_Proyecto

GUTIERREZ LANDA RAISAVELASQUEZ BETANZOS VICTOR RANGEL 5A MECATRONICA

INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DECOATZACOALCOSFebrero- Julio 2014

Carrera:MecatrnicaSemestre y grupo:5 AROBOT SOLDADOR DIDACTICO POR ARCO ELECTRICO

Alumnos:GUTIERREZ LANDA RAISA VELASQUEZ BETANZOS VICTOR RANGEL

Materia:Taller de investigacin II

Docente:L.A.E. Citlalin Elba Daz OliveraRobot didctico soldador por arco elctrico I. Antecedentes del problema

La palabra robot fue creada en 1920 (Karel Capeken, 1920, pg. 35,) dice: significa trabajo o prestacin personal, para denominar un androide construido por un sabio y capaz de llevar a cabo todos los trabajos normalmente ejecutados por un hombre. Nadie duda de que la produccin en serie haya permitido la drstica reduccin de los tiempos de fabricacin, si bien esto ha sucedido a costa de introducir condiciones de trabajo repetitivas

La soldadura es la unin de las distintas partes, con o sin calentamiento, aplicacin de presin o aporte de material. Los procesos de soldadura por arco elctrico comenzaron a desarrollarse industrialmente en 1912 con electrodo revestido de Strohmenger, pero no fue hasta la Segunda Guerra Mundial cuando se utilizara de forma generalizada. En 1935 se introduce el fundente granulado para electrodos de alambre continuo que dio paso al arco sumergido, empleando para soldaduras navales y de tuberas. En ese mismo ao comenz a utilizarse la corriente alterna, por sus indiscutibles ventajas, salvando la inestabilidad de arco caracterstica con revestimientos ms fcilmente ionizables.

Es precisamente a finales de los aos treinta cuando Russel Meredith patenta y desarrolla el proceso de soldadura con electrodo de tungsteno y gas inerte (GTAW o TIG) para unir aleaciones de metales muy reactivos y ligeros (aluminio y magnesio) empleados en aviacin.

Aunque el concepto bsico del proceso de soldadura con electrodo consumible y proteccin del gas (GMAW o MIG/MAG) surge en los aos 20 del pasado siglo, no llega a estar disponible comercialmente hasta 1948. Inicialmente se utilizo para soldar aluminio, empleando para ello gas inerte de proteccin, con elevadas densidades de corriente.

Posteriores desarrollos redujeron estas, introdujeron la corriente pulsada, y extendieron en gas de proteccin a mezclas reactivas, como las de CO2.

A. Robtica industrial La robtica cada vez est ms presente en nuestras vidas y actualmente es un componente imprescindible en la industria. En consecuencia la soldadura robotizada est experimentando una rapidsima evolucin de la inteligencia artificial.

Sin embargo, las expectativas creadas por la automatizacin de los procesos de soldadura se ven a menudo defraudadas por la complejidad que acompaa el diseo as como la operacin de esta maquinaria de precisin. Para la programacin de las tareas de soldadura que un robot tiene que realizar no solo se necesita tener conocimientos en electrnica y la programacin, se requiere adems de conocimiento profundo de los aspectos metalrgicos y fsicos de la soldadura, as como de los materiales a unir por este mtodo. Por esta necesidad en la industria de operarios capacitados para tal labor las escuelas de nivel tecnolgico superior tienen como objetivo egresar de sus instalaciones alumnos capaces de analizar, sintetizar, disear e innovar productos, procesos o equipos de carcter industrial. B. Robtica en las escuelas Debido a esta necesidad por parte de las instituciones de egresar alumnos preparados los robots estn apareciendo en los salones de clases de distintas formas:

Primero, los programas educacionales utilizan lasimulacinde control de robots como un medio deenseanza. El segundo para ensearcienciascomputacionales. En tercer lugar est el uso de los robots en los salones de clases. Una serie de manipuladores de bajo costo, robots mviles, y sistemas completos han sido desarrollados para su utilizacin en los laboratorios educacionales.

Debido a su bajo costo muchos de estos sistemas no poseen una fiabilidad en su sistema mecnico, tienen poca exactitud, no existen los sensores y en su mayora carecen de software, que pueda emular a un sistema industrial. Una propuesta internacional digna de mencin es la que desarrolla el grupo colombiano Learning Forum, integrado por los colegios Bolvar, Colombo Britnico e INSA. En este caso, se trata del desarrollo, por parte de los alumnos, de proyectos que utilizan la tecnologa para solucionar problemas de la comunidad identificados por ellos mismos. En este contexto, no solo se logra la participacin activa de los estudiantes en relacin con problemas concretos del medio, sino que adems se fomentan las competencias relacionadas con el uso de recursos tecnolgicos que ofrecen nuevas formas de pensar el mundo. En el marco del trabajo con TIC, un grupo de estudiantes de las tres escuelas se dedica al diseo de robots con piezas de Lego y a su programacin con el lenguaje Robolab. Uno de los objetivos del grupo es explorar algunos conceptos de ciencias que son medulares en el diseo de robots que puedan moverse, como el funcionamiento de piones, el impulso, la dinmica del movimiento o la friccin. Adems, otro equipo est encargado de las tareas de programacin.

