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SEP DGETI SElT

CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACIÓN DOCENTE EN MECATRÓNICA

CNAD' - Cenidet

PROYECTO

CORTADOR DE UNICEL (CORTACEL)

Prototipo Mecatrónico

Que Presentan: Para obtener el reconocimiento de especialista en Ingeniería Mecatrónica.

AREA DE MAQUINAS:

Ing. José Cruz Pereira Vidales. Ing. Ignacio Sifuentes Torres.

ÁREA DE CONTROL.

Ing. Alberto Montañez Espinosa. Ing. Victor Manuel Reyes Perez.

ASESORES:

Máquinas : Ing. Miguel Ángel Urquidez Garcia. Control : Ing. Jorge Alejandro Butrón Guillén.

Julio de 2000

0 1 - 0 5 2 9

:,i: S E P S E I T ,$& DGETl

c..* .”- CENTRO NACIONAL DE AC~I-U.4LIZ.ACION DOCENTE

Asunto: .Autorización de Impresión del InformeITicnico

C.C. ING. ALBERTO MONTAN= ESPINOSA ING. VkTOR MANUEL REYES PÉREZ ING. JOSÉ CRUZ PEREIRA VIDALES ING. IGNACIO SIFUENTES TORRES Integrantes del Equipo 4 P R E S E N T E

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Una vez que ha sido revisado el informe técnico del pro)ecto mecatrónico titulado “CORTADOR DE UNICEL (CORTACEL)” por los asesores. ) encontrándolo dentro de la normatividad establecida, autorizan la impresión definitiva de dicho informe.

Para los fines que a los integrantes convengan se extiende la presente a los 6 días del mes de julio del dos mil.

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A T E N T A M E N T E i

ASESORES

Ing. Alejdbdro Butrón Guillén Contraparte del área de máquinas Contraparte del área de control

INDICE

INTRODUCCION.. . , . . . . . . . . . , . . . . , . . . . , . . , . , . . . . . . . . . . . .__. . . ._ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág.

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JUSTIFICACI~N. ._ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . ._

CAPiTULO 1 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA.

1 .I Dibujo general del prototipo. . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Diagrama a bloques de los s del sistema ................. 1.3 Descripción y diagrama de flujo de funcionamiento ................

CAPíTULO 2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA MECANICO.

2.1 Descripción y dibujos de los elementos mecánicos ......... 2.2 Cálculos de los elementos y mecanismos .... . ..._..... ...... :. .._..,__. 2.3 Descripción de los procesos de fabricación de los elementos

mecánicos ... . .. . .. . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . , , . , . . . . . . , . . . . . . . . . .

CAPíTULO 3 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL.

3.1 Diagrama a bloques y 3.2 Descripción de los elementos del sistema.

3.2.1 Elementos d 3.2.2 Elementos d 3.2.3 Controlador.. . .

3.3 Cálculos, esquemas

CAPíTULO 4 INTEGRACI~N DEL SISTEMA MECATR~NICO.

4.1 Programación ._..____......._.._.. .... .... ... 4.1.1 Diagrama de flujo ....................................... ...__........_.. 4.1.2 Programa de control del sistem

4.2 Operación del prototipo 4.3 Calibración y ajustes ................................................................. 4.4 Mantenimiento .......................................................................... . .

CAPITULO 5 LISTA DE MATERIALES Y DE COSTO.

... 111

1 1 3

5 24

24

41 42 42 42 42 43

61 62 69 86 86 87

I . 5.1 Sistema mecanico ................................................................. 88 5.2 Sistema de control ...................................... : ............................ 89

I . CAPiTULO 6 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES .

. . 6.1 Area de rnaquinac ................................................................... 6.2 Area de control ........................................................................

91 92

CAPíTULO 7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........... 93

APÉNDICE A ........................................................................................... 94

APÉNDICE B ........................................................................................... l o o

BiBLlOGRAFíA ....................................................................................... 104

Cortador de Enicel

I I

INTRODUCCI~N.

I Uno de los requisitos necesarios para logra? el grado de especialización en Ingeniería Mecatrónica, en el Centro Nacjonal de Actualización Docente (CNAD), es el de diseñar y construir un prototipo con caracteristicas mecatrónicas.

Para 'poder llevar a cabo la realización del prototipo se analizo varias propuestas y una de ellas es la que implementamos, dado que cumplía con todas las caracteristicas mecatrónicas solicitadas.

Cabe señalar que un prototipo de este tipo debe cumplir con 5 requisitos básicos, los cuales se describen a continuación:

1) Entradas.- En el proyecto se emplearon 6 sensores de tipo Limit Switch, 2 para el eje "f , 2 para el eje "y" y 2 para el eje " z" .

2) Interface.- Se refiere al tipo de enlace entre el equipo diseñado y el control usado, en nuestro caso usamos el puerto paralelo de la computadora.

3) Control..- Se utilizó una computadora como medio para enviar y recibir información del prototipo.

4) Actuadores.- Fueron adaptados al protofipo 3 motores, un motor a pasos para el eje "f, otro motor de pasos para el eje "y" y un motor de corriente continua para el eje " z " ,

5) Mecanismos.- Se usaron dos tornillos "sinfín", uno para el eje "x" y otro para

Es importante aclarar que en el CNAD existen los antecedentes necesarios para poder desarrollar trabajos equivalentes, como lo son varios prototipos tipo plotter.

Uno de los logros alcanzados con este proyecto, fue el hecho de programar varias rutinas de interpolación, aplicables para resolver problemas de manufactura.

Este trabajo será sin duda de mucha utilidad para las futuras generaciones de este centro de estudios, por su versatilidad de aplicaciones como equipo de producción industrial en el corte de unicel, equipo de enseñanza de programación de movimientos, así como posibilidades de manufactura de otras piezas.

el eje"f, para el eje''z" se usó un conjunto de cremallera-piñón.

Equipo No. 4 8" Generación t

Conador de ijnicel

OBJETIVO.

Con base en una serie de dibujos de caracteres alfanuméricos de unicel, diseñar y construir un prototipo mecatrónico, capaz de cortarlos a los tamaños especificados.

.. Equipo No. 4 ga. Generación I I

ConxJor de ilnicel

ANTECEDENTES.

Para cortar caracteres de unicel. actualmente se usan principalmente los siguientes métodos manuales:

1.- Trazar el caracter en el unicel y después cortarlo con una herramienta punzocortante

2.- Trazar el caracter y cortarlo mediante un dispositivo que utiliza un cortador de alambre calentado mediante una resistencia y el corte se hace moviendo el unicel o la herramienta.

IMPORTANCIA.

El prototipo es novedoso y permite automatizar lo antes mencionado

VENTAJAS

1. El sistema es fácil de operar por una persona

2. El sistema requiere operación de carga y descarga de material a cortar. Permite mayor rapidez en el corte de los caracteres con respecto al corte manual, debido a la posibilidad de cortar mas de una pieza en cada ocasión

3. Da mejor acabado en los cortes en comparación con la forma manual

4. No se requiere una computadora potente para el control, por ejemplo una PC-8086 es suficiente.

... Equipo No. 4 8'. Generación 111

Cortador de Unicel

CAPITULO 1

- MOTOR A PASOS EX

”S‘

DESCRIPCIÓN G’ENERAL DEL SISTEMA.

1.1 Dibujo general del prototipo. En el dibujo no.17 se observa el prototipo desarrollado.

1.2 Diagrama a bloques de los elementos del sistema.

La figura 1.2 representa el diagrama a bloques de todos los elementos que conforman el sistema del cortador de unicel.

En el diagrama se muestran todos los componentes que intervienen en un sistema de tipo mecatrónico, es sabido que estos elementos son: etapa de entradas (sensores de tipo limit switch). etapa de interface (electrónica del equipo), etapa de,. control (la computadora), etapa de actuadores (motores a pasos y de corriente directa) y etapa de salidas(mecanismos de tornillos sinfin, y conjunto cremallera-piñón):

MECANISMO - S TORNILLO SlNFiN I

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MECANISMO POTENCIA S TORNILLO

MOTOR MECANISMO

,’ z- CREMALLER

ETAPA DE POTENCIA S DECC EN -

SENSOR FIN DE CARRERA

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SENSOR FIN DE CARRERA

Figura 1.2 Diagrama a bloques de los elementos del sistema

Equipo No. 4 8”. Generación 1

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Observa( i o n e s P r o y E Q U I P O NO D i b I S T i J C P V

C O R T A D O R D E c o t

U N I C E L E S ( O 2 5

R e v I N G U R Q U I D E Z

No.17

Cortador de I;n.¡cel

1.3 Descripción y diagrama de flujo . . de funcionamiento.

En la figura 1.3, se expone el diagrama de flujo que determina la secuencia necesaria para poder llevar a cabo la tarea de cortar los caracteres en unicel.

El procedimiento definido por el diagrama se describe a continuación: INICIO

PRENDER EauiPo

PUESTA EN CERO DE LA MESA

-ALIMENTAR ( "" ) fi TECLEAR CARACTER

I PAUSA PARA

TEMPERATURA CORTE ADECUADA' ADECUADADE

CORTADOR SI I

BAJA CABEZAL DE CORTE

EJECUTA TRAYECTORIA DE CORTE

I

'OTRO

Figura 1.3 Diagrama de flujo del funcionamiento del sistema

8'. Generación 3 m

Equipo No. 4

Conador de 1,'nicc.l

Primero el operario encenderá el equipo. tanto el cortador de unicel y la PC. enseguida activará el software para el sistema de corte.

El programa cargado en la memoria de la PC mostrará un mensaje en la pantalla para que el operador alimente el material para cortar el caracter:

Enseguida el operador escribirá el mensaje que desea cortar y después le indicará que puede empezar a cortar caracter por caracter (uno a la vez) y así 'hasta terminar de cortar todo el mensaje, cabe aclarar que cada que se termine de cortar un~caracter se tiene que alimentar con el material de unicel necesario.

Equipo No. 4 8'. Generación 4

Cortador de Llniccl

CAPíTULO 2

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA MECÁNICO

2.1 Descripción y dibujos de los elementos mecánicos.

Este prototipo representa el trabajo elaborado de la siguiente manera. La estructura del proyecto es de acero, la cual nos permite una resistencia confiable a los esfuerzos sometidos durante su operación. También cuenta con componentes de aluminio los cuales son empleados con ,la finalidad de aligerar el peso del prototipo. El material empleado tiene la finalidad de darle una buena presentación del mismo.

La estructura del prototipo tiene las siguientes dimensiones generales, 500 mm de largo, 302 mm de ancho y 339 mm de alto. Los materiales empleados en la fabricación son los siguientes:

Acero: caras laterales, frontal y trasera; base principal y soportes del eje y. Aluminio: base portaunicel, copies, soportes de motores, bases del eje x, bases auxiliares de las caras frontal y trasera; base del eje z y chumaceras.

En el maquinado de las piezas se consideraron los ajustes que deben de llevar en donde se alojaron baleros, los cuales fueron considerados de acuerdo ai tipo de trabajo que va a desarrollar, así como su diámetro de acuerdo al manual SKF.

La parte mecánica cuenta con 3 mecanismos principales que son:

1. Mecanismo de transmisión de movimiento del eje y. 2. Mecanismo de transmisión de movimiento del eje x. 3. Mecanismo de transmisión del movimiento del eje z.

1. Mecanismo de transmisión de movimiento del eje y.

Este mecanismo esta constituido por un tornillo sinfin, una tuerca, dos barras calibradas, dos bases. Para el funcionamiento de este mecanismo la tuerca es montada en'una de las bases, las cuales se moverán a lo largo del tornillo usando. como guías las barras calibradas; permitiendo así su desplazamiento hacia la derecha e izquierda. En este mecanismo el movimiento se

* proporcionará a través de un motor a pasos'el cual girará el tornillo' sinfin desplazando la tuerca con las bases en una u otra dirección. Las bases van unidas a la base del eje z, moviendo esta base hacia el lado positivo o negativo del eje y.

