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UNIVERSIDAD DE LAS
FUERZAS ARMADAS ESPE
SEDE – LATACUNGA
ING. ELECTROMECÁNICA
ROBOTICA INDUSTRIAL
PRACTICA N°1
ALUMNO:
José Miguel Toro
NIVEL:
Séptimo
FECHA:
OCTUBRE 2015
2
Tabla de contenido
1. Tema: Partes principales, características técnicas y seguridades del brazo robótico KUKA KR5.
2. OBJETIVOS ................................................................................................................................... 4
3. MATERIALES Y EQUIPOS .............................................................................................................. 4
4. MARCO TEORICO ......................................................................................................................... 4
4.1 Robots industriales (R.Gonzáles V. , 2004) .......................................................................... 4
4.2 Grupos Constructivos principales del Robot ....................................................................... 5
4.2 Características básicas del brazo robótico TX250 paint ...................................................... 6
4.3 Estructura de los robots industriales (Barrimientos, 2000) ................................................ 6
4.4 Según la geometría de su estructura mecánica, un manipulador puede ser ..................... 8
4.5 Los principales parámetros que caracterizan a los robots industriales son: (Alonso, 2004)
4.6 Opciones de montaje del brazo ........................................................................................ 12
4.7 Dispositivos de agarre y sujeción (R, 2012) ....................................................................... 12
4.8 Funciones (Chinchilla) ....................................................................................................... 13
4.9 Normas de seguridad ........................................................................................................ 14
5. PROCEDIMIENTO ....................................................................................................................... 16
5.1 Sistema del robot (gmbh., 2011) ....................................................................................... 16
5.2 Partes principales .............................................................................................................. 18
5.3 Características Técnicas (gmbh., 2011) ............................................................................. 20
5.4 Seguridades del robot KUKA ............................................................................................. 23
6. ANALISIS DE RESULTADOS (R.Gonzáles R. , 2004) .................................................................... 27
6.1 Análisis de la estructura interna del brazo robótico ......................................................... 27
6.2 Ventajas que presentan los robots KUKA KR5 (gmbh., 2011) ........................................... 29
6.3 Señales de seguridad laboratorio de Robótica Industrial ............................................... 30
6.4 Accesorios existentes en el laboratorio de Robótica Industrial ........................................ 31
7. CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 33
8. RECOMENDACIONES ................................................................................................................. 33
9. Bibliografía ................................................................................................................................ 33
3
INDICE DE FIGURAS
Figura 1 Elementos Constitutivos de un robot .................................................................................... 5
Figura 2: Partes Constructivas ............................................................................................................. 5
Figura 3: Semejanza de un brazo manipulador con la anatomía humana ....................................... 6
Figura 4: Elementos estructurales de un robot industrial ............................................................. 7
Figura 5 Distintos grados de libertad de un brazo de robot. ............................................................ 8
Figura 6: Esta figura presenta gráficamente estos tres conceptos. .................................................... 11
Ilustración 7 Punto terminal de un manipulador ......................................................................... 12
Figura8 Robot .................................................................................................................................... 16
Figura 9 Unidad de control del robot ................................................................................................ 17
Figura 10 Estructura interna del panel de control ............................................................................ 17
Figura 11 KPC .................................................................................................................................. 18
Figura 12 Partes del Robot KUKA KR5 ............................................................................................... 19
Figura 13 Grados de Libertad............................................................................................................ 21
Figura14: Accionamientos de los ejes ............................................................................................... 22
Figura 15: Campos y zonas de trabajo del robot KUKA ..................................................................... 23
Figura 16 :Pulsador de parada de emergencia .................................................................................. 25
Figura 17: Pulsadores de hombre muerto en el KCP ........................................................................ 26
Figura 18: Estructura Interna ............................................................................................................ 27
Figura 19: Transmisión ...................................................................................................................... 28
Figura 20 Reductor Harmonic drive .................................................................................................. 29
Figura 21: zona de seguridad ............................................................................................................ 30
Figura22 : Motores ............................................................................................................................ 30
Figura23: Señalética de seguridad .................................................................................................... 31
INDICE DE TABLAS
Tabla 1: Materiales y Equipos ............................................................................................................. 4
Tabla 2: Características técnicas brazo robótico TX250 paint............................................................. 6
Tabla 3: Distintos tipos de articulaciones de un robot: a) lineal, b) rotacionales ................................ 7
Tabla 4 volumen de trabajo de robots de distintas configuraciones. ................................................... 9
Tabla 5 Reacciones de parada ........................................................................................................... 24
Tabla 6: Accesorios de Laboratorio ................................................................................................... 31
4
PRACTICA N°1
1. TEMA: Partes principales, características técnicas y seguridades del brazo robótico
KUKA KR5.