En Mxico, se inaugura el Centro de Robtica en Soldadura surge de la unin entre industria y universidad, en este caso de la armadora alemana Volkswagen de Mxico y la UPAEP. Gracias a la vinculacin que mantiene la UPAEP con sus ex alumnos se gener el acercamiento con el rea de Planeacin de Nuevos Proyectos VWM, especficamente el rea de soldadura.

Del acercamiento antes mencionado se derivaron varios proyectos, siendo uno de ellos el Centro de Robtica en Soldadura, el cual tiene los siguientes objetivos: Fortalecer el trabajo desarrollado por el rea de Planeacin de Nuevos Proyectos se establece en los laboratorios de Ingenieras una celda de soldadura similar a la que VWM tiene en sus lneas de produccin. El diseo, los elementos y la configuracin de dicha celda van de acuerdo a las especificaciones requeridas por la armadora. Estando conformada por dos brazos robot Motoman, un par de fuentes de soldar SKS, un dispositivo de sujecin rotatorio para soldadura fabricado por INDUTEC y sistemas neumticos FESTO.

Permitir a los alumnos conocer equipos de alta tecnologa los cuales encontraran posteriormente en sus lugares de trabajo, el Centro dar servicio a las distintas Ingenieras existentes en UPAEP, tales como Manufactura de Autopartes, Diseo Automotriz, Mecatrnica, Electrnica e Industrial, logrando mejorar las habilidades tcnicas de los futuros egresados de la UPAEP.

Al no contar con este tipo de equipo para prcticas en las aulas de nuestra institucin ITESCO la realizacin de este proyecto, se basa en dotar a los alumnos de los conocimientos, procedimientos y actitudes para poder utilizar este tipo de mquinas en la industria y es necesario para que los alumnos puedan trasladar todos sus conocimientos a la prctica en la vida laboral industrial, por medio del desarrollo de un robot soldador didctico basado en el estudio de un modelo industrial.

Es de nuestro inters ya que actualmente como se ha dicho los robots estn presentes en prcticamente en todo el mundo industrial, y el conocimiento tcnico, sobre el manejo, mantenimiento y diseo de estos sistemas, es de suma importancia, por lo cual es necesario poder obtener esos conocimientos y poder utilizarlos en el campo laboral.

La idea de este proyecto surgi a partir del 3to semestre con la materia de Procesos de Fabricacin ya que la materia contiene una unidad completa de soldadura, as tambin debido a la motivacin de nuestros profesores de ser emprendedores y desarrollar por nuestra cuenta este tipo de equipo que no solo nos ayudara a complementar nuestros conocimientos tcnicos si no tambin ayudara a nuestros compaeros de semestres inferiores, por tal motivo opinamos que era de mucha importancia atacar esta rea de oportunidad en la cual los resultados tendrn gran repercusin, no solo en la comunidad acadmica en ITESCO, tambin involucrara y motivara, y demostrara que no hay obstculo que no pueda superarse para ser una sociedad emprendedora y creativa.

En Veracruz existen planteles como los Cecatis (031 de Coatzacoalcos, 042 en Veracruz ,072 de Cosoleacaque y 103 de Poza Rica) que cuentan con la especialidad de soldadura, estos plateles cuanta con equipos de soldadura industriales y son especialmente para trabajadores pero se abre la convocatoria a todas aquellas personas que deseen aprender un oficio. Se llevan materias como Soldadura Oxigas del Acero en Posiciones, Soldadura en Procesos Especiales TIG y MIG, Soldadura de Ventaneara, Aplicacin de Soldadura por Arco Metlico Protegida con Gas (GMAW), Pailera Industrial, Aplicacin de Soldadura por Arco de Electrodo Metlico Revestido (SMAG), Soldadura por arco de tungsteno y Gas (GTAW).

II. Planteamiento del problema Como consecuencia de las situaciones rpidamente cambiantes en las condiciones de fabricacin, la mejora de la competitividad de la industria involucrada en la fabricacin automatizada avanza considerablemente. La variedad de los materiales, tecnologas y diseos ha aumentado extraordinariamente, as tambin la necesidad de personal especializado en las diferentes ramas de la produccin, una de ellas la soldadura robotizada.

Por esta razn es necesario que las instituciones de educacin tecnolgica, provean en sus retculas los conocimientos necesarios para egresar a individuos capacitados para operar este tipo de maquinaria, as como para darles mantenimiento, y ser capaces tambin de disear nueva tecnologa aplicable a la industria.