Equipo No. 4 8". üeneracion 5

Cortador de Unicel

2. Mecanismo de transmisión de movimiento del eje X

Este mecanismo esta constituido de igual manera que el anterior. con la única diferencia que ahora lo que se desplaza es el tornillo sinfín y la tuerca es ia que esta fija. En los extremos del el tornillo sinfin y las barras calibradas van colocadas dos bases, las cuales en su parte superior van unidas a la base portaunicel. la cual muestra el movimiento hacia el lado positivo o negativo del eje x.,

3. Mecanismo de transmisión del movimiento del eje z. Este mecanismo cuenta con un piñón, una cremallera, una barra calibrada y dos rodamientos abiertos montados en dos chumaceras. En este mecanismo el movimiento lo transmite un motor de corriente directa, el cual mueve el piñón que a su vez mueve la cremallera que esta montada en la barra calibrada. En un extremo de la barra calibrada va sujeto el cortador de unicel. La finalidad de este mecanismo es mover el cortador de unicel hacia el lado positivo o negativo del eje z .

Nota: La tornillería que se empleó para sujetar los mecanismos son milimétricos. de 3mm, 4mm y 5mm. Su longitud'depende de las dimensiones del mecanismo a sujetar y los esfuerzos que se generan en su funcionamiento.

A continuación se exponen los diseños de los componentes principales manufacturados en el CNAD por los integrantes del equipo y que son:

1. Base principal. 2. Cara lateral derecha. 3. Cara lateral izquierda. 4. Cara frontal. 5. Cara trasera. 6. Base auxiliar de la cara trasera. 7. Base auxiliar de la cara frontal. 8. Base frontal del eje y. 9. Base trasera del eje y. 1 O. Base del eje x izquierdo. 11. Base del eje x derecho. 12. Base del eje z . 13. Soportes de la cremallera. 14.Soportes de motores. 15. Base portaunicel. 16. Ensamble del eje z. 17.Cortador de unicel.


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P r o y EQUIPO NO 4 D i b I S T / J C P V Rev I N G URQUIDEZ

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CENTRO NACIONAL DE P r o y E Q U I P O NO 4 ACTUALIZACION DOCENTE D i b J C P V II.S.1

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MOTORES A PASOS ALUM1 N I O I D e s i g n o t i o n M a t e r i a l O b s e r v a t ¡ o n e 5 CENTRO NACIONAL DE Proy.EQUIP0 N0.4 I

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U N I C E L E s c . : 0 . 2 5

.~ . No17

Conador de ünicel

2.2 Cálculos de los elementos y mecanismos.

Fundamentos.

El husillo también llamado tornillo de potencia está diseñado para convertir el movimiento giratorio en lineal y ejercer una fuerza necesaria para moverse a través de una trayectoria deseada, los tornillos de potencia operan con el principio de la cuerda del tornillo y la cuerda con la que enlaza en este caso con la de la tuerca, el tornillo se apoya en un balero radial y en su otro extremo se acopla a un motor y se evita que la tuerca gire enroscándose a lo largo del tornillo produciendo un desplazamiento a lo largo del mismo.

Los husillos se mandaron maquinar, con cuerda tipo ACME, los cuales requiere de un torque bajo, ya que el peso soportado por las flechas-guía y puesto que solamente el prototipo realizara letras alfanumericas sin desplazar una carga excesiva, el torque es mínimo. La carrera maxima del husillo esta controlada por limit Switch colocado en el eje x en las piezas laterales de la estructura y el eje y en las piezas frontal y posterior.

La rosca tiene la siguiente especificación que se muestra en la figura 2.2.1

Equipo No. 4 8". Generación 24 i \,

Cortador dc llnicel

290 .........

Fig.2.2.1 Representa una cuerda ACME según norma ANSI b1.5-1973.

Deflexión de la flecha al centro.

Como las flechas se adquirieron el calculo de la deflexión se realizó de acuerdo al manual de flechas’ ( Advance Linear Motion Metric Products ).

W w - - 2 2

Fig.2.2.2 Representación de la deflexión al centro

Esta deflexión se muestra en la fig. n o 2 del manual de Thomson pag. 1 1 1

8”: Generación 25 Equipo No. 4

Conador de Unicel

Vida Útil de los rodamientos.

D = Ecuación 2.2.1t 48EI

donde: D = deflexión. W = carga. a = distancia de los extremos de la flecha al centro de los bujes. L = longitud total de la flecha. E = módulo de elasticidad. I = momento de inercia.

Este &tema de transporte de flechas es sujeto a una carga 45N perpendicular a la dirección del recorrido, la carga es distribuida simétricamente entre cuatro bujes de balín (Multitrac).

Lm = (2XSXFXLhX60) Ecuación 2.2.2t

Lm = vida útil. S = carrera de desplazamiento f = frecuencia. Lh = promedio de vida mínimo.

Carga dinámica.

Teniendo el valor de la.cargas dinámicas que soportan los baleros, sabremos el diámetro por medio de tablas' y por lo mismo el diámetro de las flechas. El valor de la carga dinámica fue de 75N que dio por calculo el valor mas próximo es de 180N que corresponde a un valor SKF 626 con'un diámetro de 6.0 mm :ya que el prototipo es didáctico y aplicando un factor de seguridad se seleccionó un balero con un diámetro de 12.7mm para el eje x, ya que este soporta la base con el eje z:Para el eje y el diámetro de la flecha también fue de 12.7mm.

Ecuación 2.2.3 P w=-

( K I ~ K S ~ K B )

W = carga dinámica. P = carga a soportar por un rodamiento. Ki = factor de corrección dinamico. KO = factor de corrección de carga. Ks = factor de corrección debido a &rga minima.

según manual de Thornson 2

' ecuaci6n no.2 2 1.2.2.2 y 2 2.3 manual de Thornson. catálogo 0200-98A pág.37

Equipa No. 4 8'. Generación 26

Cortador dc IJiiicel -

Torque.

En primer lugar el filete helicoidal de la rosca del tornillo se desarrolla sobre un plano exactamente en la longitud correspondiente a una vuelta, por io tanto el borde externo del filete formara la h/potenusa de un triángulo rectángulo. cuya base es la extensión de la circunferencia correspondiente al diámetro medio de la rosca (dm) y cuya altura es el avance ( I ) , el ángulo (0) es de la hélice de la rosca, la fuerza (F) es la suma de todas las fuerzas axiales que actúan sobre el área normal de la rosca.

Para desplazar la carga se tiene una fuerza (P) que actúa la fuerza de fricción es igual al producto del coeficiente de fricción (p) y la fuerza normal, que actúa oponiéndose al movimiento, el sistema esta equilibrado bajo la acción de las fuerzas y por lo tanto para desplazar la carga se tiene la siguiente ecuación.

El cálculo que se realizo fue para un tornillo de transmisión de potencia de rosca ACME que tiene un diámetro mayor de 9.525 mm y un paso 2.lmm, teniendo un coeficiente de rozamiento de 0.15 y una F de 45N y 8=14.5". .

Desplazamiento.

EFx =P-(Nsen(j)+(, cose)= 0 ____---________--______________Ecuación 2.2.4

EFy = F + @keno )- (Ncoso) = 0 -----------------------------Ecuación 2.2.5

donde: CFx = sumatoria de fuerzas en x. EFy = sumatoria de fuerzas en y.

puesto que no interesa la fuerza normal (N) se elimina de este sistema y despejando P se obtiene:

Ecuación 2.2.6 F(sen0 +pcosü )

cos9 -usen9 F =

tecuaci6n no.2.2.3. 2.2.4. 2.2.5 y 2.2.6 manual Thomson, catálogo 1400-98a pag.119


Conador dc l i n icc l

Representación esquemática:

29"

_ ........................ - ..... ..........

. . ..

di

de

ndm

'Donde:

I = avance. p = coeficiente de rozamiento. N = fuerza normal. drn = diámetro medio de la rosca. e = ángulo de la rosca. F = suma de todas las fuerzas axiales P = fuerza para desplazar la carga.

P i

Equipa No. 4 8'. Generación 28

____ . .-

Cortador de i :niccl

A continuación se divide entre cose. el numerador y el denominador de esta

ecuación y se aplica la relación tan8 = quedando la siguiente ecuación. L ndm

finalmente observando que el momento de rotación es el producto de la fuerza (P) y el radio medio (dm/2), el desplazamiento de la carga se puede escribir como:

Ecuación 2.2.8

en el caso de la rosca ACME, el efecto del ángulo @ es aumentar la fuerza de fricción debido ala acción de cuña de los hilos. Por lo tanto la ecuación 2.2.8 debe dividirse entre el cos 0 para desplazar la carga obteniendo la siguiente ecuación:

un factor importante en el análisis del torque es el ángulo de inclinación del piano que se conoce como el ángulo de desplazamiento (i.), en otras palabras es el ángulo entre la tangente a la hélice de la cuerda y el plano transversal al eje del tornillo.

Ecuación 2.2.10 P mim

=

CALCULOS.

Calculo de la deflexión de la flecha al centro.

Empleando la formula 2.2.1 tenemos que:

D = deflexión. W = carga. a = distancia de los centros de la flecha al centro de los bujes. L = longitud total de la flecha. E = módulo de elasticidad.


Cortador dc i hcel

I = momento de inercia.

Sustituyendo wa(3i2 - 4a2) D = Datos: W = 45N a = O 1795m D = L=O44m 48( 1493Nm2) EI=1493Nm2

D = O 000051m = 5 1X10-5mm

48EI

45N(O 1795m)[3(0 44m)’ -4(0 1795m)2]

Calculo de la vida útil de los rodamientos.

De la ecuación 2.2.2 sustituyendo los valores.

S = carrera de desplazamiento. f = frecuencia. Lh = promedio de vida mínimo.

Datos:

f = 100 cicloslminuto Lh = 15 OOOh

S = 0.4m Lm = (2)(S)(F)(Lh)(60) Lm = (2)(0.4m)(l 00ciclos/min)(l5000h)(60) Lm = 7.2X107 ciclos

Con este valor nos vamos a la gráfica de la fig. no.1 de manual de Thomson para obtener el valor de KI que se requiere para el calculo de carga dinámica.

Calculo de carga dinámica.

De la ecuación 2.2.3 tenemos:

Datos: W = carga dinámica P = carga a soportar por un rodamiento 4 = numero de rodamientos

P 11.25N w = - - -- ~ = - ~ _ - . =93,75!v (KIxKsxKB ) (o. 12X1.0)(1.0)

Equipo No. 4 8’. Generación 30

Conndor dc L'nicel

Cálculo del toque.

De la ecuación 2.2.9 se tiene:

Datos:

de = diámetro exterior dm = diámetro de paso mínimo P = paso p = coeficiente de fricción F = peso 8 = ángulo del filete T = torque

Sustituyendo: de = 9.525mm dm = 7.425mm p = 0.15 P = 2.lmm F = 45N e = 14.5" A = ? T = ?

dm =de-P=9.525mm-2. Imm dm =7.425mm


despejando h tenemos: L

Tan1 = - mim


T = 41.465Nmm

Equipo No. 4 8'. Generación > I

__ __ --

Cortador dc iiniccl

CALCULO DEL PIÑON Y LA CREMALLERA.

Los engranes métricos no solo se basan en diferentes unidades de medida de longitud, sino también comprenden su propia y única norma de diseno. Esto significa que los engranes métricos y los engranes de paso diametral en pulgadas de norma americana no son intercambiables. En el sistema métrico, el modulo m es analogo al paso y se define como:

m = -- donde D es el diámetro de paso y N numero de dientes.

