Desarrollo de una metodología predictiva de precisión y acabado superficial aplicada al mecanizado robotizado.

Format:

Book

Author/Creator:

Iglesias Sánchez, Iván.

Contributor:

Sebastián Pérez, Miguel Ángel.

Language:

Spanish

Physical Description:

1 online resource (103 pages)

Place of Publication:

Madrid : D - UNED - Universidad Nacional de Educación a Distancia, 2015.

Contents:

DESARROLLO DE UNA METODOLOGÍA PREDICTIVA DE PRECISION Y ACABADO (...)

PÁGINA LEGAL

AGRADECIMIENTOS

RESUMEN

ÍNDICE DE CONTENIDOS

I. INTRODUCCIÓN

II. OBJETIVOS, ALCANCE E INNOVACIONES

III. ESQUEMA ORGANIZATIVO DE LA TESIS

CAPÍTULO I: ANÁLISIS DEL ESTADO DEL ARTE DE SISTEMAS

1. Introducción al mecanizado robotizado

2. Estado del arte de mecanizado robotizado e industria

2.1. Aplicaciones en materiales plásticos

2.2. Aplicaciones en yeso

2.3. Aplicaciones en madera

2.4. Aplicaciones en aluminio

3. Análisis de la robótica actual en el mecanizado de materiales blandos

4. Limitaciones actuales del mecanizado robotizado

4.1. Expectativas de utilización del mecanizado robotizado

4.2. Conclusiones

5. Avance del estado de la ciencia y la técnica mediante la investigación propuesta

CAPÍTULO II: DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA PREDICTIVA DE APLICACIÓN AL MECANIZADO ROBOTIZADO

1. Desarrollo del modelo de interacción entre la mecánica del robot y el proceso de corte

1.1. Modelo representativo de la mecánica del robot

1.1.1. Modelo extendido de la cinemática y dinámica del robot

1.1.2. Modelo reducido equivalente de la mecánica del robot

1.1.3. Modelado de las fuerzas de corte

1.2. Procedimiento para determinar las matrices derigidez y amortiguamiento

1.3. Procedimiento para monitorización

1.3.1. Sensorización de las vibraciones

1.3.2. Sensorización de los esfuerzos sobre el robot

1.3.3. Monitorización de esfuerzos durante el mecanizado

2. Desarrollo de la metodología predictiva aplicada al mecanizado robotizado

3. Desarrollo de la celda experimental

3.1. Diseño, desarrollo e integración del sistema prototipo

3.1.1. Selección del robot industrial

3.1.2. Selección del electrohusillo de mecanizado

3.1.3. Integración de la celda experimental.

3.2. Método calibración de TCP robot y wobj mesa

CAPÍTULO III: VALIDACIÓN DE LA METODOLOGÍA DESARROLLADA

4. Validación del método de calibración de la celda

4.1. Diseño de la pieza de prueba y material

4.2. Herramientas de corte utilizadas

4.3. Estrategias de corte y programación CAM

4.3.1. Contorneado común

4.3.2. Contorneado discontinuo

4.4. Simulación de las trayectorias

4.4.1. Método 1: Contorneado común

4.4.2. Método 2: Contorneado discontinuo

4.4.3. Método 3: Contorneado continuo coordinando robot y mesa

4.5. Prueba de mecanizado

4.6. Mediciones

5. Caracterización de la celda experimental

5.1. Definición de la trayectoria de corte

5.2. Determinación de las matrices de rigidez y amortiguamiento

5.2.1. Ensayo de impacto y análisis modal.

6. Validación del modelo reducido equivalente

7. Validación del modelo de interacción entre la mecánica del robot

7.1. Comparativa resultados

7.2. Conclusiones del modelo

8. Optimización experimental de los parámetros del proceso

8.1. Descripción de los ensayos

8.2. Comparativa resultados

9. Extensión del modelo de interacción a operaciones de planeado

9.1. Descripción del ensayo

9.2. Mediciones

10. Conclusiones y transferencia de resultados

CAPÍTULO IV: APORTACIONES Y LÍNEAS FUTURAS DE TRABAJO

CAPÍTULO V: BIBLIOGRAFÍA

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1.1 Perspectiva de aplicacion de robots para operaciones de mecanizado en diferrentes

Ilustración 1.2 Comparación entre complejidad y tamaño de la pieza

Ilustración 1.3 Comparación cualitativa de los 9 sistemas

Ilustración 1.4 Principales caracteristicas de los sistemas estudiados

Ilustración 1.5 Esquema de instalación

Ilustración 1.6 Resumen del Procedimiento

Ilustración 1.7 Detalle proceso de desbastado del material sobrante.

Ilustración 1.8 Herramienta montada en el brazo robotizado

Ilustración 1.9 Cabina de mecanizado

Ilustración 1.10 Detalle del end-effector

Ilustración 1.11 Fuerzas y geometría de la herramienta

Ilustración 1.12 Equipo para mecanizado de madera

Ilustración 1.13 Furniture chattering tool unit

Ilustración 2.14 Modelo Interación mecánica robot(A) y fuerzas de corte(B)

Ilustración 2.15 Modelado del Robot con la inclinación en los ejes virtuales

Ilustración 2.16 Representación simplificada del robot ABB IRB 6660

Ilustración 2.17. Modelado de holgurasen engranajes

Ilustración 2.18 Representación analogica del robot ABB IRB 6660

Ilustración 2.19 Representacion del sistema cartesiano en TCP del robot

Ilustración 2.20 Representación analógica del robot ABB IRB 6660

Ilustración 2.21 Representacion analogica del robot ABB IRB 6660

Ilustración 2.22 Rigidez global para una direccion.