Debido a la gran cantidad de instituciones educativas en el pas a algunos planteles les es imposible mantener equipo actualizado, acorde a los actuales requerimientos de la industria, por falta de capital econmico.

En consecuencia algunas instituciones educativas no cuentan con infraestructura en sus laboratorios y talleres, provocando un aprendizaje en su mayor parte terico dejando a un lado la parte prctica que requieren los alumnos para complementar sus conocimientos tcnicos.

Derivado de lo anterior es de nuestro inters y motivacin, desarrollar esta tecnologa.

Con la creacin de un equipo didctico por parte de los alumnos del ITESCO, que ayudaran a comprender las asignaturas tericas con la realizacin de prcticas utilizando este equipo. Entonces con la infraestructura educativa presente en itesco es posible tener un aprendizaje significativo en las asignaturas tericas con la realizacin de prcticas para afianzar lo aprendido? A partir de esta interrogante surge la problemtica o la necesidad de contar con equipo de aprendizaje didctico, que pueda ser similar a los utilizados en la industria.

Por esta razn el tema de investigacin elegido propone resolver esta problemtica con el desarrollo de un robot soldador didctico por el mtodo de arco elctrico basado en un modelo industrial. El prototipo a crear pretende mermar los grandes gastos que las escuelas tienen que realizar para adquirir equipo didctico, al ser construidos en primera instancia por nosotros, estudiantes del Itesco no se requiere de personal extra para el armado del brazo robtico; el equipo de trabajo est compuesto por dos personas mientras uno se ocupa de la construccin del brazo robtico el otro se encargara del proceso de soldadura que utilizara el brazo robtico. Se utilizaran las herramientas disponibles en el Itesco y el material a utilizar se adquirir con nuestros recursos.

III. Hiptesis Causa: Instituciones educativas carecen de infraestructura

Resultado: No se cree que sean capaces de adaptarse al campo industrial con conocimientos tericos.

H: Si los egresados de las instituciones educativas carecen de infraestructura educativa entonces no se cree que sean capaces de adaptarse al campo industrial con conocimientos tericos

Ho: Los egresados de las instituciones educativas que carecen de infraestructura educativa creen que son capaces de adaptarse al campo industrial con conocimientos tericos.

Ha: Los egresados de las instituciones educativas que carecen de infraestructura necesitan de los conocimientos prcticos para poder adaptarse al campo industrial

Variable independiente: Costo de infraestructura educativa (CIE)

Variable dependiente: Conocimientos necesarios para el campo laboral (Conecala)

Ho: ConecalaCIE

Ha: Conecala=CIE

IV. Objetivo general Construir un robot soldador didctico por arco elctrico basado en un modelo industrial que pueda ser utilizado como herramienta prctica para el aprendizaje significativo en las instituciones educativas.

A. Objetivos especficos Desarrollar una investigacin que pueda ser utilizado como proyecto de titulacin Proveer a las instituciones de bajos recursos un equipo didctico accesible en costo Motivar al alumnado a desarrollar proyectos que puedan satisfacer una carencia de infraestructura didctica en la institucin

V. Justificacin Con la realizacin del presente proyecto no solo se construir un brazo robtico didctico soldador, adems de ello tambin se profundizara en diversos temas tanto mecnicos, electrnicos y computacionales y se dejara un precedente para que los compaeros de semestres inferiores se interesen y puedan utilizar el equipo como ser diseado originalmente, o hacer algunas modificaciones que se ajusten a sus necesidades. Este trabajo pretende resolver la necesidad de adquirir equipo didctico que tienen algunas instituciones que carecen de recursos econmicos, este problema no es reciente ya que con el avance de la ciencia y tecnologa el desarrollo de la robtica industrial se renueva constantemente y a las escuelas superiores les es imposible adquirir equipo de enseanza constantemente. Conforme avanza el tiempo el equipo existente en las escuelas quedaran obsoletos y no podrn ser utilizados, con propsitos educativos.

Esta problemtica afecta a toda la comunidad estudiantil del itesco, y consecuentemente afecta el desarrollo tecnolgico de la ciudad de Coatzacoalcos. Ya que son ellos los estudiantes del itesco los que contribuirn en un futuro en el desarrollo de la entidad. Conforme se avance con el proyecto tendremos una visin mas amplia en lo que a robtica industrial, con conocimientos en programacin de interfaces industriales, comunicacin computadora-robot, programacin de la trayectoria de la antorcha.

Al finalizar el proyecto tendremos un brazo didctico soldador por arco elctrico que ser utilizado dentro de la institucin de donde provenimos y beneficiara a los alumnos en general, adems de encontrarse en esta toda la documentacin recabada.

VI. Impacto tico, social, ambiental, econmico, tecnolgico

A. Impacto social

Nuestro proyecto beneficiara a toda la comunidad estudiantil del itesco ya que con la construccin del brazo robtico tendrn una importante herramienta para su aprendizaje.