Obsérvese que, para el modulo tenga las unidades apropiadas. el diámetro de paso debe darse en milímetros. Las proporciones de los dientes para los engranes métricos se especifican por el módulo métrico de la IS0 (International Standards Organization) en términos de la cremallera básica (fig. 2.2.4). las dimensiones especificas se obtienen al multiplicar por el modulo. La norma para engranes métricos IS0 permite ampliar intercambiabilidad de los engranes métricos que concuerdan con normas particulares. como las DIN y las JIS.

d

D

N

P =(n)(m)= 3.927mm R1=0.25 m = 0.3125mm

y

m = 1.25mm

1.25 m =I5625

R2=0.38 m = 0.475rnrn

Fig. 2.2.4 cremallera básica IS0 para los engranes de modulo métrico

Datos: m = módulo = 1.25 mm L = longitud de cremallera =240 mm h = altura de cremallera = 9.51mm e = espesor de cremallera = 9.525 mm P = paso = 3.927 mm 4 = ángulo de presión = 200

Equipa No. 4 8". Generacion 32

Conador dc Cniccl

Piñón:

m = 1.25mm Do = diámetro exterior = 20.32 mm N = numero de dientes = 14 4 = ángulo de presión = 20" D = diámetro de paso Pd = paso diametral a = addendum b = deddendum minim0 ht = profundidad total mínima hk = profundidad de trabajo c = claro minimo t = espesor básico de arco del diente sobre la línea de paso

= 3.63mm 1 1

u = - - = ~~

Pd 0.2755

2.157 2.157

Pd 0.2755 - - __ = 7.83mm h, = ~

0.157 0;157 ~ = 0.57mm - c=-- -

Pd 0.2755

'1.157 1.157

Pd 0.1755 6 = __ - - _- = 4.20mm

= 5.70mm 1.5708 1.5708

1 = = . - . Pd 0.2755

Nota: Las fórmulas para el cálculo del pinón se basaron en las normas ANSI. La información de la cremallera y el piñón se obtuvieron del MANUAL DEL INGENIERO MECANICO de MARKS, ga edición, ed. McGraw-HiII,pags.8-98 hasta 8-102.

8". Generación 33 Equipo No. 4

Conador de Ijnicel

NOMBRE DE LA PIEZA Base principal DESCRIPCION DE LA OPERACI~N:

Fresado de contorno de la placa de acero de 6rnrn de espesor a las dimensiones de 508 X 302mm.

32 Barrenos de 0 3.2mm.

2.3 Descripción de los procesos de 'fabricación de los elementos mecánicos.

1. Materiales: los elementos mecanismos fueron fabricados de acero convencional de un espesor de 6mm. para aligerar el peso del prototipo debido a que no se van a realizar grandes esfuerzos. Otro material empleado fue el aluminio el cual permite un fácil maquinado y genera poco peso.

2. Máquinas-herramientas: las piezas fabricadas del prototipo se realizaron principalmente en la fresa convencional y el tomo. También se empleo el centro de maquinado para la realización de algunos barrenos que necesitaban de cierta precisión para el montaje de baleros. Otra maquina empleada fue la electroerosionadora en la cual se realizo la fabricación de un piñón y una cremallera.

3. Seguridad: es uno de los puntos mas importantes que se tomo en cuenta para el maquinado de las piezas. El equipo de seguridad que se empleo fue el siguiente: lentes, bata, zapato especial para evitar derrapamiento. Tomando medidas de seguridad se limpio de forma adecuada la zona de trabajo y se evitaron distracciones teniendo a la mano las herramientas adecuadas de manera que no se perdiera la concentración de lo que se estaba realizando.

MATERIAL Acero convencional MAQUINAS Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR Centro de maquinado (se utilizo debido a la carrera que nos proporcionaba en los ejes). Cortador de 2 filos de 014mm

Fresa convencional. Broca de 03.2mm.

A continuación se describen los procesos de fabricación de algunos elementos mecánicos.

REFERENCIA Dibujo No. I PARAMETROS DE LA OPERACI~N

Velocidad de giro del husillo: 1340 rpm Velocidad de avance: 536 mmlmin Se uso refrigerante. Velocidad del husillo: 986 rPm

Equipo No. 4 Sa. Generación 34

Cortador dc Lniccl

NOMBRE DE LA PIEZA Cara lateral izquierda DESCRIPCION DE LA OPERACIÓN:

Fresado de contorno de la placa de acero de 6mm de espesor a las dimensiones de 339 X 278mm.


2 Barrenos de 012.7mm. 1 Barreno de 0 16.0mm $ barrenos de 0 5.2mrn

NOMBRE DE LA PIEZA Cara lateral derecha DESCRIPCION DE LA OPERAC16N:

MATERIAL Acero convencional MAQUINAS Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR Fresa convencional. Cortador de 2 filos de 020mm


Centro de maquinado. Broca de centros Broca de 6.8mm Broca de 12.7mm End mill de 1Omm



2 Barrenos de 012.7mrn. 1 Barreno de 0 16.0mm 4 barrenos de 0 5.2mm

MATERIAL Acero convencional MAQUINAS Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR Fresa convencional. Cortador de 2 filos de 020mrn


Centro de maquinado. Broca de centros Broca de 6.8rnm Broca de 12.7mm End mill de 1Omm

I

REFERENCIA Dibujo No.2 PARAMETROS DE LA OPERACI6N

Velocidad de giro del husillo: 660 rpm Se uso refrigerante.

Velocidad del husillo: 1480 rpm

N= 900rpm y f= 150mm/min N= 890rpm y f= 250mmlmin N= 800rpm y f= 280mmlmin N= 1500rpm y f= 450 rnmlmin

REFERENCIA Dibujo N0.3 PARAMETROS DE LA OPERACIÓN



N= 900rpm y f= 150mmlmin N= 890rpm y f= 250mmlmin N= 800rpm y f= 280rnmlmin N= 1500rpm y f= 450 rnmlmin

{ q u i p No. 4 8". Generación 35

Cortador dc ünicel

NOMBRE DE LA PIEZA Cara frontal

.DESCRIPCION DE LA OPERACIÓN:



2 Barrenos de 022.225mm. 1 Barreno de 0 12.0mm 4 barrenos de 0 5.2mm


Fresa convencional. Broca’ de 02.381mm.

Centro de maquinado. Broca de centros Broca de 6.8mm Broca de 12.0mm End mill de 1Omm

Cara trasera

OPERACIÓN:

Fresado de contorno de la placa de acero de 6mm de espesor a las dimensiones de440XIlOmm.


2 Barrenos de 022.225mm. 4 Barrenos de 04.2mm 1 Barreno de 0 19.05mm 4 Barrenos de 0 5.2mm



Centro de maquinado. Broca de centros Broca de 6.8mm Broca de 16.0mm End mill de 10mm

REFERENCIA Dibujo No.4 PARAMETROS DE LA OPERACIÓN



N= 9OOrpm y í= 150mmlmin N= 890rpm y f= 250mmlmin N= 800rpm y í= 280mmlmin N= 1500rpm y f= 450 rnrnímin


Velocidad de giro del husillo: 660 rprn Se uso refrigerante.


N= 900rpm y f= 150mmlmin N= 890rpm y f= 250mmlmin N= 800rpm y f= 280mmhin N= 1500rpm y f= 450 mmlrnin


NOMBRE DE LA PIEZA MATERIAL REFERENCIA Bases auxiliares de cara

NOMBRE DE LA PIEZA Bases trasera y frontal del

Aluminio , Dibujo No 6 y 7

eje Y DESCRIPCION DE LA

trasera y frontal DESCRIPCION DE LA OPERACIÓN:

OPERACI~N:


1 MAQUINAS Y HERRAMIENTAS A 1 OPERAC16N

1 PARAMETROS DE LA

4 Barrenos de 0 3.0

Fresado de contorno del aluminio de 14mm de espesor a lac dimensiones de 100 X 50mm.

2 Barrenos de 022.225mm. 4 Barrenos de 04.2mm 1 Barreno de 0 19.05mm 4 Barrenos de 0 5.2rnm

2 Barrenos de 012.7rnm. 4 Barrenos de 04.2mm 1 Barreno de 0 16.0mm 4 Barrenos de 0 5.2mm

UTILIZAR I Fresa convencional. Face mill 6 filos 0 65mm


Centro de maquinado. N= 9OOrpm y f= 150mmímin Broca de centros

Broca de 6.8rnm N= 890rpm y f= Broca de 16.0mm 250mmímin End mill de 10mm N= 800rpm y f=

280mmímin N= 1500rpm y f= 450 mmlmin

MATERIAL Acero convencional

REFERENCIA Dibujo No.8 y 9

Equipo No. 4 8". Generación 31

Face mill 6 filos 0 65mm

Fresa convencional Broca de 0 2.381mm

'husillo: 660 rprn Se uso refrigerante.

N= 986rpm

Centro de maquinado. Broca de centros Broca de 6.8mm Broca de 16.0mm End mill de 10mm

N= 900rpm y f= 150mm/min N= 890rpm y f= 250mmímin N= 800rpm y f= 280mmímin N= 1500rpm y f= 450 rnmímin

Codador dc I jn icc l

NOMBRE DE LA PIEZA- Bases del eje x DESCRIPCION DE LA OPERAC16N:

Fresado de contorno del aluminio de 25mm de espesor a las dimensiones de 100 X 50mm.

2 Barrenos de 0 5.0

2 Barrenos de 0 22.225mm. 4 Barrenos de 0 4.0mm 1 Barreno de 0 12.0mm 1 Barreno de 0 19.05mm

OPERACIÓN:

Fresado de contorno del aluminio de 12 mm de espesor a las dimensiones de 180 X 115mm.

4 Barrenos de 0 6.5mm. 7 Barrenos de 0 5.0mm 1 Barreno de 0 12mm 1 Barreno de 0 19.0mm 4 Barreno de 0 3.2mm ,

MATERIAL Aluminio MAQUINAS Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR Fresa convencional. Face mill 6 filos 0 65mm

Fresa convencional Broca de 0 4.0mm

Centro de rnaquinado Broca de centros Broca de 6.8mm Broca de 16.0mm End mill de IOmrn

MATERIAL Aluminio MAQUINAS Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR Fresa convencional. Face mill 6 filos 0 65mm

Centro de maquinado Broca de centros Broca de 6.8mm Broca de 16.0mm End mill de 1Omm

REFERENCIA Dibujo No 10 y 11 PARAMETROS DE LA OPERACIÓN

Velocidad de giro del husillo 660 rpm Se uso refrigerante

N= 986rpm

N= 900rpm y f= 150mm/min N= 890rpm y f= 250mmlmin N= 800rpm y f= 280rnm/rnin N= 1500rpm y f= 450 mmlmin



N= 900rpm y f= 150mmlrnin N= 890rpm y f= 250mmlmin N= 800rpm y f= 280mmímin N= 1500rpm y f= 450 rnmlmin


Cottador de Unicel

1 Barreno de 0 38.2mm 8 barrenos de 0 5.0mm

NOMBRE DE LA PIEZA

Fresado de contorno del aluminio de 22 mm de espesor a las dimensiones de 80 X 40mm y ranuras.

Centro de maquinado. Broca de centros Broca de 6.8177171 Broca de 16.0mm End mill de 1 Omm

I

1 Barreno de 0 31.75mm

OPERACI~N:

Fresado de contorno del aluminio de 25mm de espesor a las dimensiones de 57 X 57mm y ranura.