2. OBJETIVOS
Identificar accesorios del brazo robótico KUKA KR5.
Aplicar las reglas de seguridad para la manipulación del brazo Robótico.
Identificar las características técnicas del brazo robótico KUKA KR5.
Comprobar características básicas del brazo robótico KUKA KR5.
3. MATERIALES Y EQUIPOS
Tabla 1: Materiales y Equipos
Materiales y Equipos Características
Datasheet brazo robótico KUKA KR5
Manual de operación y seguridad
Brazo robótico KUKA KR5
4. MARCO TEORICO
4.1 Robots industriales (R.Gonzáles V. , 2004)
La definición más comúnmente aceptada posiblemente sea la de la Asociación de Industrias de
Robótica (RIA, Robotic Industry Association), según la cual:
"Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias,
piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para
realizar tareas diversas"
Esta definición, ligeramente modificada, ha sido adoptada por la Organización Internacional de
Estándares (ISO) que define al robot industrial como:
5
"Manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular
materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas
para realizar tareas diversas"
4.2 Grupos Constructivos principales del Robot
Los elementos que forman parte de la totalidad del robot son:
manipulador
controlador
dispositivos de entrada y salida de datos
dispositivos especiales
Figura 1 Elementos Constitutivos de un robot
A los manipuladores robóticos se les suele denominar también brazos de robot por la analogía que
se puede establecer, en muchos casos, con las extremidades superiores del cuerpo humano.
Figura 2: Partes Constructivas
6
Figura 3: Semejanza de un brazo manipulador con la anatomía humana
4.2 Características básicas del brazo robótico TX250 paint
Tabla 2: Características técnicas brazo robótico TX250 paint
4.3 Estructura de los robots industriales (Barrimientos, 2000)
Un manipulador robótico consta de una secuencia de elementos estructurales rígidos, denominados
enlaces o eslabones, conectados entre sí mediante juntas o articulaciones, que permiten el
movimiento relativo de cada dos eslabones consecutivos.
Modelo TX250 paint
Carga máxima * 10 kg
Carga nominal 5 kg
Carga útil en el antebrazo 8 kg
Alcance máximo horizontal 2547,5 mm
Grados de libertad 6
Opciones de montaje del brazo Suelo/techo
Controlador de la serie CS8 de Stäubli CS8C paint
7
Figura 4: Elementos estructurales de un robot industrial
Una articulación puede ser:
Lineal (deslizante, traslacional o prismática), si un eslabón desliza sobre un eje solidario al
eslabón anterior.
Rotacional, en caso de que un eslabón gire en torno a un eje solidario al eslabón anterior.
TABLA 3: Distintos tipos de articulaciones de un robot: a) lineal, b) rotacionales
a) b)
El conjunto de eslabones y articulaciones se denomina cadena cinemática. Se dice que una cadena
cinemática es abierta si cada eslabón se conecta mediante articulaciones exclusivamente al anterior
y al siguiente, exceptuando el primero, que se suele fijar a un soporte, y el último, cuyo extremo
final queda libre.
8
4.4 Según la geometría de su estructura mecánica, un manipulador puede ser
Cartesiano, cuyo posicionamiento en el espacio se lleva a cabo mediante articulaciones
lineales.
Cilíndrico, con una articulación rotacional sobre una base y articulaciones lineales para el
movimiento en altura y en radio.
Polar, que cuenta con dos articulaciones rotacionales y una lineal.
Esférico (o de brazo articulado), con tres articulaciones rotacionales.
Mixto, que posee varios tipos de articulaciones, combinaciones de las anteriores. Es
destacable la configuración SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)
Paralelo, posee brazos con articulaciones prismáticas o rotacionales concurrentes.
4.5 Los principales parámetros que caracterizan a los robots industriales son:
(Alonso, 2004)
Número de grados de libertad.
Es el número total de grados de libertad de un robot, dado por la suma de g.d.l. de las
articulaciones que lo componen. Aunque la mayoría de las aplicaciones industriales
requieren 6 g.d.l., como las de soldadura, mecanizado y almacenamiento, otras más
complejas requieren un número mayor, tal es el caso de las labores de montaje.
Figura 5 Distintos grados de libertad de un brazo de robot.
Capacidad de posicionamiento del punto terminal.
Se concreta en tres magnitudes fundamentales: resolución espacial, precisión y
repetibilidad, que miden el grado de exactitud en la realización de los movimientos de un
manipulador al realizar una tarea programada.