B. Impacto ambiental La construccin, y la utilizacin del robot soldador no agrede al entorno natural, ya que su uso estar delimitado al taller de la escuela.

C. Impacto econmico

Para llevar a cabo la construccin de nuestro prototipo se cuenta con la herramienta necesaria en el itesco, por lo cual no se tendr que adquirir ningn tipo de herramienta, asi tambin al ser dos alumnos los que llevamos a cabo el proyecto no se requiere contratar personal al cual se tendra que pagar un sueldo.

D. Impacto tecnolgico

El proyecto segn el art. 28 de la ley de propiedad intelectual esta catalogado dentro de un modelo de utilidad, ya que para el diseo del presente nos basaremos en un robot soldador industrial.

VII. Marco terico

A. Manipuladores

(Torres Palomares, 2002, pg. 50) dice: actuadores son los que transforman las seales provenientes del controlador en movimiento de las articulaciones . Por lo tanto, son los encargados del movimiento del manipulador. Los accionadores utilizados en la robtica de manipuladores son bsicamente los utilizados en otro tipo de mquinas. Pero son tres los tipos de accionadores ms utilizados para generar el movimiento. Los tipos de actuadores se pueden clasificar segn el tipo de energa que utilizan, por lo tanto se consiguen del tipo elctrico, neumtico e hidrulico.

B. Sensores Los sensores segn (Barrientos, 1997, pg. 120) son codificadores angulares de posicin, que son sensores compuestos por un disco marcado, a travs del cual pasa un haz de luz hacia un receptor; para detectar los movimientos angulares del mismo. En este estudio se utilizaron especficamente encoders pticos, en los cuales la marcacin del disco viene dada por agujeros a travs de los cuales pasa un haz de luz, e indican la cantidad de grados de rotacin. La escogencia de este tipo de sensor se basa en la comparacin con otros tipos de sensores como los potencimetros, revolvers y sensores capacitivos.

C. Transmisin de potencia El movimiento a realizar por las articulaciones es rotacional, al igual que el de los motores, por lo que el tipo de transmisin es rotacional-rotacional. Para realizar este tipo de transmisin son varios los sistemas que se pueden utilizar, pero los ms comunes, con sus ventajas y desventajas.

D. Componentes Como se adelant en El sistema robtico, un robot est formado por los siguientes elementos: estructura mecnica, transmisiones, actuadores, sensores, elementos terminales y controlador. Aunque los elementos empleados en los robots no son exclusivos de estos (mquinas herramientas y otras muchas mquinas emplean tecnologas semejantes), las altas prestaciones que se exigen a los robots han motivado que en ellos se empleen elementos con caractersticas especficas. La constitucin fsica de la mayor parte de los robots industriales guarda cierta similitud con la anatoma de las extremidades superiores del cuerpo humano, por lo que, en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen el robot, se usan trminos como cintura, hombro, brazo, codo, mueca, etc.

Fuente: Arenas Velasquez, Guerrero Medina, pag 9.

Los elementos que forman parte de la totalidad del robot son: manipulador controlador dispositivos de entrada y salida de datos dispositivos especiales

Fuente: Arenas Velasquez, Guerrero Medina, pag 9. E. Manipulador Mecnicamente, es el componente principal. (Arenas Velasquez, 2005, pg. 10) dice que : est formado por una serie de elementos estructurales slidos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos.

Fuente: Arenas Velasquez, Guerrero Medina, pag 10. Las partes que conforman el manipulador reciben, entre otros, los nombres de: cuerpo, brazo, mueca y actuador final (o elemento terminal). A este ltimo se le conoce habitualmente como aprehensor, garra, pinza o gripper.


Cada articulacin provee al robot de, al menos, un grado de libertad. En otras palabras, las articulaciones permiten al manipulador realizar movimientos:1. Lineales que pueden ser horizontales o verticales.


2. Angulares (por articulacin)


(En los dos casos la lnea roja representa la trayectoria seguida por el robot). Existen dos tipos de articulacin utilizados en las juntas del manipulador: 3. Prismtica /Lineal - junta en la que el eslabn se apoya en un deslizador lineal. 4. Acta linealmente mediante los tornillos sinfn de los motores, o los cilindros. 5. Rotacional - junta giratoria a menudo manejada por los motores elctricos y las transmisiones, o por los cilindros hidrulicos y palancas.

Bsicamente, la orientacin de un eslabn del manipulador se determina mediante los elementos roll, pitch y yaw


A la mueca de un manipulador le corresponden los siguientes movimientos o grados de libertad: giro (hand rotate), elevacin (wrist flex) y desviacin (wrist rotate) como lo muestra el modelo inferior, aunque cabe hacer notar que existen muecas que no pueden realizar los tres tipos de movimiento.