MATERIAL Aluminio MAQUINAS Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR Fresa convencional. Face mill 6 filos 65mm Cortador de 4 filos 0 1 Omm

Centro de maquinado. Broca de centros Broca de 6.8mm Broca de 16.0mm End mill de 1 Omm

MATERIAL Aluminio MAQUINAS Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR Fresa convencional. Face mill 6 filos 0 65mm Cortador de 4 filos 0 1Omm

REFERENCIA Dibujo No.13 PARAMETROS DE LA OPERACI~N

N= 660 rpm N= 1400rpm

N= 900rpm y f= 150mm/min N= 890rpm y f= 250mmlmin N= 800rpm y f= 280mrn/min N= 1500rpm y f= 450 mmlmin

REFERENCIA Dibujo No. 14 PARAMETROS DE LA OPERACIÓN

N= 660 rpm N= 1400rpm

N= 9OOrpm y f= 150mm/min N= 890rpm y f= 250mmlmin N= 800rpm y f= . 280mmlmin N= 1500rpm y f= 450 mrnlmin


Conador de Unicel

NOMBRE DE LA PIEZA MATERIAL Base portaunicel Aluminio DESCRIPCION DE LA MAQUINAS Y OPERACIÓN: HERRAMIENTAS A

UTILIZAR Fresado de contorno del Fresa convencional. aluminio de 6.5 mm de Cortador de 4 filos 0 lOmm espesor a las dimensiones de 510 X 405mm.

12 Barreno de 0 3.0mrn 8 barrenos de 0 3.2mm

Centro de maquinado. Broca de 0 2.381mm Broca de 0 3.2 mm

REFERENCIA Dibujo No.15 PARAMETROS DE LA OPERAC16N

N= 1400rpm

N= 1400rpm f= 250mm/min

Equipo No. 4 8". Generación 40

Cortador de Unicei

CAP~TULO 3

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL.

3.1 Diagrama a bloques y descripción del sistema de control.

El control del sistema realizado por la computadora, se muestra en la figura 3.1, y enseguida se describe el proceso llevado a cabo.

PC

SECUENCIA POTENCIA MOTOR A EN “ X EN “ X PASOS

SECUENCIA

Figura 3.1 Diagrama a bloques del sistema de control

A partir de los datos de entrada enviados por el sensor del eje “z”, la PC verifica que el cortador esté en la parte superior, de no ser así, envía la secuencia necesaria hacia el driver del motor de corriente continua para que se posicione en la parte superior, el fin de carrera es limitado por el limit switch superior del eje “z”.

Posteriormente se lee las entradas de los sensores (limit switch) tanto en el eje “x” como el “y” se da la secuencia a los motores tanto del eje “x” como “y” para que se posicionen en el punto de inicio(home), a partir del cual serán iniciados todos los cortes de los caracteres.

Para iniciar un corte de un carácter la PC enviará una secuencia a los driver de los motores “x” e “y”, para desplazarse hasta la posición de corte, y enseguida


Conador de Unicel

se enviará una secuencia al driver del motor de corriente continua para que empiece a bajar hasta que el sensor inferiorenvie la serial de fin de carrera, en este momento la computadora enviará las secuencias de corte necesarias a cada motor, dependiendo de los códigos necesarios para cada carácter en particular, cabe hacer notar que en un determinado momento el cortador del eje “z” estará abajo cortando o arriba sin cortar, al finalizar el corte del carácter, se repetirá el proceso descrito al principio para ir a home y estar preparada la máquina para el siguiente corte.

3.2 Descripción de los elementos del sistema

3.2.1 Elementos de entrada:

LIMIT SWITCH.- Son sensores que permiten saber si se llego a la posición indicada por el dispositivo y que puede ser utilizado como un sensor de fin o inicio de carrera. Se utilizaran cinco en el prototipo. Tres para inicio de carrera en los ejes x, y, z dos para detectar el fin de carrera en los ejes x e y.

3.2.2 Elementos de salida:

MOTOR A PASOS.- Es un actuador que para rotar requiere de una alimentación en secuencia de sus bobinas. Se requiere de dos motores a pasos, uno para el eje x y otro para el eje y.

MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA.- Es un actuador que para rotar requiere de alimentar con un voltaje de corriente continua en una polaridad para que gire en un sentido y cambiar esa polaridad para que gire en el otro sentido.

ETAPA DE POTENCIA _- Es un circuito electrónico que mantiene el nivel de voltaje de entrada pero proporciona mas corriente para el buen funcionamiento de los dispositivos que le siguen. Se requieren de tres de estas tabletas, una para cada motor.

3.2.3 Controlador:

COMPUTADORA PERSONAL (PC): Es una máquina electrónica capaz de almacenar y procesar grandes cantidades de información, producir un resultado. Se requiere de una para llevar a cabo el control del prototipo.

SECUENCIA: Son los pulsos necesarios para hacer girar a un motor a pasos o al de corriente contínua. Para el prototipo se requieren tres secuencias pues existen dos motores a pasos y uno de corriente continua.


Cortador de Unicel

3.3 Cálculos, esquemas y tarjetas de circuito impreso (pcb).

CALCULO DE LOS MOTORES A PASOS DE LOS EJES X E Y.

Para determinar el torque"' necesario para mover la mesa en el eje X, así corno el cortador en el eje Y, se tomo como base para el calculo la figura 3.3.1.

MOTOR V / / / / / / / / / / / / / / / I

/ / / I

FIGURA 3.3.1

W Representa el peso a desplazar por el motor mediante el tornillo sinfín, representado en la figura 3 3.1.

W se tomó con un peso de 8.73 kg, que equivale a 19.23 Ib.

Tomando un factor de seguridad de 30%, tenemos que el peso nos resulta igual a 25 Ib.

DATOS.

W=Peso a desplazar= D=Diámetro del tornillo sinfin = L=Longitud del tornillo sinfin= V=Velocidad = P=Paso de la cuerda del sinfín= I=lnercia del motor= F=Fuerza de rozamiento= 0=Angulo de paso del motor=

25 Ib 0.36 in 17.36 in O. 16 Wseg 9 hiloslin 2 Ib-in2 6 oz 1.8"

Primero calculamos el rotacional equivalente del Peso mediante la fórmula 1 :

_ , _ _ _

Cortador de U n i d

I,, = 251b x x(0 .5xn)* (9hilos / in)'

I,, = 0.00971b - in' :,

Enseguida obtenemos la inercia del tornillo mediante la fórmula 2:

...................... (2) I,,,,,,ff,, =.D4 x L ~ 0 . 0 2 8

I,, ,",, = (0.36in)'(I 7.36in)(0.028)

l,,,n,,f,,J = 8.16~1 O-'/b -in'

La inercia del sistema es la suma de la del equivalente mas el sinfin mas el motor, mediante la fórmula 3:

I,( ,,,,, = 0 . 0 0 7 7 + S . 1 6 ~ 1 0 ~ ~ + 2

I,,,,, = 2.01 51h -in'

Calculamos el rango de paso w', mediante la formula 4:

D x n 4

, í O . l h , f i / . ~ ~ ~ , ~ i ~ 1 2 360

(O.36in)x IT 1.8" Ii' = X -

........... (4)

Cortador de Unicel

El torque requerido para mover el sistema se obtiene mediante la fórmula 5:

IC' 7 r X 4 1 T = ~ X ~ , , , , , , X - X - X-

/ 180 24

339.53pasoslseg n x l . 8 " I T = 2 x (2.01 51b - i ~ ' ) x X- X-

0.lseg 180 24

( 5 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cortador de Unicel

El torque por sobrefricción se calcula por la fórmula 6:

F ...................... ( 6 ) T - ’ - 0 . 3 9 3 x ~ x e f ~

60z T - ’ - 0 . 3 9 3 ~ 9hilos /in x 0.90

T , =1.880-í-in

Finalmente tenemos qu el torque necesario del motor para desplazar el sistema es calculado mediante la fórmula 7:

..................... Tpey = T + T, (7)

Trey = 17.910~ -in + 1.880~ -in

Tanto para el eje X como para el eje Y se consideraron sistemas similares y en base a catálogo de Warner Electric, se escogió el motor tipo:

KMLOGO, el cual maneja un torque nominal de 6802-in.

Cortador de Unicel

CALCULO DEL MOTOR DE CD.

Para el eje Z, en el cual se desplaza el cortador de unicel, se consideró para la selección del motor el siguiente procedimiento'2':

En la figura 3.3.2, se representa el sistema que se analizó:

FIGURA No.j.3.2

DATOS:

W=Peso del sistema del cortado~2.5lb T=Tiempo para acelerar el sistema=l seg w=Velocidad angular del rnotor=35RPM=3.6 radlceg D=Diárnetro del cilindro=l.I8in

La aceleración del tambor se obtiene mediante la fórmula 8:

w x D a, =-

2 x 1 (8) . . . . . . . . . . . . . . . . , . , , , ,

5.6ruii seg x I . I8in u, =

2 x lsep

' 'I 1.11s l6riiiiil;is empleadas aqui son tomadas de 13 ril irencia hibliografica No. 6, pags. 19.20

1:qitipo N o , 1 X'. GcticraciOn 47

Cortador de Unice¡ ': I ,

El diagrama de fuerzas de la carga se muestra enseguida: '! /i

I, '1

' i

\

! ., ,,

!

'i !I . .

Q: De la fórmula no 9, tenemos:

(2). - ZF) = rn l a

Por lo tanto:

2.i24int seg? a

2.516 F = 2.51b +

3 2 . 2 ~ I srg2 12

F = 2.51316

El torque se calcula mediante la formula 10:

F x D x l 6

2 T =

2.51 3lh x 1 . I 8in x 16 T =

7 -

.I "

. ,!

...................... (9) . /I

li

................... (10) /I

,!

/I I

T = 23.680: - iii I( ! . ,

1;

'! I

Con un factor de seguridad del 30%, tenemos que el torque del sistema es: ' ,

T=23.68oz-in x 1.3 = 30.780~-in

Se selecciono un motor del catálogo de Jameco cuyo numero de serie es: y el torque nominal es de 32.80~-in.

Cortador de Unice!

DISEÑO DE ClRCUITOS Y TARJETAS IMPRESAS.

CALCULOS PARA LOS MOTORES A PASOS

Para el circuito integrado 1297 y 1298 el fabricante proporciona un manual con circuitos previamente probados para cada necesidad de control de motores a pasos. Los valores utilizados en el circuito son los valores que se utilizan en el manual antes mencionado-y que se muestran a continuación.

Es importante mencionar que se le agregaron dos jumpers, uno para seleccionar si se trata de uno o mas motores a pasos es decir se genera una frecuencia a través de un capacitor y una resistencia que no es necesario poner en todos los circuitos si es que hay mas de uno. Pues el otro recibirá la señal del primero evitando así ruidos innecesarios. El segundo jumper es para elegir ',

si se requiere trabajar con baja o alta frecuencia así como potencia.

Para mayor referencia se anexa en el apéndice copias del manual.

A A S -58&bI<

Figura 3.5.3 Circuilo esquemático del driver de motor a paros

Cortador de Unice1

s F w 'k

Figura X . 4 Cara soldadura del circuito impreso del motor a pasos

Cortador de Unicel

il

Fisura ?.3.6 Distribución de los componentes en el circuito impreso del motor a pasos.

'!

CÁLCULOS PARA LA FUENTE.

Para la fuente de alimentación se midió la corriente de consumo de cada motor a pasos alcanzando un máximo de corriente de 2 amperes por motor, por esto fue necesario un transformador de 127/12v para 5 amperes pues as¡ quedaría sobrado el nivel de corriente requerida y se evitaría sobrecalentamiento. No fue necesario regular este nivel de voltaje debido a que se podia alimentar el motor hasta con 30v. Para la alimentación de los circuitos integrados se necesitaba de una alimentacion de 5v por lo que se compró un transformador de 127/6 para 3 amperes pues el consumo de corriente de las tarjetas es de 1.2 amperes. Para mantener fijo el voltaje se uso un regulador de voltaje 7805CT a 5 amperes con encapsulado 10-3 o de potencia. Se coloco un capacitor de 2200uf para eliminar el voltaje de rizo . un capacitor de O.luf para eliminar los ruidos y un capacitor de 1200uf para eliminar los picos de voltaje en el encendido de la fuente y/o

I~auipo No. 4 X'. (;cricrnci(in 5 1

. ..