Ilustración 2.23 Discretización de la geometria de la viruta.

Ilustración 2.24 Cálculo del espesor de viruta h(φ,z).

Ilustración 2.25 Cutting force calculation

Ilustración 2.26 Esquema y formulación básica del procedimiento

Ilustración 2.27 Grafica de posición lineal frente a tiempo de estabilización

Ilustración 2.28 Imagen y especificaciones del compensador

Ilustración 2.29 Montaje del equipo

Ilustración 2.30 Esquema Acelerómetro

Ilustración 2.31 Montaje rela del prototipo.

Ilustración 2.32 Tarjeta de adquisición de datos.

Ilustración 2.33 Interface del sistema medición de fuerza

Ilustración 2.34 Interface del software NI-DAQmx

Ilustración 2.35 Disposición robot y mesa rotativa

Ilustración 2.36 Disposición robot y mesa rotativa

Ilustración 2.37 Electrohusillo y datos de peso, CG G y TCP virtual

Ilustración 2.38 Robot IRB 6660- 205/1.9

Ilustración 2.39 Área trabajo del robot IRB 6660- 205/1.9.

Ilustración 2.40 Caracteristica de movimiento del robot según ISO

Ilustración 2.41 Carga máxima admitida según posición de CG del caabezal de mecanizado

Ilustración 2.42 Mesa rotativa MTC 2000

Ilustración 2.43 Controladora IRC5

Ilustración 2.44 Electrohusillo PERON SPEED PS TCV 1 SP

Ilustración 2.45 Configuración de los elementos del armario de control electrohusillo

Ilustración 2.46 Estructura del armario de control electrohusillo

Ilustración 2.47 Montaje real del prototipo

Ilustración 2.48 Orientación inicial de los planos Robot/Mesa.

Ilustración 2.49 Calibración eje "XY" en torno a "Z"

Ilustración 2.50 Calibración eje "X" en torno a "Y

Ilustración 2.51 Calibración eje "Y" en torno a "X

Ilustración 2.52 Wobj de la mesa

Ilustración 2.53 Esquema plano calibrado/reloj comparador

Ilustración 2.54 Posición del eje Z del TCP husillo respecto al eje Z de la mesa

Ilustración 2.55 Altura plano XY husillo respecto al XY mesa

Ilustración 3.56 Lectura de encóders robot y espectro de frecuencias error en trayectoria.

Ilustración 3.57 Diseño CAD de la pieza de pruebas

Ilustración 3.58 Posicionado del material en la mordaza.

Ilustración 3.59 Estrategia de contorneado en una trayectoria.

Ilustración 3.60 Simulacion de la estrategia

Ilustración 3.61 Estrategia de contorneado en cuatro trayectorias.

Ilustración 3.62 Simulación de la estrategia.

Ilustración 3.63 Simulación del método 1.

Ilustración 3.64 Simulación del método 2.

Ilustración 3.65 Simulación del método 3.

Ilustración 3.66 Posicionado de la mordaza y pieza.

Ilustración 3.67 Pieza método 1.

Ilustración 3.68 Pieza método 2.

Ilustración 3.69 Pieza del método 3, Move C.

Ilustración 3.70 Pieza método 3, Move L Z fine.

Ilustración 3.71 Selección de la operación de ensayo.

Ilustración 3.72 Trayectoria programada y distancia entre puntos de trayectoria.

Ilustración 3.73 Mecanizado de la ranura.

Ilustración 3.74 Representación de los tipos de amortiguamientos.

Ilustración 3.75 FRF medidas para dos configuración 666027.

Ilustración 3.76 Probetas mecanizadas en Aluminio y PUR.

Ilustración 3.77 Vista isométrica superponiendo mediciones en Aluminio y PUR.

Ilustración 3.78 Vista lateral superponiendo mediciones en Aluminio y PUR.

Ilustración 3.79 Vista frontal superponiendo mediciones en Aluminio y PUR.

Ilustración 3.80 Vista superior superponiendo mediciones en Aluminio y PUR.

Ilustración 3.81 Vista superior ampliada superponiendo en Aluminio y PUR.

Ilustración 3.82 Esfuerzos y potencia consumida en Aluminio.

Ilustración 3.83 Aceleraciones registradas en Aluminio.

Ilustración 3.84 Aceleraciones registradas en Aluminio entrada herramienta.

Ilustración 3.85 FFT en RMS en Aluminio.

Ilustración 3.86 FFT en PEAK en Aluminio.

Ilustración 3.87 Esfuerzos y potencia consumida en PUR.

Ilustración 3.88 Aceleraciones registradas en PUR.

Ilustración 3.89 Aceleraciones registradas en PUR entrada herramienta.

Ilustración 3.90 FFT en RMS en PUR.

Ilustración 3.91 FFT en PEAK en PUR.

Ilustración 3.92 Posiciones y trayectorias de corte.

Ilustración 3.93 Orientación del vector fuerza.

Ilustración 3.94 Ejecución de las pruebas de mecnizado.

Ilustración 3.95 Programación y Simulación de las trayectorias en MASTERCAM.

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1.1.Productos y operaciones de mecanizado empleadas en diferentes sectores.

Tab. 1.1 Procesos y productos desarrollados en distintos sectores.

Tabla 1.2 Barreras tecnicas según el componente del sistema

Tabla 1.3 Robots desarrollados por los principales fabricantes

Tabla 2.4 Caracteristicas fisicas de la célula de carga.

Tabla 2.5 Resultados de las orientaciones en torno al eje "Y.

Notes:

Description based on publisher supplied metadata and other sources.

OCLC:

966514902