(Arenas Velasquez, 2005, pg. 12) dice que: El actuador final (gripper) es un dispositivo que se une a la mueca del brazo del robot con la finalidad de activarlo para la realizacin de una tarea especfica. La razn por la que existen distintos tipos de elementos terminales es, precisamente, por las funciones que realizan. Los diversos tipos podemos dividirlos en dos grandes categoras: pinzas y herramientas. Se denomina Punto de Centro de Herramienta (TCP, Tool Center Point) al punto focal de la pinza o herramienta. Por ejemplo, el TCP podra estar en la punta de una antorcha para soldadura.


F. Controlador Como su nombre indica (Arenas Velasquez, 2005, pg. 12): es el que regula cada uno de los movimientos del manipulador, las acciones, clculos y procesado de la informacin. El controlador recibe y enva seales a otras mquinas-herramientas (por medio de seales de entrada/salida) y almacena programas. Existen varios grados de control que son funcin del tipo de parmetros que se regulan, lo que da lugar a los siguientes tipos de controladores: A. De posicin: el controlador interviene nicamente en el control de la posicin del elemento terminal; B. Cinemtico: en este caso el control se realiza sobre la posicin y la velocidad; C. Dinmico: adems de regular la velocidad y la posicin, controla las propiedades dinmicas del manipulador y de los elementos asociados a l; D. Adaptativo: engloba todas las regulaciones anteriores y, adems, se ocupa de controlar la variacin de las caractersticas del manipulador al variar la posicin Otra clasificacin de control es la que distingue entre control en bucle abierto y control en bucle cerrado. El control en bucle abierto da lugar a muchos errores, y aunque es ms simple y econmico que el control en bucle cerrado, no se admite en aplicaciones industriales en las que la exactitud es una cualidad imprescindible. La inmensa mayora de los robots que hoy da se utilizan con fines industriales se controlan mediante un proceso en bucle cerrado, es decir, mediante un bucle de realimentacin. Este control se lleva a cabo con el uso de un sensor de la posicin real del elemento terminal del manipulador. La informacin recibida desde el sensor se compara con el valor inicial deseado y se acta en funcin del error obtenido de forma tal que la posicin real del brazo coincida con la que se haba establecido inicialmente.

G. Dispositivos de entrada salida Los ms comunes son: teclado, monitor y caja de comandos (teach pendant). En el dibujo se tiene un controlador (computer module) que enva seales a los motores de cada uno de los ejes del robot y la caja de comandos (teach pendant) la cual sirve para ensearle las posiciones al manipulador del robot.



Los dispositivos de entrada y salida permiten introducir y, a su vez, ver los datos del controlador. Para mandar instrucciones al controlador y para dar de alta programas de control, comnmente se utiliza una computadora adicional. Es necesario aclarar que algunos robots nicamente poseen uno de estos componentes. En estos casos, uno de los componentes de entrada y salida permite la realizacin de todas las funciones. Las seales de entrada y salida se obtienen mediante tarjetas electrnicas instaladas en el controlador del robot las cuales le permiten tener comunicacin con otras mquinas-herramientas


H. Principales caractersticas de un brazo robtico A continuacin se describen las caractersticas ms relevantes propias de los robots y se proporcionan valores concretos de las mismas, para determinados modelos y aplicaciones. 1. Grados de libertad 2. Espacio de trabajo 3. Precisin de los movimientos 4. Capacidad de carga 5. Velocidad 6. Tipo de actuadores 7. Programabilidad