9
Capacidad de carga.
Es el peso que puede transportar el elemento terminal del manipulador. Es una de las
características que más se tienen en cuenta en la selección de un robot dependiendo de la
tarea a la que se destine.
Velocidad.
Es la máxima velocidad que alcanzan el PT y las articulaciones.
Espacio de accesibilidad o espacio (volumen) de trabajo.
Es el conjunto de puntos del espacio accesibles al punto terminal, que depende de la
configuración geométrica del manipulador. Un punto del espacio se dice totalmente
accesible si el PT puede situarse en él en todas las orientaciones que permita la constitución
del manipulador y se dice parcialmente accesible si es accesible por el PT pero no en todas
las orientaciones posibles. En la figura inferior se aprecia el volumen de trabajo de robots
de distintas configuraciones.
Tabla 4 volumen de trabajo de robots de distintas configuraciones.
Configuración
geométrica
Estructura
cinemática
Espacio de
trabajo Ejemplo
cartesianos
cilíndrico
10
polar
esférico
SCARA
paralelo
11
Resolución, precisión y repetibilidad (Chinchilla)
Figura 6: Esta figura presenta gráficamente estos tres conceptos.
Las ventajas del robot frente a otras máquinas, en muchas de las aplicaciones actuales, se basan
además de en la flexibilidad y velocidad, en el bajo error de posicionamiento con el que realizan su
trabajo. Para la definición de este error es necesario tener en cuenta tres conceptos complementarios
entre sí, como son: la precisión, la repetibilidad y la resolución. De entre los tres, el dato
normalmente suministrado por los fabricantes es el de repetibilidad y éste es el utilizado a la hora de
seleccionar un robot u otro por su exactitud.
Resolución: Mínimo incremento que puede aceptar la unidad de control del robot. Su valor está
limitado por la resolución de los captadores de posición y convertidores A/D y D/A, por el número
de bits con www.infoPLC.net 3-7 Robótica General los que se realizan las operaciones aritméticas
en la CPU. y por los elementos motrices, si éstos son discretos (motores paso a paso, sistemas
neumáticos todo nada, etc.) o no.
Precisión: Distancia entre el punto programado (normalmente de manera textual) y el valor medio
de los puntos realmente alcanzados al repetir el movimiento varias veces con carga y temperatura
nominales. Su origen se debe a errores en la calibración del robot (punto de sincronismo por
ejemplo), deformaciones por origen térmico y dinámico, errores de redondeo en el cálculo de la
transformación cinemática (especialmente en las cercanías de puntos singulares), errores entre las
dimensiones reales y teóricas del robot, etc.
Repetibilidad: Radio de la esfera que abarca los puntos alcanzados por el robot tras suficientes
movimientos, al ordenarle ir al mismo punto de destino programado, con condiciones de carga,
temperatura, etc., iguales (normalmente se considera la banda que abarca el 99% de los puntos
12
respecto a la media.) El error de repetibilidad es debido fundamentalmente a problemas en el
sistema mecánico de transmisión como rozamientos, histéresis (holguras), zonas muertas
(backlash). El error de repetibilidad tiene especial importancia en aquellos robots que son
programados por aprendizaje, pues entonces no afectan los debidos a la resolución ni precisión. Los
valores normales de error de repetibilidad de robots industriales comerciales varían entre los ±2 y
±0,01 mm, llegando incluso a ±0,001mm.
Elemento terminal o actuador final:
Una herramienta especial que permite al robot de uso general realizar una aplicación particular, que
debe diseñarse específicamente para dicha aplicación: una herramienta de sujeción, de soldadura, de
pintura, etc. El punto más significativo del elemento terminal se denomina punto terminal (PT).
En el caso de una pinza, el punto terminal vendría a ser el centro de sujeción de la misma.
Ilustración 7 Punto terminal de un manipulador
4.6 Opciones de montaje del brazo
Suelo
Pared
Techo
4.7 Dispositivos de agarre y sujeción (R, 2012)
Conocidos como manos y que poseen la capacidad de sujetar, orientar y operar sobre las piezas
manipuladas.
Los elementos terminales pueden dividirse en dos categorías:
pinzas (gripper)
herramientas
Las pinzas se utilizan para tomar un objeto, normalmente la pieza de trabajo, y sujetarlo durante el
ciclo de trabajo del robot. Hay una diversidad de métodos de sujeción que pueden utilizarse, además
de los métodos mecánicos obvios de agarre de la pieza entre dos o más dedos. Estos métodos
suplementarios incluyen el empleo de casquillos de sujeción, imanes, ganchos, y cucharas.
