 (velocidad reducida), después de haberlo
probado cambiar a otro modo de servicio.
Para realizar trabajos de reempleo, ajuste, mantenimiento, reparación, conexión del
módulo WAGO se debe colocar el interruptor general en la posición de
desconectado.
La desconexión, de los cables de alimentación del circuito intermedio dura hasta 5
minutos.
Prestar atención a los textos y/o símbolos que se muestran en la ventana de
mensajes.
SEGURIDAD DEL ROBOT
Un sistema robótico debe contar con las características de seguridad pertinentes. Las
celdas de los sistemas de seguridad están constituidas por:
Valla de protección
Topes finales mecánicos o limitaciones de los campos de los ejes 1,2y 3.
Puerta de protección con contacto de la función de cierre.
Pulsadores de parada de emergencia en un panel externo
Pulsadores de parada de emergencia, interruptores de confirmación interruptores
de llave para abrir el gestor de conexiones
Ilustración 11: Área de seguridad
F.M.S.
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PROTECCIÓN DEL OPERARIO.
La entrada de protección del operario sirve para enclavar los dispositivos seccionadores de
protección. En la entrada bi canal pueden conectarse dispositivos de protección tales como
puertas de protección. Si a esta entrada no se conecta nada, no puede ejecutarse el modo
de servicio automático. Para los modos de servicio de test Manual velocidad reducida (T1)
y Manual velocidad alta (T2), la protección del operario no se encuentra activada.
En caso de pérdida de señal durante el modo de servicio automático (ejemplo: se abrió la
puerta de protección) el manipulador y los ejes adicionales se detienen con un STOP 1.
Cuando la señal se encuentra nuevamente presente en la entrada, puede reanudarse el
modo de servicio automático.
CAMPOS Y ZONAS DE TRABAJO, PROTECCIÓN Y DE PELIGRO.- (GmbH, KR 5 arc HW, KR
5 arc HW-2, 2011)
Los campos de trabajo se deben reducir a la medida mínima posible necesaria. Un campo
de trabajo debe protegerse con dispositivos de seguridad.
1. Campo de trabajo.
El campo de trabajo es la zona en la que se puede mover el manipulador. El campo
de trabajo se obtiene de la suma de los campos de cada uno de los ejes
2. Manipulador.
La mecánica del robot o la instalación eléctrica pertinente
3. Carrera de detención.
Carrera de detención = carrera de reacción + carrera de frenado La carrera de
detención forma parte de la zona de peligro.
4. Zona de seguridad.
La zona de seguridad se encuentra fuera de la zona de peligro.
F.M.S.
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16
Ilustración 12: Zonas de trabajo y seguridad
En la zona de protección deben hallarse los dispositivos de protección (ejemplo.- puerta de
protección). En una parada el manipulador y los ejes adicionales (opcional) frenan y se
detienen en la zona de peligro. La zona de peligro está compuesta por el campo de trabajo
y las carreras de detención del manipulador y de los ejes adicionales (opcionales).
PULSADOR DE HOMBRE MUERTO.
Los interruptores de confirmación del robot industrial se encuentran en el KCP. En la KCP
se encuentran instalados 3 interruptores de confirmación. Los interruptores de confirmación
tienen 3 posiciones:
No pulsado
Posición intermedia
Pulsado a fondo En los modos de test, el manipulador sólo puede ser desplazado cuando el interruptor de
confirmación se encuentra en la posición intermedia. Al soltar o pulsar completamente
(posición de pánico) el interruptor de confirmación, los accionamientos se desconectan de
inmediato y el manipulador se detiene con STOP 0.
Ilustración 13: pulsadores del hombre muerto
F.M.S.
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17
DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD EXTERNOS.
Los dispositivos de seguridad externos se encargan de impedir el acceso de personas a la
zona de peligro del manipulador.
Los dispositivos de seguridad seccionadores deben cumplir los siguientes requisitos:
Deben cumplir los requisitos de la norma EN 953.
Impiden el acceso de personas en la zona de peligro y no pueden salvarse
fácilmente.
Están bien fijados y resisten las fuerzas mecánicas previsibles provenientes del
servicio y del entorno.
No suponen ellos mismos ningún peligro por ellos mismos ni pueden causar
ninguno.