Cortador de ünicel'/i :, :l

'! I1

encendido y paro de cualquiera de los motores, el circuito utilizado se muestra a 11 i( continuación : i

Ji (ON1

aNI

Figura 3.3.7 Diagrama esquematico de la fuente de alimentación,

t :j

.-.- - - - - --

Cortador de U n i d

Fiyra 3.3.8 Circuito impreso de la fuente de alimentación

Izi-ura 3..;.‘) Diiirihucibn de los compniiciiies de la fuente en el circuilo impreso

liquipo No. 4 8’. (icricrrición . 53

Cortador de Unicel

CALCULO PARA MOTOR DE CORRIENTE CONTíNUA.

Se utilizó el circuito integrado LM18200T para el cual el fabricante proporciona un manual de circuitos previamente probados en el cual se encuentran aplicaciones para el control de un motor de corriente continua. Los valores utilizados en el circuito son los valores usados en el manual antes mencionado y que se muestran a continuación:

Es importante mencionar que la única modificación que se le hizo es que el PWM (Pulse Width Modulation) se mandó a Vcc, puesto que el prototipo no requiere de ese tipo de control, ya que su funcionamiento será única y exclusivamente para el ascenso y descenso del cortador.

I 4 - - r , 'I

fix

i ' ip r3 ?.;. 10 i>iagraiiia esqusiiihiico dcl driver dcl motor de corriente continua.

- I:qiiip<i No. 1 X'. 6cncr:iciOn 54

Cortador de Unicei

Figura 3.3. I I Circuir0 impreso del driver del motor de corriente continua.

Cortador de Unicel

CÁLCULO DE TARJETA PARA CENSORES DE ASCENSO Y DESCENSO.

En esta tarjeta se utilizaron Flip-Flop's para asegurar el estado lógicoide la dirección del motor así como unas pequeñas decisiones lógicas para el funcionamiento de los Limit Switch como se muestra a continuación:

I I

1 ' igura X;. I3 I>i:yrniria cqiiei i i i i ici i d d control del cortador del eje "z".

Cortador de Unicel

Figura 3.3.14 Cara componentes del Circuito impreso del control del cortador del eje.%?

Figura 3.3.15 Cara soldadura del circuito impreso del connol del cortador del eje "2".

Cortador de Unicel

CÁLCULO DE TARJETA PARA O P E R A C I ~ N MANUAL.

Esta tarjeta está elaborada básicamente de circuitos lógicos en su mayoría OR debido a que las señales de manual y automático podrian accionarse indistintamente, para asegurar que no se vaya a mover mientras de que este operando, Se instalaron unos buffers para seleccionar el control manual o el automático. Las decisiones lógicas no representaron mayor dificultad como para haber implementado Mapas de Karnaught por lo que se utilizó solamente la Iogica, como se ve a continuación en el circuito:

f F i p r a 3.3.17 Diagrama esquemático de la tarjeta de control manual.

I:.qiiipii No. 3 X'. Cicncrnción 58

Cortador de Unicel

Fisura 3.3. I8 Cara componentes del circuito impreso de la tarjeta de conuol manual.

Figura 7 . 3 . 19 Cara soldadura del circuito impreso del control manual.

I qi1ipo "<o. 4 x' Genenci6n 59

Cortador de Unicel

b

b

b

b

b

Figura ;.;.ZO Distribución de componentes de la tarjeta del control manual.

I:.q~ripo No. 4 X I . (heración 60

Cortador de Unicel

CAPíTULO 4

INTEGRACIÓN DEL SISTEMA MECATRÓNICO.

4.1 Programación.

Para controlar el sistema de corte, se requiere de .una computadora ya mencionada con anterioridad, dicho equipo ejecuta una aplicación editada, compilada y enlazada en el lenguaje de programación denominado “Turbo C++” versión 3.0. Se escogió dicho paquete principalmente porque uno de los objetivos de nuestro equipo fue el de usar el puerto paralelo de la computadora para poder controlar el equipo de corte, sabiendo de antemano .que la programación en este lenguaje es de un nivel medio y que además es de mucha difusión en este centro de estudios.

INICIO a I

PRESENTACI~N

PANTALLA

I ,

INICIALIZAR GRÁFICOS

DETECTAR MODO GRÁFICO

1 INICIALIZAR MODO

GRÁFICO

1 < REGRESAR 1

PANTALLA

LiNEAS

SIGLAS

I RATÓN I +, EFECTO CORTINA

4 REGRESAR

PANTALLA SALIDA

GRAFICOS + FIN f \ I iciira 4 I Diapni.1 dc ~ J O del p r o p m a de control

I-quipo No 4 8’ íicncrhción 61

Cortador de U n i d

4.11 Diagrama de flujo.

En las figuras 4.1 a la 4.8, se muestra la lógica necesaria para poder controlar el cortador de forma eficiente, mediante la técnica del diagrama de flujo.

DESPLEGAR

DIBUJAR RECTÁNGULOS

LiNEAS

COLOR

63 REGRESAR

DE VISIÓN

VERTICAL

I I

REGRESAR

FONDO PANTALLA

MARCO

LíNEAS

1 I

RELLENAR COLOR

REGRESAR

PANTALLA CRÉDITOS

PANTALLA

CARACTER .

ASESORES Y ALUMNOS

I I I

GRAFICOS

CERRAR MODO GRAFICO

4 . 2 Iliayarna de tl+ dcl proynri ia de control. (continuacidn)

- -- - Cortador de Unicel

FLECHA DERECHA

MENÚ PRINCIPAL

FLECHA IZQUIERDA

DETECTAR RATON I I

BOTONES DE OPCIÓN

I

1 FIN=FALSO I L

BOTÓN IZQUIERDO

v i - + TECLA


Cortador de Unicel

LEER CORTAR DEMO MENSAJE CARACTER

FIN= VERDADERO

{ REGRESAR 1

e 3 MENSAJE

FONDO PANTALLA n 4

REGRESAR

4.4 Ihgrnrna de flujo dcl programa de control (continuación).

Cortador de Unicel

CADENA

INICIALIZAR VARIABLES

DIBUJAR 1 RECTANGULO 1

TECLA<>. ENTER

F

RETROCESO

DESPLEGAR *I

CARACTER

TECLA<> REGRESAR ENTER

A v

4 . 5 Diagrama de flujo del programa de control (continuación).

65 I.qiiip« Nil. 4 8". CencrnciOn

Cortador de Unicel

CORTAR

TM=LONGITUD CADENA

FONDO PANTALLA

LINEA

TIPO CARACTER * F

LETRA

DETECTAR

TECLA= ENTER

4 . 0 I>iagr:iiiia de flujo del programa de control (continuacinn).

I:qiiipo No. 4 8". Generación 66

Cortador de Unice1

I

CORTA POL~GONO ESTRELLA

K=K+I

F

REGRESAR

3.1 I1i;iframn de flu.i« del prt>frmna dc conirolicontinuaci6n)

1:qiiipo No. 4 8'. íiciicrxión 67

Cortador de Unicel

CORTA ESTRELLA

A D=-360/N +, i-tl B=D+C

X=LONG'Cos(B'n/180) Y=LONG'Sen(B'n/l80)

DIBUJAR LINEA

A=N'2

I: I

CORTA POL~GONO +,

',

LINEA

A=360 e- A=A+360/N

REGRESAR

REGRESAR 3- 4.8 I1iagr;iiiia dr llujo del prograiiia de conlrol(con1inuación)

Equipo No. 4 X". Generacihn 68

Cortador de Unicel

4.1.2 Programa de control del sistema.

La codificación del diagrama de flujo del programa de control se muestra en las páginas subsiguientes, cabe señalar que dicho código está realizado usando las técnicas de la programación modular y como ya se ha mencionado, esta codificado en el Lenguaje Turbo C++ versión 3.00.

//Programa: Proyecto Cortador de Unicel //Programa: crulr.cpp //Autor: Ing. Victor Manuel Reyes Pérez //Equipo: No. 4 //Fecha: 26 de J u n i o de 2000

#include <ctype.h> #include <stdio.h> #include "ucrulr. cpp"

void void void void void

void I

demo ( ) , cara ( 1 ; creditos ( ) ,punt (int, int) ,punt2 (int, int) ; leemen(char men[36]) ; leecad(char men[36] i ,corta(char -men[36] ) ; home ( ) , ira (int, in:) ,empieza (int x , int y) ;

main ( 1

char *men; inigrfo; //inicializar Gráficos pantalla(); //paritalla de inicio dos (4,4, 635,475) ; //fondo pantalla unoílo, 10,629,80! ; //pantalla desplegado de caracter men="Centro Nacionzl de Actualización Docente"; settextstyle(4,0,4); setcolor (14) ; outtextxy(ctrx('i0,629,men) ,5,men); men="?royecto: CORTADOR DE UNICEL (CORTACEL) 'I; settextstyle ( 7 , O, 1) ; setcolor (1 j ; outtextxy(ctrx(l0,629,men) ,50,men); cara(); //rutina principal del menú setviewport (O, O, 639,479, O) ; creditosii; //pantdl13 de créditos salida(); //efecto de salida fingrf 0; //finalizar modo gráfico

1

'I

Equipo No. 4 8". Geiicrxión 69

Cortador de Unicel

char tecla; int ctec, x, y, a m ; char rnen[361; int rat,fin; raton=FAL~E; //define no ratón instalado ,-aton ,-st(); //detecta si hay ratón conectado dx=Cx; dy=Cy; dos (100,390,539,420) ; diboton (50,435,170,465, "Mensaje", O ) ;//opciones principales diboton(200,435,320,465,"Cortar",O); diboton (350,435,470,465, "Demo", O ) ; di bot on ( 5 O O, 4 3 5,62 O, 4 6 5, "Terminar " , O ) ; setviewport (210,100,429,379,l); dos (4,4,215,275) ; setviewport(0,0,639,479,0); x=155; y=450; aum=150; if(raton) //si existe ratón I

-

raton-pos (x, y) ; //posiciona ratón prende - crsro; //activa puntero del ratón

punt(x,y); //puntero simulado ielse

ctec=l; fin'= FALCS ; .do //ciclo de trabajo con el programa

I rat = FALC E ; if(raton & & !rat) 1 raton - lee(); if( (pxr-x)>2) (rat=TRUE:tecia=77;tono(600,10) ;.) else if ! (pxr-xi <-2) (rat=TRUE; tecla=75; ton.0 (600,lO) ; ]

if ((pxr-x) !=O) {apaga crsr 0 ;raton pos (x, y) ;prende crsr ( ) ; 1

if (kbhit ( ) ) (tecla=getch ( ) ; rat=TRUE;fono (600,lO) ; ] i if! ! raton) i ifíkbkit!)) l t e c i a = g e t c h O ; r a t = T R U E ; t o n o ( 6 0 0 , 1 0 ) ; punt2 ix,?;) ; )

) if (rat! l

s w i t s h (tecia) i case 77: /!tecla flecha derecha >:=si a u,m ;


Cortador de Unicel

ctec++; if (x>605) [ x=605; CteC=4; break;

x=x-aum; ctec--; if(x<155) [~=155;ctec=1;) break;

case 75: //tecla flecha izquierda

I

if ( ! raton) punt (x,y) ; else if ((raton I I kbhit0) & & rat) ( delay(50); raton - pos (x, y ) ; prende crsr ( 1 ; rat =FA¿SE;

I if(raton) {if(boton - izqO==OxOl) tecla=13;1 if (tecla==13) I tono(600,iO); //emite un sonido settextstyle ( 7 , C, 1) ; switch(ctec) //detección de opción pedida I case 1: //opción de escritura de mensaje

if (raton) apaga crsr ( ) ; boton(50,435,175,465,”Mensaje”,O); if (raton) prende crsr ( ) ; else punt (x, y ) ; leemen(men); //llama rutina de escritura de mensaje tecla=O; break;

if(raton) apaga-crsr(); boton (200,435,320,465, “Cortar”, O) ; if (raton) prende crsr ( ) ; else punt íx, y) ; dos(20,290,200,360); setcolor ( 9 ) ; settextstyle(4,0,2); outtextxy (23,300, “<Enter> = Ejecutar”) ; setcolor (101 ; outtextxy (25,330, "<Est> = Cancelar”) ; corta(men); //llama rutina de corte de caracteres set f i llst yle ( 1 , 7 ) ;