13
Una herramienta se utiliza como actuador final en aplicaciones en donde se exija al robot realizar
alguna operación sobre la pieza de trabajo. Estas aplicaciones incluyen la soldadura por puntos, la
soldadura por arco, la pintura por pulverización y las operaciones de taladro. En cada caso, la
herramienta particular está unida a la muñeca del robot para realizar la operación.
4.8 Funciones (Chinchilla)
A modo de resumen se describen las distintas funciones que pueden ser ejecutadas por un robot :
• Manejo de materiales: Movimiento de materiales, paletizado, ordenamiento de materiales.
• Ensamblaje: Ensamblaje mecánico, ensamblaje electrónico.
• Inspección: Inspección de contacto, inspección sin contacto.
• Soldado: Soldadura al arco, soldado por puntos. • Corte : Oxicorte, corte por láser .
• Acabado: Soplado de aire, soplado de acabados sin aire. • Dispensador de adhesivos y selladores.
• Fundición: Preparación del molde, desmoldado, limpieza. • Maquinado.
14
4.9 Normas de seguridad
(ROBOTICA SEGURIDAD Y NORMATIVA, 2006)
Seguridad en instalaciones robotizadas
Las consideraciones sobre la seguridad del sistema robotizado cobran especial importancia
fundamentalmente por dos razones. En primer lugar, por el motivo intrínseco de que el robot, como
se considerara más adelante, posee mayor índice de riesgo a un accidente de otra máquina de
características similares. En segundo lugar, por un aspecto de aceptación social del robot dentro de
la fábrica, aceptación difícil por lo general hoy en día.
Causas de accidentes
Los tipos de accidentes causados por robots industriales, además de los ocasionados por causas
tradicionales (electrocución al instalar o reparar el equipo, quemaduras, etc.), son debidos a:
Colisión entre robots y hombre
Aplastamiento al quedar atrapado el hombre y algún elemento fijo
Proyección de de una pieza de material (metal fundido, corrosivo) Transportada por el
robot.
Establecidos los tipos principales de accidentes, es preciso localizar cuales son las causas que los
origina. Los accidentes provocados por los robots industriales se deben normalmente a:
Un mal funcionamiento del sistema de control (software, hardware, sistemas de potencia ).
Acceso indebido de personal a la zona de trabajo del robot.
Errores humanos de los operarios en las etapas de mantenimiento, programación, etc.
Roturas de partes mecánicas por corrección o fatiga.
Liberación de energía almacenada ( eléctrica, hidráulica, potencial, etc.).
Sobrecarga del robot (manejo de cargas excesivas).
Medio ambiente o herramienta peligrosa (láser, corte por chorro de agua, etc.).
15
Medidas de seguridad
Es importante considerar que según estudios realizados por el instituto de Investigaciones de
Seguridad en el Trabajo de Tokio, el 90% de los accidentes ocurren durante las operaciones de
mantenimiento, ajuste, programación, etc., mientras que solo el 10% ocurre durante el
funcionamiento normal de la línea.
En este sentido, se ha desarrollado la normativa europea EN 775, adoptada en España como
norma UNE-EN 775 de título "Robot manipuladores. Seguridad", que además de proporcionarles a
los diseñadores y fabricantes un marco de trabajo que les ayude a producir maquinas seguras en su
utilización, presenta una estrategia de trabajo para el desarrollo y selección de medidas de
seguridad. Esta estrategia comprende las siguientes consideraciones:
Determinación de los límites del sistema
Identificación y descripción de todos aquellos peligros que pueda generar la maquina
durante la fase de trabajo.
Definición del riesgo que produzca el accidente.
Comprobar que las medidas de seguridad son adecuadas.
En cuanto a la normativa legal relativa a la instalación y empleo de robots, ésta ha sido hasta
principios de los años noventa escasa. En la actualidad, la normativa más relevante existente al
respecto a nivel mundial es la siguiente:
Normativa legal ISO 1018: 1992
Esta norma data del año 1992 y fue realizada por el Organismo Internacional de Estandarización
(ISO-92)
Normativa americana ANSI/RIA R15.06-1992
Se trata de una normativa realizada por el Instituto Nacional de Normalización de Estados Unidos (
ANSI) (ANSI-92). También data del año 1992.
Normativa Europea EN 775 y española UNE-EN 775
El Comité Europeo de Normalización (CEN) aprobó en 1992 la normativa EN 775, adaptación de la
norma internacional ISO 10218:1992.