Respetar la distancia mínima prescrita a la zona de peligro.
El número de puertas se limita al mínimo necesario.
Los enclavamientos (p. ej. los interruptores de las puertas) están unidos a la entrada
de protección del usuario de la unidad de control del robot por medio de los
dispositivos de conmutación de la puerta o de la SPS de seguridad.
Los dispositivos de conmutación, los interruptores y el tipo de circuito cumplen los
requisitos de la categoría 3 de la norma EN 954-1.
En función del peligro, la puerta de seguridad además se debe asegurar con un
cierre que sólo permita abrir la puerta cuando el manipulador esté parado por
completo.
Accesorios
Eje de desplazamiento adicional
Con ayuda de este accesorio, una unidad lineal como eje de traslación adicional, basado
en los tipos constructivos de la serie KL, puede desplazarse al robot con un movimiento de
traslación, libremente programable.
Alimentación de energías integrada en el eje 1 hasta el eje 3
Se dispone de distintas alimentaciones de energía, por ej. Para la aplicación “Manipulación”,
los correspondientes cables y conductores se encuentran instalados desde el panel de
F.M.S.
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18
conectores en el interior de la base del robot, y a continuación contra la parte exterior de la
columna giratoria y el brazo de oscilación, hasta un punto de conexión en el brazo.
Ilustración 14 Alimentación de energía A1 hasta A3, manipulación
Limitación del campo de trabajo.
Los rangos de movimiento de los ejes 1 hasta 3 pueden ser delimitados con topes
mecánicos adicionales, dependiendo de la aplicación, en pasos de 22,5°.
Juego de ajuste KTL
Para realizar el ajuste necesario del punto cero para todos los ejes, puede utilizarse un
comparador electrónico perteneciente al juego de ajuste KTL.
Ilustración 15 Comparador electrónico montaje sobre A4,A5 y A6 del KR 16
F.M.S.
________________________________________________________________________
19
Medidor de la tensión mecánica de la correa para la muñeca central.
Este aparato de medición con equipamiento electrónico con microcontrolador, permite en
forma sencilla y segura, la determinación de la tensión en las correas dentadas por la
medición de frecuencia.
Ilustración 16 . Medidor de la tensión mecánica de la correa para la muñeca central.
Dispositivo de liberación para los ejes del robot.
Con este dispositivo, en caso de fallos, el robot puede ser desplazado de forma mecánica
a través de los motores de accionamiento de los ejes principales. Sólo debe ser utilizado
en casos de emergencia.
Dispositivos Para La Manipulación Y Transporte De Materiales
Grippers:
Tabla 2 Pinzas de dos dedos
MÓDULOS DE SUJECIÓN NEUMÁTICAS
Pinza de 2 Dedos Paralela
Pinza Miniatura Paralela MPG-Plus
Se utiliza para la automatización del
montaje de componentes de las pequeñas
y medianas empresas, en entornos de
escasa contaminación, como en el sector
de montajes y los ensayos, en laboratorios
o en el sector farmacéutico.
F.M.S.
________________________________________________________________________
20
Pinza para Componentes Pequeños KGG
Es una pinza fina con guía T robusta.
Aplicación universal en entornos limpios
para piezas ligeras y de peso medio y
margen amplio de elevación
Pinza Universal PGN- Plus
Orientación de dientes múltiples robustos
con altos momentos máximos posibles.
Pinza Universal JPG- Plus
Pinza de la clase compacta con ranura en
T orientación y la mejor relación costo-
rendimiento.
Tabla 3 Pinzas de tres dedos
Pinza de 3 Dedos Céntrica
Pinza para Piezas Pequeñas MPZ
Para los componentes de las pequeñas y medianas empresas para la automatización
del montaje
F.M.S.
________________________________________________________________________
21
Pinza de Sellado DPZ-plus IP67
Orientación de dientes múltiples robusto con alta momentos máximos.