-

case 2: //opción de corte de caracteres

-

Equipo No. 4 8”. GeneracMn 71

Cortador de Unicel

bar(15,285,205,365); tecla=O; break;

if (raton) apaga-crsr ( 1 ; boton(350,435,470,465,"Demo",O); if (raton) .prende-crsrO; else punt (x,y) ; dos(lO0,390,539,420); setcolor 19) ; settextstyle(4,0,2); outtextxy (150,390, "<Enter>=Ejec, < E S O = Cancelar") ; demo(); //llama rutina de demostración dos(100,390,539,420); setviewport (100,100,539,379,l) ; setcolor(l5) ; setfillstyle(l,7) ; bar(0,0,438,278); setviewport (210,100,429,379,l) ; d05(4,4,215,275); setviewport (O, O, 639,479, O) ; tecla=O; break;

if (ratoni apaga crsr ( ) ; botoní500,435,6~0,465,"Terminar",O) ; if (raton) prende - crsr ( ) ; else punt (x, y) ; f in=TRUE;

case 3: //opción de demostración

case 4: //rutina de salida del programa

break; 1 if(!raton) punt(x,y); else if (raton) t raton pos (x, y) ; prende - crsr ( ) ;

1 1

]while( !fin); //fin de ciclo principal del programa apaga crsr ( ) ; -

I //fin de rutina principal

void leemenichar men1361) //rutina de lectura de mensaje i if (raton) apaga crsr ( ) ; setviewporc (210;100,429,379,1) ;

Equipo No. 4 8'. Genernci6n 72

Cortador de Unicel

dos (4,4,215,27 5 ) ; setviewport(0,0,639,479,0); dos (100,390,539,420) ; leecad(rnen); //rutina para leer cadena de caracteres if (raton) prende-crsr ( ) ;

1

void leecad(char rnen[36]) //rutina de lectura de caracteres I char tc; char *let="\O", tmp[361 ; int cr,x, lon, i,c,anc[36] ; x=105; setcolor (15) ; settextstyle(3,0,2); men [ O ] = ' \ O ' ; c=-l. cr=textwidth ("H") ; do f setfillstyle(1,l); bar (x, 390,x+cr, 420) ; do í tc=getch ( ) ;

(tc>64 & & tc<91) )while(!'(tc==8 I 1 tc==13 I I tc==32 I I (to47 & & tc <58)

I I (tc>96 & & tc<123))); tono(600,lO); setfillstyle (1,7); bar (x, 390, x+cr, 420) ; if (tc!=13) í if (tc!=8) I Cff;

let~Ol=toupper(tc); outtextxy(x, 390,let) ; strcat (rnen,let); anc [c] =textwidth (let) ; x=x+anc [ c ] ; 1 else ( if (c!=-1) í setfillstyle(l,7);

'I


Cortador de U n i d

bar (x-anc[c] ,390,~,420); s t rcpy (tmp, men ; lon=strlen (men) ; men [ O I = ' \O ' ; for(i=O;i<lon-i;i++) men[i]=tmp[il; men [ion-i] ='\O' ; x=x-anc [c] ; c--;

I 1

) }while(tc!=13);

1

void corta(char men[36]) //rutina de corte de caracteres ( int tm, num, k, x, anc,px, py; char tecla,car[ll,cr; if (raton) apaga-crsr 0 ; x=105; settextstyle(3,0,2); tm=strlen(rnen); setviewport (210,100,429,379,l) ; for (k=O; k<tm; k i t ) I dos ( 4,4,2 15,27 5 ; dsp=O; Cx=dx; Cy=dy; linea ( 9 , l O ) ; car [ O] =men [ kl ; cr=car [ 03 ; car [l] ='\O'; if (cr!=' ' 1 ( letraícr); //llama rutina de corte de caracter setviewport (O,O, 639,479, O) ; setcolor(l4); outtextxy (x, 390, car) ; anc=textwidth (car) ; x=xtanc; tecla=getch ( ) ; tono (6OO,10) ; if (tecla==13) ( setviewport (210,100,429,379,l) ; Cx=d:i; Cy=dy; dx=?; dy=4;

,$ Equipo No. 4 8'. Generación

Cortador de Unicel

dsp=l; linea (9,lO) ; letra (cr) ; outp (PP, O ) ;

1 setviewport (210,100,429,379,1);

I else

t anc=textwidth (car) ; x=x+anc;

I I setviewport (O, O, 639,479, O) ; if(raton) prende-crsr0;

I

void punt(int x,int y) //rutina de puntero simulado de ratón i I

setcolor (15) ; line (x, y+iO,x, y) ; line (x, y, x+9, yt6) ; l~ine(x+9,y+S,x+S,y+7); line(xt5,~+7,~+9,~+12); line (x+9, yt12,x+5, y+14) ; line (x+5, y+14,x+3, yt9) ; line (x+3, yt9, x, y+iO) ; setfillstyle(l,i5) ; floodfill(x+l,y+9,15);

I

void punt2íint x,int y) //rutina de ocultar puntero I setfillstyleil,?); bar(x,y,xt5,y+i4);

void creditos0 //rutina de créditos de autores y asesores I char +men; int tc; d o s ( 4 , 4 , 6 3 5 , 4 7 5 ) ; uno(l0,15,629,150) ; settextstyle (5, O, 3) ; setcolor (1); rnen="ACESGP.ES " ;

Equipo No. 4 8'. Ceneraci6n 75

Cortador de Unicel

outtextxy(ctrx(l0,629,men) ,20,men); men="Ing. Alejandro Butrón Guiilén"; outtextxy(ctrx(l0,629,men) ,50,men); men="Ing. Miguel Angel Urquídez Garcia"; outtextxy(ctrx(l0,629,men),8O,men); uno(10,170,629,350); settextstyle (7, O, 1) ; setcolor í 1) ; men="INTEGRANTES DE EQUIPO No. 4"; outtextxy(ctrx (l0,629,men), 190,men) ; men="Ing . Alberto Montanez Espinosa"; outtextxy(ctrx(l0,629,men) ,220,men); men="Ing. Jos, Cruz Pereira Vidales"; outtextxy(ctrx(l0,629,men) ,250,men); men="Ing. Ignacio Sifuentes Torres"; outtextxy (ctrx í10,629,men), 280,men) ; men="Ing. Victor Manuel Reyes Pérez"; outtextxy(ctrx(l0,629,men) ,310,men); uno (10,380,629,455) ; settextstyle ( 3 , O, 1) ; setcolor (1) ; men="OCTAVA GENERACION EN INGENIERIA MECATRONICA"; outtextxy(ctrxíl0,629,men) ,390,men); men="M, xico, D. F. - ' Juli0/2000"; outtextxy(ctrxil0,629,men), 420,men); ifíraton) { prende-crsr ( ) ; do ifíboton izqO==OxOl) tc=13; if (kbhitl) 1 tc=getch ( ) ; )while(tc!=13) ; apaga - crsr ( ) ; ielse

do í if ( kbhit ( ) i tc=getch ( ) ; lwhile.(tc!=13) ;

tono(600,lO) ; 1

void home0 //rutina para desplazar cortador a home i unsigned char aat; outportb(PP,CCWZ); //giro ccw de cortador delay(1000) ; do

dat=inportbíPPI) & 0x120; //sensad0 de datos

. .

Equipo No. 4 8'. Generacibn . 76

Cortador de Unicel

}while (dat!=O) ; linea (-Cx/Escala, -abs (Cy) /Escala) ;

)

void ira(int x,int y) //rutina para desplazar sin cortar ( unsigned char dat; outportb(PP,CCWZ); //giro en ccw delay (1000) ; do i

)while(dat!=O); linea (x, y) ; outportb(PP,BRK); //frenado de motor delay (1000) ; do i

}while(dat!=O).;

dat=inportb(PPI) & 0x120; //sensad0

dat=inportb(PPI) & 0x120; //sensad0

1

uaid empieza(int x,int y) //rutina de

unsigned char dat; iinea (x, y) ;

de datos

de datos

inicio de corte

outportb(PP,BRK); //giro cw del motor delay (1000) ; d0 I

}while (dat !=O) ; dat=inportb(PPI) h 0x120; //sensad0 de datos

i //€in de programa crulr.cpp

//Programa: Ucrulr.cpp, de utilerías #include <graphics.h> :include <conio.h> +include <dos.h> +include <stdlib.h> +include <fstream.h> #include <math.h> #include <string.h> +include "mouser. cpp" +define Pi 3.141592654

Equipo No. 4 8'. Generación 77 *

Cortador de Unicel

#define PP 0x378 //define dirección de puerto paralelo (salida) #define PPI 0x379 //define dirección De puerto paralelo (entrada i #define CCWZ 0x20 #define BRK Ox10

#define LSX Ox01 #define LSY 0x02 #define LSZ 0x04 #define ON ox01 #define OFF Ox00

#define ALTOX Ox01 #define ALTOY 0x04 #define BAJO Ox00 #define CWX 0x02 #define CWY 0x08 #define CCW Ox00

, ofstream arch:

void botón(int x1,int y1,int x2,int y2,char +men,int clr); void unoiint x1,int y1,int x2,int y 2 ) ; void dos(int x1,int y1,int x2,int y 2 ) ; void inigrf 0, fingrf O , limpiag ( ) ; void ptoeli(int x,int y) ; void poligono(int,int),star(float,float); void tono(int f,int d); void pantalla ( ) ; void salida ( ) ; void iniciaiint op,int opx,int n,char +opc[][20]); int ctrx(int x1,int x2,char +men); int ctry(int y1,int y2,char +men); void diboton(int x1,int y1,int x2,int y2,char *men,int clrl ;

I;

int Cx=O,Cy=O,Tam=lOO,Px,Py; int Cpeed=21; //Speed=21 float Escala=Tam/ZO ;//Escala=5 20 Alt x16 cm. Ancho

int EscdPant=4; i/Escala=l = 4 Alt x 3.2 cm. Ancho

struct ?to{ //punto empleado para corte int x; int y;

I cxy [ 120001 ;

Equipo No. 4 8'. Ceneracibn 78

Conador de Unicel

int npc=-1; int dsp, dx, dy; int pal;

void diboton(int x1,int yi,int x2,int y2,char *men,int clr) { uno (xl, yl, x2, y2) ; setcolor (clr) ; outtextxy[ctrx(xl,x2,men),ctry(~l,~2,men),men);

I

void botón(int x1,int y1,int x2,int y2,char *men,int clr) { setfillstyle(l,8); 'bar (xl-4, yl-4, x2+4, y2+4) ; dos (xl, yl, x2, y2) ; setcolor (clr) ; outtextxy (ctrx (xl, x2, men) , ctry (yl, y2 ,men) ,men) ; delay(400); setfillstyle(1,EI); bar (xl-4, yl-4, x2+4, y2+4) ; uno (xl, yl, x2, y2) ; setcolor (clr) ; outtextxy(ctrx (xl, x2,men), ctry(y1, y2,men) ,men) ; delay(400);

1

int ctrx(int x1,int x2,char *men) I int anc; anc=textwidth(men); return xl+ ( (x2-xl) -anc) /2;

int ctry(int y1,int y2,char *men) ( int alt; alt=textheight (men) ; return yl+ ( (y2-yl) -alt) /2;

I

void uno(int x1,int y1,int x2,int y2) I setcolor ( 1 5 ) ; rectangle (xl, yl, x2, y21 ;