16
5. PROCEDIMIENTO
5.1 Sistema del robot (gmbh., 2011)
El sistema del robot está formado por los siguientes componentes:
Robot
Es el encargado de realizar todas las operaciones programadas, dispone de seis grados de
libertad, es decir, seis ejes numerados de A1 hasta A6
. Figura8 Robot
Cables de unión
Establecen la conexión entre el robot y la unidad de control (u.c.) del robot, a través de ellos viajan
todos los datos que deben transmitirse desde la u.c. al robot para su funcionamiento así como al
revés, del robot a la u.c.
Unidad de control del robot
Esta parte del conjunto actuaría como una CPU de un ordenador, la función de este dispositivo es
procesar la información procedente de la unidad manual de programación, ó KCP, y transmitirla al
robot a través de los cables de unión.
17
Figura 9 Unidad de control del robot
Conformación Interna: 1=Sección de potencia.
2= Drivers
3=Entradas y salidas
4= Baterías
5=Mainboard
Figura 10 Estructura interna del panel de control
18
KCP (unidad manual de programación)
El KCP (KUKA Control Panel) es la unidad manual de programación del sistema del robot. El KCP
contiene todas las funciones necesarias para el manejo y la programación del sistema del robot.
Figura 11 KPC
5.2 Partes principales
1 =Muñeca central
2= Brazo
3 =Brazo oscilante
4= Columna giratoria
5= Base del robot
6= Cables de conexión
19
Figura 12 Partes del Robot KUKA KR5
1) Muñeca: Esta parte está conformada por árboles concéntricos además de una brida y una brida
que realiza de acople.
2) Brazo: Está constituido por una unidad de accionamiento donde se encuentran los movimientos
de muñeca, brazo, muñeca central, accionamiento del eje principal A3, el Brazo de oscilación y el
Eje de giro 3.
3) Brazo de oscilación: Esta parte está formado por el Brazo de oscilación y el accionamiento del
eje principal A2 y del eje de giro 2.
4) Columna giratoria: Está compuesto por la base del robot, la columna giratoria, el engranaje
reductor especial, el accionamiento del eje principal A2.
5) Base del Robot: La base contiene las cajas de conexiones, el cuerpo de la base del robot, la
Cubierta A1, el Engranaje reductor especial, la Brida, los Taladros de ajuste la Brida de pie y los
taladros de fijación.
6) Caja de conexiones: En esta se encuentran cada una de las conexiones desde el KCP al brazo
robótico y los cables a los diferentes accionamientos
20
5.3 Características Técnicas (gmbh., 2011)
Grados de Libertad
La dirección del movimiento y la disposición de los ejes individuales se pueden observar
En la siguiente figura.
21
Figura 13 Grados de Libertad
Ángulos de trabajo
22
Motores de Accionamiento de los ejes
1= Motor de Accionamiento eje A1.
2 =Motor de Accionamiento eje A2.
3 =Motor de accionamiento eje A3.
4= Motores de Accionamiento ejes A4, A5, A6.
Figura14: Accionamientos de los ejes
23
5.4 Seguridades del robot KUKA
Campos y zonas de trabajo, protección y de peligro.-
Los campos de trabajo se deben reducir a la medida mínima posible necesaria. Un campo de
trabajo debe protegerse con dispositivos de seguridad.
Figura 15: Campos y zonas de trabajo del robot KUKA
1
Campo de trabajo
3
Carrera de detención
2
Manipulador
4
Zona de seguridad
En la zona de protección deben hallarse los dispositivos de protección (ejemplo.- puerta de
protección).
En una parada el manipulador y los ejes adicionales (opcional) frenan y se detienen en la zona de
peligro.
La zona de peligro está compuesta por el campo de trabajo y las carreras de detención del
manipulador y de los ejes adicionales (opcionales).
Causa de reacciones de parada.-
El robot industrial tiene reacciones de parada debido a operaciones realiza- das o como reacción
ante controles y mensajes de error. La siguiente tabla muestra reacciones de parada en función del
modo de servicio seleccionado.
STOP 0, STOP 1 y STOP 2 son definiciones de parada según DIN EN 60204-1:2006.