Tabla 4 Accesorios varios
ACCESORIO
IMAGEN
DESCRIPCIÓN
APLICACIÓN
Radial Gripper
PRG
Par de agarre de 2 Nm a
295 Nm
Ángulo de apertura 30 ° / 60 ° /
90
Para aplicaciones
con secuencias de
movimiento
extremadamente
cortos
Sellado Gripper
DRG IP67
Sujeción momentos de 8 a 143
Nm
Ángulo de apertura 10 ° a
180 °
5 tamaños 44-100
mecánica
completamente
sellados
Cierres de vacío
GSW-V
Para la carga y descarga
automática de centros de la
máquina
Unidad de
Compensación
Flexible GSW-B-
AGE
Compensación de tolerancias y posición
Imprecisiones
F.M.S.
________________________________________________________________________
22
Módulo giratoria
con Parallel
Gripper GSM-P
La fuerza de sujeción de 25
bis
270 N
módulo compacto
para la
automatización de
montaje
Inteligente
Gripper EGP
Fuerza de amarre de hasta 140
N Carrera por dedo 3 mm a 6
mm Tamaños de 25 a 40
Concepto de unidad eléctrica, la fuerza de agarre es ajustable en hasta
cuatro pasos
Inteligente
Gripper WSG 50
Fuerza de amarre de hasta 120 N
Carrera por dedo hasta 55 mm
Tamaño 50
Electrónica están integrados en los dedos de la pinza,
el uso de un sensor para la medición de
la fuerza directa
Inteligente
Gripper EZN
Fuerza de agarre de 500 N y 800N
Carrera por garra 6 mm a 10 mm
2 tamaños de 64 a 100
Pinza con servomotor
Capacidad de Pre-
posicionamiento
para reducir los
tiempos de ciclo
Swivel Módulo de SFL
Fuerza axial de 10 N y 50 N
Alto par de 0,1 Nm a 3,6 Nm
3 tamaños de 25 bis 64
Módulo compacto
para tareas fáciles
giratorias hasta 180
°
Swivel Head
SRH-plus
El par de 3 Nm a 69,9 Nm
7 TAMAÑOS de 20 a 60 estafadores Angulo De Giro
de
180 °
Suministro de Medios de
Comunicación Integrados y la
POSIBILIDAD DE transmitir Señales
Digitales
F.M.S.
________________________________________________________________________
23
Ilustración 17: Unidad de accionamiento modular
GFS Finger giratoria
Fuerza axial de 330 N a 3300
N El par de 0,64 Nm a 10 Nm
4 tamaños de 16 a 40
Para girar las piezas de trabajo
Ejes lineales
con
accionamiento
directo LDx
Seis tipos diferentes
Golpes útiles de hasta 3.800 mm
Fuerza de impulsión hasta 1200
N Opcionalmente con sistema de medición de encoder absolut
Para aplicaciones altamente
dinámicas con una alta precisión de
repetición
Quick-Change
Módulo NSR-A
160
Manejo de peso 350 kg
Opciones eléctricas y neumáticas colector
Diseño muy compacto para
cargar muy cerca
a la mesa de la máquina y en
espacios confinados
POSICIONADORES DE UN EJE
Unidad De Accionamiento Modular Sin Contracojinete
Este paquete de posicionador comprende el paquete de eje adicional fabricado en técnica
segura así como una unidad de accionamiento modular. Estos paquetes están disponibles
en las 4 cargas útiles diversas 250 kg, 500 kg, 750 kg, 1000 kg y 2000 kg. Los
posicionadores pueden combinarse con cualquier robot KUKA. Junto al robot y a la unidad
de control KR C4 solamente se necesitan los cables de motor y de resolver en la longitud
deseada.
Unidad De Accionamiento Modular Con Contracojinete
F.M.S.
________________________________________________________________________
24
Ilustración 18 Unidad de accionamiento modular
Ilustración 19 Posicionador de viraje
Este paquete de posicionador comprende el paquete de eje adicional fabricado en técnica
segura así como una unidad de accionamiento modular con contracojinete. Estes
paquetes están disponibles en las 6 cargas útiles diversas 250 kg, 500 kg, 750 kg, 1000
kg, 2000 kg y 4000 kg. Los posicionadores pueden combinarse con cualquier robot KUKA.
Junto al robot y a la unidad de control KR C4 solamente se necesitan los cables de motor
y de resolver en la longitud deseada.