I. Grados de libertad (GDL) Grados de libertad segn (Arenas Velasquez, 2005, pg. 18) dice: cada uno de los movimientos independientes (giros y desplazamientos) que puede realizar cada articulacin con respecto a la anterior. Son los parmetros que se precisan para determinar la posicin y la orientacin del elemento terminal del manipulador. El nmero de grados de libertad del robot viene dado por la suma de los GDL de las articulaciones que lo componen. Puesto que las articulaciones empleadas suelen ser nicamente de rotacin y prismticas, con un solo grado de libertad cada una, el nmero de GDL del robot suele coincidir con el nmero de articulaciones que lo componen. Puesto que para posicionar y orientar un cuerpo de cualquier manera en el espacio son necesarios seis parmetros, tres para definir la posicin y tres para la orientacin, si se pretende que un robot posicione y oriente su extremo (y con l la pieza o herramienta manipulada) de cualquier modo en el espacio, se precisar al menos seis grados de libertad. En la imagen se muestra el esquema de un robot de estructura moderna con 6 GDL; tres de ellos determinan la posicin del aprehensor en el espacio (q1, q2 y q3) y los otros 3, la orientacin del mismo (q4, q5 y q6). Un mayor nmero de grados de libertad conlleva un aumento de la flexibilidad en el posicionamiento del elemento terminal. Aunque la mayora de las aplicaciones industriales requieren 6 GDL, como las de la soldadura, mecanizado y paletizacin, otras ms complejas requieren un nmero mayor, tal es el caso en las labores de montaje. Si se trabaja en un entorno con obstculos, el dotar al robot de grados de libertad adicionales le permitir acceder a posiciones y orientaciones de su extremo a las que, como consecuencia de los obstculos, no hubieran llegado con seis grados de libertad. Otra situacin frecuente es dotar al robot de un grado de libertad adicional que le permita desplazarse a lo largo de un carril aumentando as el volumen del espacio al que puede acceder. Tareas ms sencillas y con movimientos ms limitados, como las de la pintura y paletizacin, suelen exigir 4 o 5 GDL. Cuando el nmero de grados de libertad del robot es mayor que los necesarios para realizar una determinada tarea se dicen que el robot es redundante. Observando los movimientos del brazo y de la mueca, podemos determinar el nmero de grados de libertad que presenta un robot. Generalmente, tanto en el brazo como en la mueca, se encuentra un abanico que va desde uno hasta los tres GDL. Los grados de libertad del brazo de un manipulador estn directamente relacionados con su anatoma o configuracin. Las dimensiones de los elementos del manipulador, junto a los grados de libertad, definen la zona de trabajo del robot, caracterstica fundamental en las fases de seleccin e implantacin del modelo adecuado. La zona de trabajo se subdivide en reas diferenciadas entre s, por la accesibilidad especifica del elemento terminal (aprehensor o herramienta), es diferente a la que permite orientarlo verticalmente o con el determinado ngulo de inclinacin. Tambin queda restringida la zona de trabajo por los limites de giro y desplazamiento que existen en las articulaciones. El volumen de trabajo de un robot se refiere nicamente al espacio dentro del cual puede desplazarse el extremo de su mueca. Para determinar el volumen de trabajo no se toma en cuenta el actuador final. La razn de ello es que a la mueca del robot se le pueden adaptar grippers de distintos tamaos. El robot cartesiano y el robot cilndrico presentan volmenes de trabajo regulares. El robot cartesiano genera una figura cbica.

Fuente: Arenas Velasquez, Guerrero Medina, pag 18. El robot de configuracin cilndrica presenta un volumen de trabajo parecido a un cilindro (normalmente este robot no tiene una rotacin de 360)


Por su parte, los robots que poseen una configuracin polar, los de brazo articulado y los modelos SCARA presentan un volumen de trabajo irregular.


Para determinar el volumen de trabajo de un robot industrial, el fabricante generalmente indica un plano con los lmites de movimiento que tiene cada una de las articulaciones del robot, como en el siguiente caso:


La precisin de movimiento en un robot industrial depende de tres factores: 1. Resolucin espacial 2. Exactitud 3. Repetibilidad La resolucin espacial se define como el incremento ms pequeo de movimiento en que el robot puede dividir su volumen de trabajo. Las inexactitudes mecnicas se encuentran estrechamente relacionadas con la calidad de los componentes que conforman las uniones y las articulaciones. Como ejemplos de inexactitudes mecnicas pueden citarse la holgura de los engranajes, las tensiones en las poleas, las fugas de fluidos, etctera.

I. Soldadura por arco elctrico Para la soldadura efectiva por arco, se requiere una corriente constante. La mquina soldadora deber tener una curva descendiente de voltamperios, en la que se produce una cantidad relativamente constante de corriente con solamente un cambio limitado en la carga de voltaje.

En otros aparatos elctricos la demanda por corriente generalmente queda algo constante, pero en la soldadura por arco la potencia fluctua mucho. Por lo tanto, cuando se establece el arco con el electrodo, el resultado es un cortocircuito lo que inmediatamente induce un oleaje repentino de corriente elctrica, a menos que la mquina est diseada para evitar esto. Igualmente, cuando los glbulos de metal por soldar se lleven a travs del flujo de arco, stos tambin crean un cortocircuito. Una fuente de corriente constante est diseada para reducir estos oleajes repentinos de cortocircuitos y as evitarsalpicadura excesiva durante la soldadura.

En la soldadura por arco, el voltaje de circuito abierto (el voltaje cuando la mquina est operando y no se est soldando) es mucho ms alto que el voltaje de arco ( el voltaje despus de establecer el arco). El voltaje de circuito abierto puede variar de 50 a 100 y el voltaje de arco, de 18 a 36. Durante el proceso de soldar, el voltaje de arco tambin cambiar con las diferencias en la longitud del arco.

Debido a que es difcil mantener una longitud uniforme del arco a todo momento, an para un soldador experimentado, una mquina con una curva empinada de voltamperios producir un arco ms estable, porque habr muy poco cambio en la corriente de soldar an con cambios en el voltaje de arco. Una curva de voltamperios indica el voltaje de salida disponible a cualquier corriente determinada de salida, dentro de los lmites del ajuste de corriente mnima y mxima en cada escala.