24
Tabla 5 Reacciones de parada
Causa T1, T2 AUT, AUT EXT Abrir la puerta de
protección - STOP 1
Pulsar PARADA DE
EMERGENCIA STOP 0 STOP 1
Quitar pulsador de
hombre muerto STOP 0 -
Soltar la tecla de
arranque STOP 2 -
Pulsar tecla "Accionamientos
DESC." STOP 0
Pulsar la tecla STOP STOP 2 Cambiar modo de servicio STOP 0 Error del codificador
(unión DSE-RDW abierta) STOP 0
Validación de marcha se
desactiva STOP 2
Desconectar la unidad de control
del robot
Corte de tensión
STOP 0
Funciones de seguridad.-
Elección de los modos de servicio(T1, T2, AUT y AUT EXT)
Protección del usuario (lo que es igual a la conexión del bloqueo con dispositivos seccionadores de protección)
Dispositivo local de PARADA DE EMERGENCIA ( o tecla de PARADA DE EMERGENCIA en el
KCP)
Dispositivo externo de PARADA DE EMERGENCIA
Pulsador de validación
Estos circuitos eléctricos cumplen los requisitos de la categoría 3 de la norma EN 954-1
Principales seguridades del KUKA KR5
Protección del operario.-
La entrada de protección del operario sirve para enclavar los dispositivos seccionadores de protección. En la entrada
bicanal pueden conectarse dispositivos de protección tales como puertas de protección. Si a esta entrada no se conecta
nada, no puede ejecutarse el modo de servicio automático. Para los modos de servicio de test Manual velocidad
reducida (T1) y Manual velocidad alta (T2), la protección del operario no se encuentra activada.
En caso de pérdida de señal durante el modo de servicio automático (ejemplo: se abrió la puerta de protección) el
manipulador y los ejes adicionales se detienen con un STOP 1. Cuando la señal se encuentra nuevamente presente en la
entrada, puede reanudarse el modo de servicio automático.
25
Dispositivos de parada de emergencia.-
El dispositivo de PARADA DE EMERGENCIA del robot industrial es el pulsador de PARADA DE
EMERGENCIA del KCP. El pulsador debe pulsarse en situaciones de peligro o en caso de emergencia.
Reacciones del robot industrial al pulsarse el pulsador de PARADA DE EMERGENCIA:
Modos de servicio Manual velocidad reducida (T1) y Manual velocidad alta (T2):
Los accionamientos se desconectan de inmediato. El manipulador y los ejes adicionales (opcionales) se detienen con un
STOP 0.
Modos de servicio automáticos (AUT y AUT EXT):
Los accionamientos se desconectan transcurrido 1sg. El manipulador y los ejes adicionales (opcionales) se detienen con
un STOP 1
Para poder seguir con el modo de servicio, debe desenclavarse el pulsador de PARADA DE EMERGENCIA por
medio de un giro y confirmar el mensaje de parada.
Figura 16 :Pulsador de parada de emergencia
Dispositivo externo de parada de emergencia.-
En todas las estaciones de operación que puedan accionar un movimiento del robot o crear una situación susceptible de
ser peligrosa, se debe disponer de dispositivos de PARADA DE EMERGENCIA. El integrador de sistemas debe velar
por ello.
Como mínimo debe haber instalado un dispositivo externo de PARADA DE EMERGENCIA. Ello garantiza que se
puede contar con un dispositivo de PARADA DE EMERGENCIA aun estando la KCP conectada.
Pulsador de hombre muerto.-
Los interruptores de confirmación del robot industrial se encuentran en el KCP.
En la KCP se encuentran instalados 3 interruptores de confirmación. Los interruptores de confirmación tienen 3
posiciones:
No pulsado (kuka desactivado)
Posición intermedia (kuka activado)
Pulsado a fondo (kuka desactivado)
26
En los modos de test, el manipulador sólo puede ser desplazado cuando el interruptor de confirmación se encuentra en la
posición intermedia. Al soltar o pulsar completamente (posición de pánico) el interruptor de confirmación, los
accionamientos se desconectan de inmediato y el manipulador se detiene con STOP 0.
Figura 17: Pulsadores de hombre muerto en el KCP
Protecciones o seguridades adicionales del KUKA KR5
Modo tecleado.-
En los modos de servicio Manual Velocidad reducida (T1) y Manual Velocidad alta (T2) la unidad de control del robot
sólo puede ejecutar un programa en el modo tecleado. Esto significa que, para ejecutar un programa, deben mantenerse
pulsados un interruptor de confirmación y la tecla de arranque.
Al soltar o pulsar completamente (posición de pánico) el interruptor de confirmación, los accionamientos se
desconectan de inmediato y el manipulador y los ejes adicionales (opcionales) se detienen con un STOP 0.
Al soltar la tecla de arranque el robot industrial se detiene con un STOP 2.