Posicionador De Viraje Sin Contracojinete
Posicionador monoeje que coloca las piezas de forma óptima para su mecanizado. Este
posicionador está disponible para cargas de 250, 500, 750 y 1000 kg. El posicionador
puede combinarse con cualquier robot KUKA que funcione con el sistema de control KR
C4.
Posicionador De Viraje Con Contracojinete
Posicionador monoeje que coloca las piezas de forma óptima para su mecanizado. Este
posicionador está disponible para cargas de 250, 500, 750, 1000, 2000 y 4000 kg. El
F.M.S.
________________________________________________________________________
25
Ilustración 20 Posicionador de viraje con contracojinete
posicionador puede combinarse con cualquier robot KUKA que funcione con el sistema de
control KR C
Mesa Giratoria Vertical
PF1-V significa 'Sistemas Posiflex KUKA de un eje' de la familia de productos Mesa
giratoria vertical.
Ilustración 21: Mesa giratoria vertical
Variantes
KPF1-V500 Variante 1: Mesa giratoria vertical con tubo, incl. Paquete de
accionamiento, datos de la máquina y documentación, altura de carga 900 mm.
KPF1-V500 Variante 2: Mesa giratoria vertical con concha en T, incl. Paquete de
accionamiento, datos de la máquina y documentación, altura de carga 800 mm.
KPF1-V500 Variante 3: Mesa giratoria vertical con concha en I, incl. Paquete de
accionamiento, datos de la máquina y documentación, altura de carga 600 mm.
F.M.S.
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26
Ilustración 22 Posicionador de giro y vuelco
POSICIONADOR DE DOS EJES
Dreh - Kipp – Positionierer (Posicionador De Giro Y Vuelco)
Este paquete del posicionador comprende el paquete de eje adicional fabricado en técnica
segura y el armario suplementario necesario así como un posicionador de giro y vuelco. El
posicionador puede combinarse con cualquier robot KUKA. Junto al robot y a la unidad de
control KR C2 solamente se necesitan los cables de motor y de resolver en la longitud
deseada.
POSICIONADOR DE TRES EJES
Posicionador Giratorio Doble Vertical
Este posicionador con tres ejes adicionales ofrece dos estaciones de trabajo para las
piezas, garantizando así la producción continuada. Mientras que en un lado el operario
retira las piezas y coloca nuevas, en la otra estación el robot puede ocuparse
simultáneamente de su mecanizado.
La distancia máxima entre platos es de 3.000 mm, el radio de útil máximo es de 1.000
mm. Estos modelos están disponibles para las cuatro clases de carga: 250 kg, 500 kg,
750 kg y 1000 kg. El posicionador puede combinarse con cualquier robot KUKA que
funcione con el sistema de control KR C4
F.M.S.
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27
Ilustración 23 Posicionador giratorio doble horizontal
Posicionador Giratorio Doble Horizontal
Este paquete del posicionador comprende el paquete de eje adicional fabricado en técnica
segura, el armario suplementario necesario, un posicionador giratorio doble horizontal así
como los cables de motor y de resolver necesarios. La distancia entre platos máx. es
de 4500 mm, el radio de útil máx. es de 800 mm. Estes paquetes están disponibles en las
4 cargas útiles diversas 250 kg, 500 kg, 750 kg y 1000 kg. El posicionador puede
combinarse con cualquier robot KUKA
DESARROLLO
Partes del sistema de manipulador de manipulador Robotizado KUKA KR5 ARC
a) Reconocer todas las partes principales que conforman el sistema de manipulación.
1 - Manipulador
2 - Cables de conexión
3 - Unidad central de control.
4 - Unidad de control de programación.
Ilustración 24. Partes del sistema.
F.M.S.
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28
3.- Unidad central de control
Ilustración 25. Unidad central de control.
4.- Unidad de control de programación KCP.
Ilustración 26. KCP.
b) Identificar las partes de cada componente del sistema.
Manipulador
Numero Nombre
1 Muñeca central
2 Brazo
3 Brazo oscilante
4 Columna giratoria
5 Base del robot
6 Cables de conexión
F.M.S.
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29
Ilustración 27. Partes de brazo.
Accionamiento de los ejes de la muñeca
Numero Nombre
1 Unidad de accionamiento A5
2 Unidad de accionamiento A6
3 Unidad de accionamiento A4
4 Brazo
5 Eje
Ilustración 28. Unidades de accionamiento.