Por ejemplo, la curva en la siguiente figura, indica que hay disponible un voltaje alto de circuito abierto en 0, lo que ayuda a establecer el arco. A medida que se adelante la soldadura, el voltaje cae al voltaje de arco en A y este punto, la fluctuacin en la longitud del arco apenas afectar la corriente. Si el electrodo hace un cortocircuito con el metal por soldar, la corriente no llegar a ser excesiva, como se indica en B.

La corriente utilizada directamente afecta la velocidad de derretimiento. A medida que se aumenta la velocidad de corriente, tambin se aumenta la densidad de corriente en la punta del electrodo. La cantidad de corriente requerida para cualquier operacin de soldar est dictada por el grosor del metal por soldar. Esta corriente est controlada por una rueda o un arreglo de palancas. Un control ajusta la mquina para un ajuste aproximado de corriente y otro control proporciona un ajuste ms preciso de corriente. Hay tres mquinas bsicas de soldar utilizadas en la soldadura por arco: Generadores generalemente de corriente directa. Transformadores- para corriente alterna. Rectificadores- para seleccin de corriente. Las mquinas soldadoras son graduadas segn su capacidad de salida, la que puede variar de entre 150 y 600 amperios. La capacidad de salida est basada sobre un ciclo de rendimiento del 60 por ciento. Esto quiere decir que una fuente de potencia puede entregar su plena potencia de rgimen bajo carga por seis de cada diez minutos. En la soldadura manual, la fuente de potencia no tiene que proporcionar una corriente continua como es requerida en otras mquinas elctricas. Para algunos aparatos elctricos, una vez que se prenda la potencia el aparato deber entregar su capacidad de rgimen hasta el momento que se apague. Con una fuente de potencia para soldar, la mquina muchas veces no trabaja parte del tiempo mientras el operador cambia electrodos, ajusta el metal por soldar, o cambia posiciones de soldar. As que el mtodo normal de fijar la capacidad de una mquina es la de indicar el porcentaje del tiempo que sta realmente deber entregar potencia. (Por esta razn, la capacidad de rgimen en unidades de potencia completamente automticas est indicada al 100 por ciento del ciclo de rendimiento.)

El tamao de la mquina soldadora por utilizar depende de la clase y cantidad de soldadura por hacer. La siguiente es una gua general para seleccionar una mquina soldadora: 150-200 amperios- Para soldadura liviana-a-mediana. Excelente para toda fabricacin y suficientemente robusta para operacin contnua en trabajo liviano o mediano de produccin. 250-300 amperios- Para requerimientos normales de soldadura. Utilizada en fbricas para trabajo de produccin, mantenimiento, reparacin, trabajo en sala de herramienteas, y toda soldadura general de taller. 400-600 amperios- Para soldadura grande y pesada. Especialmente buena para trabajos estructurales, fabricacin de partes pesadas de mquina, tubera y soldadura en tanques.

J. Generador La fuente de corriente directa consiste de un generador impulsado por un motor elctrico o de gasolina. Una de las caractersticas de un generador de corriente directa de soldar es la de que la soldadura puede hacerse con polaridad directa o inversa. La polaridad indica la direccin de flujo de corriente en un circuito. En polaridad directa, el electrodo es negativo y el metal por soldar es positivo, y los electrones fluyen del electrodo al metal por soldador.

La polaridad puede ser cambiada intercambiando los cables, aunque en las mquinas modernas se puede cambiar la polaridad simplemente accionando un interruptor.

La polaridad afecta el calor liberado pues es posible controlar la cantidad que pasa al metal por soldar. Cambiando la polaridad, se puede concentrar el mayor calor dnde ste ms se requiera.Generalmente, es preferible tener ms calor en el metal por soldar porque el rea del trabajo es mayor y se requiere ms calor para derretir el metal que para fundir el electrodo. Por lo tanto, si se vayan a hacer grandes depsitos pesados, el metal por soldar deber estar ms caliente que el electrodo. A este efecto, la polaridad directa es ms efectiva.

En cambio, en la soldadura sobrecabeza es necesario rpidamente congelar el metal de relleno para ayudar a sostener el metal fundido en su posicin contra la fuerza de la gravedad. Utilizando la polaridad inversa, hay menos calor generado en el metal por soldar, dando mayor fuerza de retencin al metal de relleno para soldar fuera-de-posicin.

En otras situaciones, puede que sea mejor conservar el metal por soldar tan fro como sea posible, por ejemplo para reparar una pieza fundida de hierro. Con polaridad inversa, se produce menos calor en el metal por soldar y ms calor en el electrodo. El resultado de esto es que se pueden aplicar los depsitos rpidamente mientras que se evita sobrecalentamiento del metal por soldar.K.Transformador

La mquina soldadora tipo transformador produce corriente alterna. La potencia es tomada directamente de una lnea de fuerza elctrica y transformada en un voltaje requerido para soldar. El transformador CA mas sencillo tiene una bobina primaria y una bobina secundaria con un ajuste para regular la salida de corriente. La bobina primaria recibe la corriente alterna de la fuente elctrica y crea un campo magntico, lo que cambia constantemente en direccin y potencia. La bobina secundaria no tiene ninguna conexin elctrica a la fuente de fuerza pero est afectada por las lneas de fuerza cambindose en el campo magntico; por la induccin sta entrega una corriente transformada a un valor ms alto al arco de soldar.