Finales de carrera software.-
Los campos de todos los ejes del manipulador y de posicionamiento se encuentran limitados por medio de límites de
carrera software ajustables. Estos límites de carrera software sirven a efectos de protección de la máquina y deben ser
ajustados de modo tal que el manipulador/posicionador no pueda chocar contra los topes finales mecánicos. Los límites
de carrera software se ajustan durante la puesta en servicio de un robot industrial.
Dispositivos de seguridad externos.-
Los dispositivos de seguridad externos se encargan de impedir el acceso de personas a la zona de peligro del
manipulador.
Los dispositivos de seguridad seccionadores deben cumplir los siguientes requisitos
Deben cumplir los requisitos de la norma EN 953.
Impiden el acceso de personas en la zona de peligro y no pueden salvarse fácilmente.
Están bien fijados y resisten las fuerzas mecánicas previsibles provenientes del servicio y del entorno.
No suponen ellos mismos ningún peligro por ellos mismos ni pueden causar ninguno.
27
Respetar la distancia mínima prescrita a la zona de peligro.
Medidas de seguridad
kcp.-
El usuario debe asegurarse de que el robot industrial con el KCP sólo los ma- nejen las personas
autorizadas para ello.
Si en una instalación se encuentran varios KCP, debe tenerse cuidado que cada KCP esté asignado
de forma unívoca al robot industrial pertinente. No deben producirse confusiones en las conexiones.
Teclado externo, ratón externo.-
Sólo se debe utilizar un teclado externo y/o un ratón externo si se cumplen los requisitos siguientes:
Se ejecutan trabajos de puesta en servicio o mantenimiento.
Los accionamientos están desconectados.
En la zona de peligro no se halla ninguna persona.
No se puede utilizar el KCP si se encuentra conectado un teclado y/o ratón externos.
Después de terminar los trabajos de puesta en servicio o los trabajos de mantenimiento al conectar
el KCP, se deben retirar el teclado y/o el ratón externos.
Fallos.-
En caso de avería en el robot industrial se debe proceder del modo siguiente:
Desconectar la unidad de control del robot y asegurarla contra una puesta en servicio
indebida (ejemplo: con un candado).
Avisar del estado de fallo mediante un cartel con la indicación correspondiente.
Llevar un registro de los fallos ocurridos.
Subsanar el fallo y verificar el funcionamiento.
6. ANALISIS DE RESULTADOS (R.GONZÁLES R. , 2004)
6.1 Análisis de la estructura interna del brazo robótico
Figura 18: Estructura Interna
28
Transmisiones
Son las encargadas, como su propio nombre indica, de transmitir a los ejes los movimientos y la
fuerza generada en los accionamientos.
Otra de sus funciones es la de convertir el movimiento rotativo de un motor eléctrico en un
movimiento lineal del eje (p.e. husillo), o bien trasformar el movimiento lineal de un cilindro el giro
de un eje de un robot hidráulico. En pocas palabras, transformar los movimientos rotativo en lineal
y viceversa.
Por último, las transmisiones también son las encargadas de reducir la velocidad de los motores con
objetivo de poder obtener de éllos el mayor par-motor posible con el menor tamaño. En cualquier
caso, un sistema de transmisión debe cumplir los siguientes requisitos: · Poco tamaño y poco peso,
para no desperdiciar energía del robot para moverse a sí mismo. · Alta precisión para que el
posicionamiento de la herramienta siempre sea exacto. Lo cual se consigue evitando las holguras en
cualquiera de sus elementos. · Larga vida de funcionamiento continua y mantenimiento mínimo.
Figura 19: Transmisión
Reductor entre el cuerpo y el brazo
Reductor Harmonic-Drive Este tipo de reductores, desarrollados por la NASA para sus vehículos
lunares, se caracterizan por su poco peso, alta precisión (pocas holguras), elevado grado de
reducción de revoluciones, de hasta 320:1, en un espacio muy pequeño y compacto y su larga
duración.
29
Figura 20 Reductor Harmonic drive
Reductor Cicloidal
El corazón del reductor cicloidal es su leva excéntrica. La leva es la única parte interna del reductor
que se mueve a la misma velocidad que el eje de entrada. El movimiento excéntrico de la leva hace
que el disco gire por la circunferencia interna del anillo. A diferencia de los engranajes
convencionales el disco cicloide tiene lóbulos y no dientes. Los discos cicloidales transmiten la
fuerza por rotación y no por el esfuerzo cortante como en los dientes normales. Siempre habrá un
perno de más que el número de lóbulos de los discos; eso permite que el movimiento de rotación del
disco, por consecuencia, quede reducido. Cuando el disco gira en un sentido, dentro del anillo
estacionario, es porque la leva lo hace en sentido contrario, avanzando un perno por cada vuelta de
la leva excéntrica. En la mayoría de las unidades la relación de reducción es igual al número de
lóbulos del disco. En todo instante, un tercio de todos los lóbulos está en contacto con los pernos
repartiéndose así el esfuerzo total.