Accionamiento ejes principales.
Parte exterior
F.M.S.
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30
Numero Nombre
1 Accionamiento principal eje A1
2 Accionamiento principal eje A2
3 Unidad de accionamiento A3
Ilustración 29. Ejes principales.
Ilustración 30. A3
Unidad central de control
Numero Nombre
1 Interruptor principal
2 Armario
3 Cerradura del armario
4 Puerta del armario.
5 Pantalla
F.M.S.
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31
Parte interior
Numero Nombre
1 Sección de potencia.
2 Drivers
3 Panel de conexión
4 Pc de control
5 Entradas y salidas
6 Baterías
7 Mainboard
8 Espacio de montaje
F.M.S.
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32
Ilustración 31.Unidad central de conexión.
Ilustración 32. Unidad central de conexión.
F.M.S.
________________________________________________________________________
33
Puertos del CPU
KCP unidad de control de programación.
Numero Nombre
1 Parte frontal
2 Parte posterior
3 Hombre muerto.
4 Start
5 Palca de características
6 Space mouse
Parte frontal.
Ilustración 33. KCP parte frontal.
F.M.S.
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34
Partes posterior
Ilustración 34. KCP parte posterior.
KUKA KR5
Tabla 5 Características básicas del robot KUKA KR5
Modelo KR 5 sixx R650
KR5 sixx R850
Cantidad de ejes 6
Volumen del trabajo de campo KR 5 sixx R650 1,0 𝑚3
KR5 sixx R850 2,3 𝑚3
Repetibilidad KR 5 sixx R650 ±0,02 𝑚𝑚
KR5 sixx R850 ±0,03 𝑚𝑚
Punto de referencia del espacio de
trabajo.
Punto de intersección de los ejes 4 y 5.
Peso KR 5 sixx R650 aprox. 28Kg
KR5 sixx R850 aprox. 29Kg
Cargas dinámicas principales Ver cargas sobre el fundamento
Tipo de protección del robot IP 40, listo para el servicio, con cables de
unión conectados (según EN 60529)
Tipo de protección de la muñeca central IP 65
Nivel de ruido <75 dB (A) fuera del campo de trabajo
Posición de montaje Piso y techo
Superficie, pintura Material sintético blanco, pintura blanca,
base del robot negra.
F.M.S.
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35
Tabla 6 Cargas por oscilación
Servicio No se permite una carga con oscilación permanente por
corto tiempo, una sola vez 0,5g.
Almacenamiento y
transporte
No se permite una carga con oscilación permanente por
corto tiempo, una sola vez 3g.
Tabla 7 Temperatura ambiental
Servicio 0°C hasta +40°C (273K hasta 313K)
Humedad relativa ambiental ≤ 𝟗𝟎%
No se permite la formación de agua por condensación.
Almacenamiento y
transporte
-10°C hasta +60°C (273K hasta 333K)
Humedad relativa ambiental ≤ 75%
No se permite la formación de agua por condensación.
Tabla 8 Cables de unión
Denominación de los
cables
Denominación del
conector
Unidad de control del
robot
Cable de motor/datos X20-CN22 Conector Harting - Conector
redondo.
Cable de E/S de la muñeca X32-CN20 Conector Sub-D – Conector
redondo.
Cable de puesta a tierra PE Terminal para cables M5
ambos lados.
Consideraciones ambientales
Libre de polvos inflamables, gases y líquidos.
Libre de gases y líquidos agresivos y corrosivos.
Libre de piezas y partes que puedan volar en el espacio de trabajo.
Libre de salpicaduras por líquidos.
Libre de cargas electromagnéticas por ejemplo: equipos de soldadura o
convertidores de frecuencia.
F.M.S.
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36
Direcciones de los ejes
Ilustración 35 Ejes de un brazo robótico
Los ejes A1, A2 y A3 son los ejes principales, mientras que el eje A4 es el eje de desviación,
A5 es el eje de elevación y A6 es el eje de rotación.
