PRACTICA Nº 1 PARTES PRINCIPALES, CARÁCTERÍSTICAS TÉCNICAS, ACCESORIOS Y SEGURIDADES DEL BRAZO ROBÓTICO KUKA KR16-KR5 ARC
1.
OBJETIVOS Reconocer las principales partes del Robot KUKA KR16. Identificar y describir las principales partes del Robot KUKA KR16. Investigar y analizar las características técnicas del brazo robótico KUKA mediante la utilización de los manuales para no sobrepasar los parámetros establecidos por el fabricante Describir los principales accesorios del Robot Kuka. Describir los softwares que puede utilizar los Robots Kuka. Conocer las principales aplicaciones de los accesorios de los Robots Kuka. Conocer las principales aplicaciones de los softwares de los Robots Kuka. Identificar las principales seguridades que tiene el robot Kuka. Conocer acerca de las seguridades tanto del robot como del operario que rigen para la correcta utilización del robot Kuka.
2.
MATERIALES Y EQUIPOS Brazo robótico KUKA KR16 Datasheet de brazo robótico KUKA KR16 Manual de operación y seguridad Accesorios del brazo robótico KUKA KR16
3.
MARCO TEÓRICO: 3.1.Qué es un brazo robótico?
Mecánicamente, un brazo robótico está diseñado para alcanzar un lugar específico localizado dentro de su volumen de trabajo representado por una esfera de influencia, el cual se determina de acuerdo con los grados de libertad que posea: de acuerdo con estos grados de libertad se pueden generar una serie de combinaciones de movimientos con el fin de posicionar su efecto final en el lugar que necesita alcanzar.
Ilustración 1. Brazo robótico KUKA
3.2. Partes
La configuración de la estructura mecánica de los robots industriales no busca una réplica humana, sino funcional. Está formado por: 1.
Manipulador
2.
Cables
3.
Unidad de control o controlador
4.
Unidad de programación
5.
Otros dispositivos.
3.3. Componentes
El componente principal lo constituye el manipulador, el cual consta de varias articulaciones
Ilustración 2. Componentes de un brazo robótico
y sus elementos.
Las partes que conforman el manipulador reciben los nombres de: cuerpo, brazo, muñeca y efector final (Fig. 3 y 4). Al efector final se le conoce comúnmente como sujetador o gripper.
Ilustración 3. Analogía del brazo robótico con el cuerpo humano
Ilustración 4. Partes del brazo robótico
Cada articulación provee al robot como mínimo un "grado de libertad" . En otras palabras, las articulaciones permiten al manipulador realizar movimientos (Fig. 5): Lineales que pueden ser horizontales o verticales. Por articulación. (En los dos casos la línea roja representa la trayectoria seguida por el robot).
Ilustración 5. Movimientos del Robot
Además del manipulador, los otros elementos que forman parte del robot son un controlador, mecanismos de entrada y salida de datos; y dispositivos especiales. El controlador del robot (Fig. 5), como su nombre lo indica, es el que controla cada uno de los movimientos del manipulador y guarda sus posiciones. El controlador recibe y envía señales a otras Máquinas-herramientas (por medio de señales de entrada/salida) y almacena programas. Los mecanismos de entrada y salida, más comunes son: teclado, monitor y caja de comandos llamada "teach pendant" (Fig. 6).
Ilustración 6. Teach pendant
En la figura 5 puede verse un controlador (computer module) que envía señales a los motores de cada uno de los ejes del robot, la caja de comandos ("teach pendant") la cual sirve para enseñarle las posiciones al manipulador del robot.
Ilustración 7. Teach Pendat para Robot industrial
La figura 7 muestra un "teach pendat" para un tipo de robot industrial. Los dispositivos de entrada y salida permiten introducir y, a su vez, ver los datos del controlador. Para enviar instrucciones al controlador y para editar los programas del control,
comúnmente se utiliza una computadora adicional (Fig. 7). Es necesario aclarar que algunos robots únicamente poseen uno de estos componentes. En estos casos, uno de los componentes
Ilustración 8. Componentes del Robot
de entrada y salida permite la realización de todas las funciones. 3.3.1. Manipulador
Mecánicamente, es el componente principal. Está formado por una serie de elementos estructurales sólidos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos. Las partes que conforman el manipulador reciben, entre otros, los nombres de: Cuerpo Brazo Muñeca Efector final (conocido comúnmente como sejetador o gripper) Sin embargo, dependiendo de la estructura del manipulador, éste puede estar formado por otras articulaciones adicionales, tal es el caso del manipulador KUKA que tiene las siguientes articulaciones: 1. Brazo 2. Muñeca central 3. Brazo de oscilación 4. Columna giratoria 5. Base
Ilustración 9. Componentes principales del robot.
Muñeca: conformada por Árboles concéntricos una Brida y una Brida de acople. Brazo: constituido por una unidad de accionamiento de la muñeca, un Brazo, Una Muñeca central, el Accionamiento del eje principal A3, el Brazo de oscilación y el Eje de giro 3. Brazo de oscilación: está formado por el Brazo de oscilación, el accionamiento del eje
principal A2 y del eje de giro 2. Columna giratoria: compuesto por la base del robot, la columna giratoria, el engranaje reductor especial, el accionamiento del eje principal A2. Base del Robot: aquí se encuentran 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. 3.3.2. Controlador
Es el cerebro del robot industrial, éste puede ser desde un autómata programable (PLC) para los menos avanzados; hasta un mini ordenador numérico o microprocesador, para los más avanzados. Este componente regula cada uno de los movimientos del manipulador, las acciones, cálculos y procesado de la información. El controlador recibe y envía señales a otras máquinas-herramientas y almacena programas. Existen varios grados de control que son función del tipo de parámetros que se regulan, lo que da lugar a los siguientes tipos de controladores: de posición, cinemático, dinámico y adaptivo. El cerebro, es el que tiene el papel principal, contiene en sus memorias: Un modelo de robot físico: Las señales de excitación de los accionadores y los desplazamientos que son consecuencia de ellas.