6.2 Ventajas que presentan los robots KUKA KR5 (gmbh., 2011)
AHORRO DE ESPACIO. Sus dimensiones compactas reducen la superficie necesaria para
su colocación.
LARGA VIDA UTIL Y MÍNIMO MANTENIMIENTO. El robot posee la máxima vida útil
de su clase, de 40 000 h de producción asegurada, y los más largos intervalos de
mantenimiento, superiores a 20 000 h, con lo que logra una producción sin interrupciones.
FLEXIBILI DAD La muñeca del robot estándar hace que no se limite únicamente a
aplicaciones de gas inerte, sino que permite su uso en múltiples tareas.
PESO LIGERO. El reducido peso facilita el transporte y el montaje.
PRODUCTIVIDAD. El ajuste automatizado mediante comparador electrónico garantiza
una rápida disponibilidad, incluso después de una avería.
CAPACIDAD DE AMPLIACIÓN. El robot puede operar también sobre una unidad lineal,
pudiendo utilizarse para piezas grandes.
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6.3 Señales de seguridad laboratorio de Robótica Industrial
Mantenerse fuera de la zona de trabajo del robot.
Figura 21: zona de seguridad
Se debe evitar el contacto con los motores porque alcanzan altas temperaturas al momento
del funcionamiento
Figura22 : Motores
Prestar atención a las señaléticas de seguridad existentes en el laboratorio
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Figura23: Señalética de seguridad
6.4 Accesorios existentes en el laboratorio de Robótica Industrial
Tabla 6: Accesorios de Laboratorio
Accesorio Características Detalles
Cabezal fresador El cabezal fresador junto al brazo robótico realiza
las trayectorias de fresado y se obtenga de esta
manera realizar piezas o réplicas en 3D.
Pinza de carrera corta H1 Pinza neumática de 2 mordazas de acción paralela
auto entrante (serie DH)
Accionamiento de doble efecto con muelles
opcionales (en cierre o en apertura).
Carrera corta. Posibilidad de fijación frontal
mediante tornillos pasantes (2)
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Ventosa GSW-V Peso = 0.28 Kg
Peso recomendado de la pieza = 4.9 Kg
Fuerza de succion = 980 N
Max velocidad admisible = 201/min
Presión nominal de funcionamiento = 6 bar
Presión nominal de aire comprimido = 300 l/min
Caudal nominal de aire comprimido = 4/8 bar
Presión operacional de aire comprimido
min/max = 220 l/min
Min caudal de aire comprimido = 40 bar
Antorcha para soldadura La mayoría de las antorchas permiten manejar
electrodos de distintos tamaños para un intervalo
dado de boquillas. En función de la corriente
máxima de trabajo las antorchas podrán ser
refrigerados con agua o con aire, estas últimas
eliminan el calor por medio del gas de protección.
Pinza dos dedos Carrera por garra= 30 mm
Fuerza de cierre= 630 N
Fuerza de apertura=570 N
Fuerza de agarre mínima por resorte = 40 N
Peso propio = 2.65 Kg
Peso recomendado de la pieza = 3.15 Kg
Consumo de fluido por carrera doble = 95 cm3
Presión nominal = 6 bar
Presión mínima = 2 bar
Presión máxima = 8 bar
Tiempo de cierre = 0.3 s
Tiempo de apertura= 0.3 s
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7. CONCLUSIONES
Se logró comprobar los 6 grados de libertad existentes en el brazo robótico KUKA KR5 Y
KR16.
Se analizó el manual de seguridades logrando conocer las zonas de seguridad q existe en el
área de montaje del brazo robótico.
La Forma de instalación o montaje de los brazos dependerán de la aplicación teniendo en
cuenta los parámetros básicos del brazo a instalar, el peso del brazo como la carga a
manejar.
Se identificó las características de los accesorios para los brazos robóticos KUKA
existentes en el laboratorio.
8. RECOMENDACIONES
Se recomienda tener en cuenta cada una de las advertencias q nos da el software al
momento de la manipulación del brazo Robótico.
Se recomienda tener una correcta calibración de los ejes ya que un eje descalibrado
ocasionaría la desconfiguración total de los ejes del brazo robótico.
Tomar en cuenta todas las normas de seguridad del laboratorio para no tener algún
accidente no deseado con los equipos.
9. BIBLIOGRAFÍA
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