Equipo No. 4 8'. Generacibn 19

Cortador de Unicel

rectangle(xl-4,yl-4,~2+4,~2+4); line(xi-4,y2+4,xl,y2); line (x2+4, yl-4,x2, y l ) ; setfillstyle (1.15) ; floodfill(xl-l,yl-l,15); setfillstyle(1,O) ; floodfill(x2+l,y2+1,15); setcolor ( 8 ) ; line (xl-4, y2+4, x2+4, y2+4) ; line(x2+4,~2+4,~2+4,~1-4); setfillstyle(l,7); bar (xl, yl, x2, y2) ;

void dos(int x1,lnt yi,int x2,int y21 i setfillstyle(1,O); bar(x1-4,yl-4,~2+4,y2+4); setcolor (15); rectangle(xl,yl,x2,y2) ; rectanqle(xl-4,yl-4,~2+4,y2+4); line (xl-4, y2+4 ,xl, y2) ; line (x2+4, yl-4, x2, yi) ; setfillstyle ( 1 , C i ; floodfill (xl-1, y1-1,15) ; setfillstyleíl, 15); floodfill (x2+1, y2+1,15) ; setcolor(8); line(xl-4,y2+4,~1-4,~1-4); line (XI-4, yl-4,x2+4,y1-4) ; setfillstyleíl,7i; bar [xl,yl,x2,y2);

1

void inigrf0 //rutina de inicialización de gráficos { int adg=DETECT,mdg; //detecta modo gráfico initgraph(&adg,&mdg,"..\\bgi"); //inicializa gráficos

I

void fingrfo //rutina de fin de gráficos i

1 closegraph ( ) ;

void limpiago //rutina de limpiar pantalla gráfica i

Equipo No. 4 8'. Genernción . 80

Cortador de Unicel

cleardevice ( ) ; }

void poligono(int n,int 1) //rutina para dibujar un polígono de n lados ( float a; double x,y; for(a=O;a<360;a+=360/n) ( x=cos (a*Pi/l80) ‘1; y=sin(a*Pi/l80) *l; linea (x, y ) ;

1 1

void star(f1oat n,float 1) //rutina para dibujar una estrella de n puntas i float b,d; int a; float c,k; double x,y; c=l ; k= l ; d=- (360/n) ; for (a=O;a<n*2;a++) i b=d*c; x= l*cos (b*Pi/l80) ; y= l’sin (b*Pi/l80) ; linea (x, y) ; if(a % 2 = = O ) k=-1; else k=2; c=c+k;

1

void tono(int f,int d) //rutina para emitir sonidos ( sound í f ) ; delay íd) ; nosound ( ) ;

void pantalla() //rutina de presentación de programa i int y,k;

Equipo No. 4 8’. Generaci6n 81

char tc; for (y=O; y<479; y++) 1 setcolor (random(l5) +1) ; line (O, O, 639, y) ; line(639,479,0,479-y); delay (2) ;

) delay(100); efecto (50,50,7, O, 7,1,14,30,5, "SEP") ; delay(400); efect0(450,50,7,0,7,1,14,30,5,"SEIT") ; delay(400); efecto (220,150,7, O, 7,1,14,30,5, " D G E T I " ) ; delay(400); efecto(200,300,4,0,7,1,15,30,.5,''C.N.A.D."~'; raton r s t 0 ; if(rafon) i prende - c:sr ( ) ; do 1 if (boton izq()==OxOl) tc=13; if (kbhit?) ) tc=getch ( ) ; )while(tc!=13); apaga-crs: í ) ;

1 else do ! if (kbhit ( ) 1 tc=getch ( 1 ; )while(tc!=13);

tono (600,IO) ; setfillstyle (1, O ) ; k=500; for (y=O ;y<320; y+=4) 1 bar (31O-y, O, 320+y, 479) ; delay(20) ; tono(k,2); kt=5;

1

1

void saliaa0 //rutina de fin de programa ! int i,k; setbkcolcr(0); setviewport(0,0,639,479,1); setfillstyle ( 1 , O) ; k=900;


Cortador de Unicel 1, I

I /

bar bar bar bar bar bar bar

for (i=O;i<ól;i+=l) I bar (O, 60-i, 639,60-i) ;

O, 120-i, 639,120-i) ; 0,'180-i, 639,180-i) ; 0,240-i,639,240-i); 0,300-i,639,300-i); O, 360-i, 639,360-i) ; O, 420-i,639,420-i) ; 0,48O-i,639,480-i);

delay(30); tono(k,2); k-=5 ;

fin de programa ucrulr.cpp

il

. .. . . , .

I! , .. //mouser.cpp

#define INTE 0x33 //programa de rutinas del ratón :f

:; ! ii

#define TRUE 1 I ¡I #define FALSE O i: .; /I

void raton rst(),apaga-crsr(),prende crsr0; /i

int boton der ( , ii

void rato; - pos (int, int) , raton - lee ( ) ; ;,

void Click i ) ,toma - despl() ;

- , boton i z q ( ) ; -

void despl raton(),edo boton izq0,edo boton-der(),fija-desplO; / /

.i ,. b - - -

union REGS r; in t rat on, posx, posy, al t , pxr, pyr, dxr, dyr, nopr ; int clk,esc,ent,sv;

void raton rst() //rutina de detección de ratón i

-

r . x . ax=O ; int86 (INTE, &r, &r) ; 1f(r.x.bx==2 1 I r.x.bx==3) raton=TRUE; else raton=FALSE:

)

void prende - crsri) //rutina de activar puntero de ratón i r. j ! . ax=l ; 1nt86(INTE,&r,&r);

)

i !

.I

!

; .L

!I

Equipo No. 4 8'. Generación 83 !

!!

Cortador de Unicel

void apaga - crsr0 //rutina de apagar puntero de ratón I r. x. ax=2; int8 6 í INTE, & c , &r) ;

k

int boton - der() ratón I

//rutina de detección de boton derecho del

r. x. ax=3; int86(INTE,&r,&r); return r.x.bx & 2;

1

int botor, izq.()' //rutina de detección de botón izquierdo del ratón- I r . x. ax=3; int86 (INTE, & r , &r) ; return r.x.bx & 1;

)

. v o i a raton - lee0 //rutina de lectura de posición del ratón i r . x. ax=3; intE6 (INTE, & r , &r) ; pxr=r . x. cx; pyr=r.x.dx;

I

void raton - posiint x,int y) //posiciona el puntero del ratón I r . x . ax=4 ; r . x . cx=x; r . x . dx=y; int86(INTE,&r,&r);

1

void edo - boton - izq0 //detecta estado de botón izquierdo del ratiin I r. x. ax-5; r. x .bx=O; inrE6 (INTE, &r, &r) ; ncpr=r.x.bx; dxr=r.z.cx;


Cortador de Unicel v

dyr=r.x.dx: I

void edo - boton - der() //detecta estado de botón derecho del ratón I r. x. ax=5; r . x. bx=l: int86 (INTE, &r, &r) ; nopr=r.x.bx: dxr=r.x.cx; dyr=r . x . Cx:

1

void despi-raton0 //detecta desplazamiento del ratón

r.x.ax=ll; int86 (INTE, &r, &r) ; dxr=r.x.cx; dyr=r.x.dx;

I

void fija - despl(int vx,int vy) //fija el desplazamiento del ratón i r.x.ax=15; r.x.cx=vx; //8 r.x.dx=vy; //16 int86(INTE,&r,&r);

) //fin de programa mouser.cpp

f?quipoNo 4 8' Generacibn 85

Cortador de Unicel \ 4.2 Operación del prototipo.

.Este trabaja en forma manual y automática, dependiendo la opción que se seleccione por el operador. En la forma manual el' operador puede mover los tres ejes al mismo tiempo o de forma independiente; pero estos movimientos se verán limitados por los limit switch; los cuales estarán al final de la carrera del eje para evitar que' se pase de la carrera de trabajo. Por lo tanto el operador deberá de cambiar de sentido de dirección o dejar de oprimir el botón ya que no avanzará más. Para la activación del cortador se presionara el botón de encendido de éste para que comience a calentarse y pueda cortar de forma correcta. El unicel deberá de ser colocado de manera manual guiándose por las puntillas de sujeción colocadas en la mesa portaunicel. En lo que se refiere a la forma automática el operador deberá encender la computadora y el botón de encendido de la máquina para poder ejecutar esta función. Seleccionará la letra que desea realizar y .antes. de ejecutarla deberá haber colocado el unicel en la base. Una vez'que se haya checado esto ejecutará la acción visualizando la trayectoria del cortador en la pantalla del monitor y comprobarlo de manera física en la máquina. AI término de haber cortado la letra deberá quitar el unicel de .manera cuidadosa y desprender la letra deseada. Este prototipo cuenta con un paro de emergen&a el cual deberá ser utilizado solo en caso necesario. La acción de éste parara el funcionamiento de la máquina de forma total.

.4.3 Calibración y ajustes.

Para la realización de las calibraciones y ajustes se tuvo integrado el prototipo por las partes de control y máquinas. Las principales calibraciones se realizaron en la colocación de los limit switch para los ejes "x", "y" y "z", respectivamente as¡ limitando de manera adecuada las carreras. La colocación de las puntillas de sujeción del unicel fueron colocadas de acuerdo a la carrera de los ejes. La colocación del cortador y la barra sensadora del eje "z" se realizó de acuerdo a la posición del cortador sobre la mesa portaunicel. La posición de las tarjetas de control se realizó analizando el espacio con que se contaba en la parte interior del prototipo y la altura del eje "y" con respecto'a la base principal. Otra de las calibraciones realizadas fué la' efectuada entre el piñón y la cremallera, la cual fué ajustando el contacto entre el piñón y la cremallera, siendo muy importante para un deslizamiento adecuado del mecanismo.

,


cortador de ünicel

4.4 Mantenimiento.

En lo referente a este aspecto se tomará en cuenta en la parte mecánica la lubricación de los tornillos sinfin con un aceite de baja viscosidad para que permita el buen desplazamiento de éste mecanismo. La aplicación de este deberá ser en lo largo del tornillo del eje "x" en el cual se tiene un acceso fácil para la aplicación, pero en el caso del tornillo del eje "y" deberá colocarse moviendo esté a lo largo de su carrera y por el lado de la tuerca que se encuentra en la parte trasera abajo de la mesa portaunicel .En lo que se refiere al piñón y la cremallera deberá emplear el mismo aceite para éstos y no deberán ser limpiados con agua debido a que puede provocar oxidación. Este mantenimiento deberá realizarse cada 6 a 8 semanas. En lo que se refiere a la parte de control deberá de limpiarse las tarjetas empleando un líquido especial, la manera de realizarlo será quitando de manera cuidadosa la mesa portaunicel la cual ésta fijada por 8 tornillos que están colocados en los extremos de la misma. Después de haber sido limpiadas deberá colocarse la mesa portaunicel en la posición original de ésta. El mantenimiento requerido por la computadora deberá ser realizado por una persona especializada en esta área para la realización adecuada de la misma. Este mantenimiento deberá realizarse cada año por lo menos.

I


Cortador de Unicel

WZ19FAI 9 TORNILLO OlRC PH 3x16 PZA 4 5 , 1.15 51.75 10 SOLERA LCN K8X50.8 mm PZA 1 78.91 78.91

CAPíTULO 5

LISTA DE MATERIALES Y ESTIMACION DE COSTOS.

A continuación se desglosan los costos de cada uno de los matenales empleados en la construcción del prototipo:

I

I 11

I 4.1 Sistema mecánico.