Tabla 9 Datos de los ejes
Eje Rango de desplazamiento
limitado por software
Velocidad con carga
nominal 5Kg
1 +/- 170° 375 °/s en el R650
250 °/s en el R850
2 +45° hasta -190° 300 °/s en el R650
250 °/s en el R850
3 +165° hasta -119° 375 °/s en el R650
270°/s en el R850
4 +/- 190° 410 °/s
5 +/- 120° 410 °/s
6 +/- 358° 660 °/s
F.M.S.
________________________________________________________________________
37
Ilustración 36 Dimensiones del KUKA KR5
Ilustración 37 Ángulos de trabajo del KUKA KR5
F.M.S.
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38
Tabla 10 Cargas
Robots KR 5sixx
Muñeca central MC 5
Carga nominal 5 kg
Distancia al centro de gravedad de la carga
𝑳𝒙
80 mm
Distancia al centro de gravedad de la carga
𝑳𝒚
0 mm
Distancia al centro de gravedad de la carga
𝑳𝒛
150 mm
Carga máx. total 5 kg
Centro de gravedad de la carga P
El centro de gravedad para todas las cargas está referido a la distancia a la brida de acople
sobre el eje 6. Las distancias nominales deben consultarse en el diagrama de cargas.
Tetra pack / Botellas
Ilustración 38 Carga útil en el robot
1. Sistema de coordenadas FLANGE.
2. Centro de gravedad de la carga.
3. Robot
F.M.S.
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39
4. Distancias 𝐿𝑥 , 𝐿𝑦, 𝐿𝑧 del centro de gravedad de carga.
Diagrama de cargas
La inercia de masa permitida en el punto de aplicación (𝐿𝑥, 𝐿𝑦, 𝐿𝑧) es de 0,045 kgm².
Ilustración 39 Diagrama de cargas útiles
Cargas sobre el fundamento
Los momentos y las fuerzas indicadas contienen ya la carga y la fuerza de masa (peso) del
robot.
Ilustración 40 Cargas sobre el fundamento
F.M.S.
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40
Tabla 11 Fuerza, momento y masa
Tipo de carga Fuerza/Momento/Masa
𝑭𝒗 = Fuerza vertical 𝐹𝑣𝑚𝑎𝑥 = 1000 𝑁
𝑭𝒉 = Fuerza horizontal 𝐹ℎ𝑚𝑎𝑥 = 1050 𝑁 en R650
𝐹ℎ𝑚𝑎𝑥 = 850 𝑁 en R850
𝑴𝒌 = Momento de vuelco 𝑀𝑘𝑚𝑎𝑥 = 1000 𝑁𝑚 en el R650
𝑀𝑘𝑚𝑎𝑥 = 1100 𝑁𝑚 en el R850
𝑴𝒓 = Momento de giro 𝑀𝑟𝑚𝑎𝑥 = 1100 𝑁𝑚
Masa total para las cargas sobre el fundamento 33 kg en el R650
34 kg en el R850
Robot 28 kg en el R650
29 kg en el R850
Carga total (carga adicional + carga útil
nominal)
5 kg
Ilustración 41 Ángulos Pared-Piso
SEGURIDADES DEL ROBOT KUKA EN LA UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS
ARMADAS
Trabajar fuera de la zona de seguridad del robot.
Ilustración 42: Zona de seguridad.
F.M.S.
________________________________________________________________________
41
Se debe evitar el contacto con los motores porque alcanzan temperaturas altas
durante el servicio y esto puede provocar quemaduras a la piel.
Ilustración 43: Motores
Prestar atención a los textos y/o símbolos que se muestran en la ventana o pared
del laboratorio.
Ilustración 44: Simbología reglamentarias
Marcas y señales preventivas que no se deben retirar del robot KUKA.
Ilustración 45: Simbología de prevención
F.M.S.
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42
Valla de protección
Ilustración 46: Valla de seguridad
Puerta de protección con contacto de la función de cierre.
Ilustración 47: puerta de seguridad
Pulsadores de parada de emergencia en un panel externo
Ilustración 48: Paro de emergencia externo
F.M.S.
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43
Pulsadores de parada de emergencia, interruptores de confirmación interruptores
de llave para abrir el gestor de conexiones
Ilustración 49: Pulsadores de emergencia del KCP
Los campos de trabajo se deben reducir a la medida mínima posible necesaria. Un campo
de trabajo debe protegerse con dispositivos de seguridad.