Algunos transformadores CA estn equipados con un interruptor amplificador de arco lo que proporciona un oleaje de corriente para facilitar el establecimiento del arco cuando el electrodo hace contacto con el metal para soldar. Despus de formar el arco, la corriente automticamente vuelve a la cantidad ajustada para el trabajo. El interruptor amplificador de arco tiene varios ajustes para permitir establecimiento rpido del arco para soldar planchas delgadas o placas gruesas.

Una ventaja de la mquina soldadora CA es la libertad del soplo magntico del arco lo que muchas veces ocurre al soldar con mquinas de CD. El soplo magntico del arco causa oscilacin del arco al soldar en esquinas en metales pesados o al usar electrodos revestidos grandes. El flujo de corriente directa a travs del electrodo, metal por soldar, y grapa para puesta a tierra genera un campo magntico alrededor de cada una de estas unidades, lo que puede causar que el arco se desve de su va intentada. El arco generalmente es desviado sea hacia adelante o hacia atrs a lo largo de la va de soldar y puede que cause salpicadura excesiva y fusin incompleta. Tambin tiende a atraer gases atmosfricos al arco, terminando en porosidad. La deflexin del arco se debe a los efectos de un campo magntico desequilibrado. As que cuando se desarrolle una gran concentracin de flujo magntico en un lado del arco, ste tiende a soplarse fuera de la fuente de la mayor concentracin.

El soplo magntico del arco muchas veces puede ser corregido cambiando la posicin de la grapa para puesta a tierra, soldando en una direccin fuera de la grapa a tierra, o cambiando la posicin del metal por soldar en el banco.L.Rectificadores

Los rectificadores son transformadores que contienen un dispositivo elctrico que cambia la corriene alterna en corriente directa.

Los rectificadores para la soldadura por arco generalemente son del tipo de corriente constante donde la corriente para soldar queda razonablemente constante para pequeas variaciones en la longitud del arco.

Los rectificadores estn construidos para proporcionar corriente CD solamente, o ambas, corriente CD y CA. Por medio de un interruptor, los terminales de salida pueden cambiarse al transformador o al rectificador, produciendo corriente CA o CD directa o corriente CD de polaridad inversa.

En la actualidad, los dos materiales rectificadores utilizados para mquinas soldadoras son el selenio y el silicio. Ambos son excelentes, aunque el silicio muchas veces permitir operacin con densidades de corriente ms altas.

VIII. CronogramaCronograma de Actividades

NActividadMes

123456789101112

1Recopilacin de toda la informacin necesaria, sobre la mecnica, electrnica, y computacin necesaria para empezar con una amplio panorama sobre las posibles limitantes.2 semanas

2Investigacin sobre el software y hardware que se pudiera ocupar para pruebas preliminares2 semanas

3Realizacin del diseo en papel(clculos)4 semanas2 semanas

4Diseo en CAD2 semanas

5Simulacin, y depuracin del diseo2 semanas

6Seleccin de actuadores2 semanas

7Seleccin de la forma de transmitir la potencia2 semana

8Diseo de una tarjeta electrnica, capaz de controlar los actuadores utilizados desde una computadora4 semanas1 semana

9 Programacin de la interfaz visual que controlara el robot3 semanas1 semana

10Construccin del brazo robtico3 semanas3 semanas

11Diseo del sistema de soldadura3 semanas

12Adaptacin de sistema de soldadura al brazo robtico1 semana3 semanas

13Pruebas finales, y correcion de posibles errores4 semanas

IX. Presupuesto MovimientosSaldos

Sueldos y salarios Tcnicos Administrativos Prestaciones Subtotal recursos humanos0.000.000.000.000.000.000.000.00

Equipamiento Tarjeta de pruebas Material de la carcasa Maquina de soldar400.006000.00

7000.00400.006000.00

7000.00

Gastos de oficina Costos de transporte Papelera4500.00

2500.004500.00

2500.00

X. Fuentes de informacin XI. + ROBOTICA control, visin e inteligencia K.S.Fu, R.C Gonzalez, C.S.G. Lee Edito Mc XII. Grawhill XIII. + Microcontrolador Pic 16f84 Desarrollo de Proyectos Edit RA-MA XIV. + Diseo de Maquinaria Norton Edit Mc Graw HillXV. Procesos de manufactura versin si B.H. Amstead, Phillip, Myron Edit Continental.

XI. ANEXOS

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