PLANA 12.7X20000X60000 PZA 1 168.72 168.72 I mm

12 I SEGUROS PARA FLECHA 20 I PZA I 241 I 3.45 I 82.80

3/8XO.i25 DE PASO X 17112”


Cortador de Unice! L

5 6

7

4.2 Sístema de control.

PASOS L-298 RECTIFICADOR IN 5060 PZA 48 3 33 160.08

RESISTENCIA DE ALAMBRE PZA 12 5 17 62 10

TRIMPOT RECTANGULAR P i A 6 9 77 58 65 O 47 K. 5W

ELECTROLICTICO 470uf. 50V

i Equipo No. 4 8'. Generaci6n 89

Cortador de Unice1

I

El costo total de prototipo sumando las cantidades erogadas tanto en máquinas como en control es:

Sistema de Máquinas: 12,81 I .83

$ 19,909.03 Sistema de Control: 7,097.20 I

I

, I

90 Equipo No. 4 íin, Gencraci6n ,

Cortador de Uaicel

6.1 Área de máquinas MAR ABR MAY JUN


-

Cortador de Unicel

18 .Esquematico, pcb y prueba de interface de conexiones

.. Equipo No. 4 8'. Generaci6n 92

%

Cortador de Unicel

CAPITULO 7

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. El prototipo diseñado cumple con los requerimientos solicitados y es útil en cuanto a que puede realizar un trabajo real, como lo es realizar el corte de caracteres alfanuméricos. Sabemos que este prototipo es factible de ser mejorado en cuanto a. que pueda cortar otros caracteres no alfanuméricos o bien realizar cortes de cualquier figura.

El sistema es fácil de operar por una persona, requiere operación de Carga y descarga de material a cortar. Permite mayor .rapidez en el corte de los caracteres con respecto al corte manual, debido 4 la posibilidad de cortar mas de una pieza en cada ocasión. Da mejor acabado en los cortes en comparación con la forma manual. No se requiere una computadora potente para el control; por ejemplo una PC-8086 es suficiente.

El sistema actual cortará un solo tamaño de un¡&, debido al software y no al hardware, pero se puede elaborar programas para cortar a diferentes tamaños.

Es muy importante que se siga sosteniendo este centro de actualización como uno de los pilares en el desarrollo tecnológico de punta y que se trate de hacer extensivo a los docentes que conforman el sistema DGETI.

Que hay carencias y limitantes es muy cierto, pero creemos que tenemos que empezar a abrirnos camino en este mundo tan competido en cuanto a desarrollo industrial, y nuestro país tiene que comenzar a destacar en el ámbito de la investigación y desarrollo tecnológico.

En cuanto al prototipo construído, es importante destacar que fue iniciado y terminado poniendo todo nuestro esfuerzo y dedicación con el fin de lograr un trabajo que a todos dejara satisfechos.

Esperamos que en el futuro estas experiencias que hemos adquirido y que dejamos plasmadas en este trabajo, les sea Útil no solo a las generaciones venideras, sino también a todas aquellas personas que estén desarrollando trabajos similares a este.

Agradecemos a todas las autoridades que nos dieron la oportunidad de capacitarnos y actualizarnos en &da una de ¡as áreas que contempla el plan de estudios de la especialidad que hoy estamos concluyendo.

EquipoNo 4 8'. Generaci6n 93

Cortador de Unieel

APÉNDICE A.

I Información baiada de Internet: www.iameco.com

Equipo No. 4 8’. GeneracMn 94

http://www.iameco.com

Cortador de Unicel

I Información bajada de Internet: us.st.com/stonline/bin/tts.exe I

STEPPER MOTOR CONTROLLERS

rn NORMAWAWE DRIVE

rn CLOCKWISUAMICLOCWISED~RECT~ON HALFlFULL STEP MODES

rn WITCHMODE LOAD CURRENT AEGULA-

rn PROGRAMMABLE LOAD CURRENT rn FEW EXTERNAL COMPONENTS rn RESET INPUT 8 HOME OUTPUT rn ENABLE INPUT

TlON

DESCRIPTION The L297IpJD Steppet Motor cantroller IC gener- ates iour phase dnva stgnalsbr iw phase biplar and four phase unipdar step mdm hi microcon puler-controlled appimuons i h e motor Can be d m in hall step, nonnai and wawe cine modes and on-ch~p PWM chopper circuio pernil switch- mode convol of the current tn the mdfngs A

Two PHASE BIPOLAR STEPPER MQTOR C O m L CIRCUIT

I I

8'. Generación 95 Equipo No. 4

Cortador de Unicei

( i f0maci6n bajada de Internet: us.ncom/stonl¡e/bi.exe I

L298 I

DUAL FULL-BRIDGE DRIVER

OPER4TlNG SUPPLY VOLTAQE UP TO 46V . TOTALDCCUIUIENTUPTO4A LOW SATURATION VOLTAGE

I OVERTEMPERATURE P R O T E C ~ . LOGICAL 'o' INPUT VOLTAGE UP TO 1.5 V (HIGH N O S E I M M U N W

DE 6 C R I P T I O N

lhe~298isanint~gratedm~nolihicciraiaina 15 lead Uuiwuan and PoweisO20 packages li is a hghvoRage.hi~hcurnl duai ~ i d l - b ~ e d ~ f d e signedioecispt&ndardrrL bpkleve)sanddWa inductive k d s such as retays. sulmwids. DC and stepping mot- ivm enableinpub am prwided lo enableordisablethede~indege~nyoftheirr put sgnars. The enmen of the lower minsislors of eachbridgearecoonectediopemerandmecolm- cpcndii~e~.smal~mtnalcanba used lo( I h e m

BLOCK DIAQRAM

Jewry 2000 1/13

Equipo No. 4 8'. Genetacibn 96

Cortador de Unicel

Información bajada de internet: www.wamemet.com/sem_htOl .html

WARMER ELEmfC'

SLO-SYNB Servo & Step Motor and Control Products

:Is of pe;formance with its hiphenergy KM Series of brushless, compact stepping motors.

Utilizing the latest in design and magnetic technologies, the KM Series, available in NEMA size 23, and 34 frames? produce double the torque of their predecessors. This achievement results in more torque per frame size, allowing the user in many cases to reduce the size and weight of the motor, increase system

Available with the industry standard 1.8 degree per step (200 steps per revolution), the KM Series is available with a variety of windings and is compatible with nearly, all available step motor drives. Specific wJinding configurations providc a perfect match to Superior's ful l , half, and microstep drive packages., Produced in an IS09002 environment, these high technology steppers are backed with the quality and reliability of a company known for performance and value since 1938.

performance, improve productivity and reduce cost. . I

Ru##ad Squam Ooubio' Shieldod Frame cansvuíuon soll

NEMA frame sizes 23 and 34 available in 3 lengths , Operate in full-step (1.8 degree) or half step (0.9 degree) increments Can be microstepped to achieve incremenü'as small as ,0072 degrees Easily adapted to different control types, including microprocessor based systems +l-2% typical step accuracy, noncumulative Can operate at rates to 20.000 steps per second (6000 RPM) Holding torque ntings from I70 lo I I55 oz-in (I20 to 816 Ncm) UL, CUL & CE cenification pending

.

Equip No. 4 8'. Generación 97

Cortador de Unicel

15 (6.81)

15 (6.8 I \ iS(6.81)

i5(6.81)

e

Up to 200% rated toque reserve capacity for peak performance (limited duty cycle) Can withstand over 2 times rated cument without demagnetization Holes in rear end bell for mounting encoder (double end shafts only) Wide range of torque, winding ratings and shaft configurations Excellent thermal properties and resistance to vibration Available with 4 or 6 connections for use with bipolar or unipolar drives Rugged construction to provide long life with no regular maintenance

25 (11.35) 2.0 (1.41) 1.03 (0.47)

25 ( I 1.35) i.0(0.71) 1.6 (0.73)

Z(11.35) 1.4 (0.99) '2.3 (1.04)

25 (11.35) 2.5 (1.77) 3.2 (1.45)

ROTCIP lNFRTlA oz-m-se¿ (kp-cmj

0.01 54(0.1 O8

0.0034 (0.241

0.0056 (0.40)

0.0084 (0.59)

0.016 ( 1.1 3)

0.031 (2.19) ~~ ~

0.047 (3.32)

?S(l1.25) I SO(22.70) I iO(7.06) I 3.8(1.73)

~ ~ ~

22 (11 35) 50 (22.70) 23 (16.20) 8.7 (3.95)

I

I

Equipo No. 4 8'. Generaci6n 98

Cortador de Unicel

Infamación bajada de Internet: www.nat ional .com/pfd18200hmil I I

N a f i o n a l S e r n i c o n d r r r l o r

LMDIS200 3A. 55V H-Bridge

99 ~~~~

Equipo No. 4 8'. Generaci6n

.

Cortador de Unicel

APENDICE B

8'. Generación 100 Equipo No. 4

I

18 I I I J E 2 ACERO D e s i g n o c i o n M a t e r i a l P a r t e [ C a n t i d a d

e c h a : 0 2 / 0 6 1 0 0 ! e í e r e n c I O :

CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACION DOCENTE

I ( o t . : mm I s ( . : E N G R A N E , 4 . 0

i ENGRANE Gext 20 .32 MODULO I . 2 5 1 4 D I E N T E S ANGULO 20"


P r o y . EQU I P O N0.4

R e v . I NG. UROUl DE2 D i b . l . S . T . / J . C . P : 8 V .

No18

Cortador de Unicel

O010 PART,@ENGRANE 0370 'II,CW,P6 0020 MCHN,CUT,ABS 0380 ,@M07 0030 FEED,200, 0390 @G40@ 0040 @% 0400 i RPD,P2 ~ O ~ M I : 1 . 2 5 , 1 4 , 2 0 A 0410 @M99 0060 il:Cl[OO, IO. 16],P1[0,1 O. 16]M1 0420 @N02(CORTE-SOP)

0080 C2:0,0,15.16 0440 ' @M06 O090 P4:0,15.16 0450: @MI7 O100 C4:0,0,13.16 O1 10 Sl:O[o,O],89 A 0120 P2:S'í,C2,A 0480, II,CCW,P6 0130 P3:SI,Cl,A 0490 @G40@ -0140 S 2 m 1 A 0500 P5

0510 @M07 0160 P6:S2,C1 ,A 0520 RPD,P9 0170 P7:S2,C4,B 0530 @M06 0180 P8:S2,CI,B 0540 @MI7

0070 C3:ll 0430. RPD,P2

-_ 0460 @G42@ 0470' P3

___-

0150 P5:S2,C41A ~ _-

O190 P9:SI,C2,B __- ~- o2oop1o:s1, c 1, B __

0550 @G42@ ~.

0560 PI0 0210 @NOI(CORTE PRINCIPAL) - 0570 I1 ,CCW,P8 0220 W ~ ~ ~ , P L O T 0580 @G40@ 0230 RPD,P2 0590 P7 0240 TLLFT 0600 @M07

0260 @MI7 0620 @M99 0270 @G41@ - 0630 @% 0280 P3-- - 0640 FEED,200 0290 11, Cm,P8 065'0 FIN1 0300 @M07 _ O660 PEND 0310 @G40@ 0320 R F F 9 - -0330 @M06 0340 @MI7 0350 @G41@ ?O360 P I T

. 0610 RPD,PO 0250 @M06 -

.___ ___.. I

___- __ __ --

Equipo No. 4 8'. Generación I02

I EJE 1 I ACERO P a r l e 1 C a n t i d a d D e s i q n a c i o n M a t e r ¡ a l

e c h a : 0 6 / 0 6 / 0 0 CENTRO NACIONAL [DE e f c r e n c i o : ACTUALIZACION DOCENTE

t o t . :mm

1 9 I

C R E M A L L E R A E s t . : 0.55

. .. .,

I O b s e r v a c ¡ o n e s

Proy.EQUIP0 N0.4 D i b . J . C . P . V . / I , S . T . R e v . I NG. U R Q U I D E I '

No.19

-

Cortador de Unicei

BIBLIOGRAFíA.

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17.- SHIGLEY, JOSEPH EDWARD Y MISCHKE CHARLES R. Diseño en Ingeniería Mecánica. Editorial Mc. Graw Hill, 59 Ed. 1996.

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