Ilustración 50: Zonas de seguridad robot KUKA
Los interruptores de confirmación del robot industrial se encuentran en el KCP.
En la KCP se encuentran instalados 3 interruptores de confirmación. Los interruptores de
confirmación tienen 3 posiciones:
No pulsado
Posición intermedia
Pulsado a fondo
F.M.S.
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44
Ilustración 51: pulsadores del hombre muerto
Accesorios
Herramientas de cambio para robot kuka KR16
Cabezal fresador
Ilustración 52 Cabezal fresador
Tabla 12 Datos técnicos cabezal fresador
Descripciones tecnicas
Cojinetes de bola de acero (piezas) 2
Tiempo de la vida del lubricado Mantenimiento libre
Potencia nominal 4.1 Kw
Voltaje 200V
Corriente 7 A
Frecuencia 500 Hz
Polos del motor 1
Velocidad nominal del rotor 300000min
Protección del motor PTC
Motor AC motor
Diámetro de la carcaza 100 mm
F.M.S.
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45
Ranuras en T DIN 650-8
Sistema de refrigeración Aire frio
Sellado de aire Si
Cambio de herramienta Manual
Sujeción hasta 10 mm
Pinzas de dos dedos
Ilustración 53 Pinza de dos dedos
Tabla 13 datos técnicos de pinza de dos dedos
Datos técnicos
Carrera por garra 30 mm
Fuerza de cierre 630 N
Fuerza de apertura 570 N
Fuerza de agarre mínima por resorte 40 N
Peso propio 2.65 Kg
Peso recomendado de la pieza 3.15 Kg
Consumo de fluido por carrera doble 95 cm3
Presión nominal 6 bar
Presión mínima 2 bar
Presión máxima 8 bar
F.M.S.
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46
Tiempo de cierre 0.3 seg
Tiempo de apertura 0.3 seg
Tiempo de cierre / apertura solo con
resorte
0.4 seg
Longitud máxima admisible de las
garras
150 mm
Mas máxima admisible por la garra 2 Kg
Grado de estanqueidad 41
Temperatura ambiente mínima -10 °c
Temperatura ambiente máxima 90°c
Repetibilidad 0.05 mm
Pinza Ventosa GSW-V
Ideal para manejar relativamente componentes planos.
Ilustración 54 Pinza ventosa GSW-V
Tabla 14 Datos técnicos de pinza ventosa GSW-V
Datos técnicos
Peso 0.28 Kg
Peso recomendado de la pieza 4.9 Kg
Tiempo de evacuación 1.2 seg
Tiempo para sofocar 0.7 seg
Fuerza de succion 980 N
Temperatura ambiente min/max -10/90 °C
Max velocidad admisible 20 1/min
Presión nominal de funcionamiento 6 bar
F.M.S.
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Presión nominal de aire comprimido 300 l/min
Caudal nominal de aire comprimido 4/8 bar
Presión operacional de aire comprimido
min/max
220 l/min
Min caudal de aire comprimido 40 bar
Refrigerante nominal de
funcionamiento
25 l/min
Caudal nominal de refrigerante 20/60 bar
Refrigerante de servicio min/max -0.8 bar
Nivel de presión de ruido 90 DB
ANÁLISIS DE RESULTADOS
El brazo robótico KUKA KR5, tiene la libertad de moverse en sus 6 ejes disponibles,
los cuales son accionados por los diferentes servo motores ubicados el en
manipulador. Debido a que tiene 6 ejes la libertad de movimiento es muy amplia.
El KCP es nuestro controlador de programación, la función es la misma que la de
un control remoto, con este elemento podemos enviar las señales a unidad central
de control para realizar el proceso que se desee.
La unidad de control del sistema de manipulación, el cerebro de del brazo robótico,
ya que es en donde están ubicada la tarjeta madre que es a encargada de procesar
la información para realizar un determinado proceso con el manipulador.
El conocimiento de los parámetros máximos y mínimos en cuanto a las capacidades
del brazo robótico KUKA evitará que se sobrepase los límites máximos permisibles
al momento de realizar un trabajo con el mismo. Sin embargo, no hay que trabajar
al máximo de los valores permitidos por el fabricante, pues se está reduciendo la
vida útil del brazo robótico.
Cuando se quiere hacer una adecuación en el piso o en el techo, se debe tomar en
cuenta la relación de ángulos que se debe cumplir entre estos dos parámetros;
entonces de manera general, cuando se requiera hacer una acción o modificación
de la máquina resulta de vital importancia analizar las tablas, curvas o gráficas que
se presenta en el manual de la máquina
F.M.S.
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48
Existen diferentes aplicaciones, actividades u operaciones que se pueden realizar con
los brazos robóticos con los diferentes accesorios como por ejemplo en la industria
agroalimentaria como las que se presentan a continuación.
Ilustración 55: Tetra pack / Botellas
Ilustración 56: Manipulación de cajas vacías llenas de verduras
Ilustración 57: Manipulación de barriles de cerveza
Ilustración 58: Carga de horno de croissan
CONCLUSIONES
El manipulador KUKA está diseñado y construido en base a un brazo humano, y sus
partes son similares a las partes que conforman el brazo humano.
Todas las partes del sistema de manipulación del brazo robótico están conectadas
por medio de cable de unión.
En el diagrama de cargas útiles se tiene una curva característica de carga
corresponde a la carga máxima admisible, mediante la cual se debe controlar
siempre ambos valores (carga y momento de inercia de masa). Exceder esta
capacidad de carga reduce la vida útil del robot, sobrecarga los motores y
F.M.S.
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49
engranajes y para una mayor seguridad, es necesario una consulta con el
fabricante.
Los valores permisibles determinados por el fabricante son necesarios para la
planificación de la aplicación del robot o el área de trabajo en la cual se
desenvolverá, entonces para la puesta en servicio del robot se debe, estar de
acuerdo con las instrucciones de servicio y de programación del KUKA System
Software y efectuar declaraciones adicionales de datos de ser el caso.
El desarrollo de esta práctica nos doto con partes teóricas sobre las mejores
acciones que se deben realizar para utilizar el robot KUKA minimizando lo más
posible los riesgos de trabajo.
Se identificó los distintos campos y zonas de seguridad y además las principales
seguridades brazo robótico KUKA.
Los brazos robóticos KUKA son muy versátiles permitiendo una gran cantidad de
movimientos lo cual le brinda estos robots un gran campo de aplicación en la
industria.
El tipo de accesorio depende de las dimensiones de la pieza a trabajar y de la
aplicación a la cual estará sometida.
Existen una gran variedad de pinzas, las cuales nos permiten una variedad de
aplicaciones
Ciertas pinzas poseen la ventaja de protegerse ante elementos de manipulación que
se encuentren sucios o en mal estado.
RECOMENDACIONES
Es indispensable conocer las partes que conforman el sistema de manipulación
robot, para poder manipular el mismo.
Se debe predeterminar las necesidades o requerimiento a cumplir antes de la
selección de un tipo de brazo robótico, y designar sus valores de trabajo normal al
70%, para evitar sobre-esfuerzos de la máquina y permitir un mejor rendimiento.
Al momento de trabajar con el robot KUKA se debe mantener la puerta de la valla
de seguridad perfectamente cerrada o a su vez ubicarse en la zona de seguridad
utilizando equipo vestimentas de seguridad sugeridos.
F.M.S.
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50
Cuando se ubican dispositivos de protección como por ejemplo un canal de para
cubriri los cales asegurarse de que este no bloquee la movilidad de la maquina como
del operador.
Acatar las reglas de seguridad disponibles para evitar posibles accidentes laborales
o causar daños a la maquinaria.
Antes de utilizar es necesario indagar las características técnicas de los accesorios.
Los accesorios deben ser colocados con la herramienta adecuada y antes verificar
cada una de las dimensiones de los accesorios.
BIBLIOGRAFÍA
KUKA Roboter GmbH, K. R. (2007). Contenido del manual de operación.
Augsburg: SEAT.
KUKA Roboter GmbH, K. R. (2011). KR 5 arc HW, KR 5 arc HW-2. Augsburg:
KIM-PS5-DOC.
Vacuum Gripper Type GSW-V 20-32 Assembly and Operating Manual
Chopper 1500 H Manual Clamping