Un modelo del entorno: Descripción de lo que se encuentra en el espacio que puede alcanzar. Programas: Permite comprender las tareas que se le pide que realice. Algoritmos de control. 3.3.3. Otr os Disposit ivos 3.3.3.1.
Dispositi vos de entrada y sali da de datos
Los más comunes son. Teclado (unidad de programación), monitor y caja de comandos (algunos robots únicamente poseen uno de estos componentes). Los dispositivos de entrada y salida permiten introducir y, a su vez, ver los datos del controlador. 3.3.3.2.
Dispositi vos especiales
Entre éstos se encuentran: El sistema sensorial Sensores de visión, tacto, movimiento, etc. Sistemas mecánicos: Ejes que facilitan el movimiento transversal del manipulador. Estaciones de ensamblaje, que son utilizadas para sujetar las distintas piezas de trabajo. Cada articulación del manipulador provee al robot al menos un “grado de libertad”, en
otras palabras, las articulaciones permiten al manipulador realizar: Movimientos Lineales, que pueden ser horizontales o verticales. Movimientos angulares. 3.4.Especif icaciones E special es:
La selección del robot más idóneo debe hacerse valorando una gran variedad de características, siendo este un proceso de difícil sistematización. Sin embargo, en general puede ser suficiente con considerar un conjunto limitado. 3.5.Grados de libertad:
Rotación: determina la rotación máxima del brazo en grados (máximo 360 grados) Vertical: utiliza un transportador de ángulos para medir el margen de movimiento en grados del brazo
(de arriba hacia abajo), utiliza una regla para medir el margen de movimiento entre el punto más bajo y más alto que puede ser alcanzado por el extremo del brazo. 3.6. Car acterísticas Té cnicas
Alcance Horizontal: Mide la distancia (fija) de alcance horizontal entre la base del robot y el extremo del brazo. Mide el ancho máximo de los “dedos” o mandíbulas cuando Tamaño de la Pinza:abiertas están completamente (Anonimo, 2008). Peso Manipulable: Utiliza una serie de pesos pequeños para determinar cuál es el peso máximo aproximado que es capaz de manejar el brazo sin quedar bloqueado Área de Trabajo Barrida: El área barrida por el brazo manipulador cuando trabaja puede ser de tres tipos: Rectangular, Esférica (semiesférica) y Cilíndrica. Resolución, precisión y repetitividad: Si comparamos la manipulación de piezas de trabajo con la manipulación de herramientas por el robot industrial, se puede observar generalmente que la manipulación de piezas es relativamente más simple. EL robot necesita para ello "solamente" un sistema de pinzas y la capacidad de posicionar rápidamente, y a ser posible con elevada precisión, y repetidas veces (repetitividad)
Ilustración 10. Grafica explicativa de resolución, precisión y repetividad
Capacidad de carga: La herramienta o la pinza con las piezas de trabajo, constituyen la carga a manipular por el robot. La carga nominal, también llamada peso de manipulación, es por ejemplo de 15 kg en el robot VKR15 de KUKA. La carga nominal de un robot que manipula herramientas se compone solamente de lo que pese dicha herramienta. En manipulación de piezas sin embargo, la carga nominal está compuesta por el peso de la pinza más el peso de la pieza. Se les pueden colocar una carga adicional encima del antebrazo.
Ilustración 11. Carga máxima de un KUKA
Cargas por Oscilación Tabla 1. Cargas por Oscilación.
Temperatura ambiental Tabla 2. Temperatura ambiental
Datos básicos de los KUKA KR 5 Arc: Tabla 3. Características básicas del robot KUKA KR5 Arc.
Consideraciones ambientales Tabla 4. Consideraciones ambientales
Cables de unión (kuka-robotics, 2010):
Tabla 5. Cables de unión.
Datos de ejes Tabla 6. Datos de ejes.
Direcciones de los ejes
Ilustración 12. Ejes en un brazo robótico.
Ilustración 13. Dimensiones del KUKA.
Características técnicas básicas del KUKA KR16L Tabla 7. Características básicas del robot KUKA KR16.
4. DESARROLLO: EL ROBOT Y SU FUNCIONAMIENTO Un robot operacional puede estar constituido por cuatro entidades unidas entre sí 1:
1. Sistema mecánico articulado dotado de sus motores (eléctricos, hidráulicos o neumáticos) que arrastran a las articulaciones del robot mediante las transmisiones (cables, cintas, correas con muescas). Para conocer en todo instante la posición de las articulaciones se 1
(Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Zaragoza)
recurre a los captadores (codificadores ópticos) que se denominan propioceptivos. Estos dan el valor a las articulaciones, que no es más que la configuración o el estado del robot.
2. El entorno es el universo en que está sumergida la primera entidad. Si los robots están sobre un puesto fijo se reduce al espacio alcanzable por el robot. Existe interacción entre la parte física y el entorno. Mediante los captadores exteroceptivos (cámaras, detectores de fuerzas, detectores de proximidad, captadores táctiles) se toman informaciones sobre el entorno.
3. Las tareas a realizar es el trabajo que se desea que haga el robot. La descripción de estas tareas se hace mediante lenguajes que pueden ser a través de los gestos, en el que se le enseña al robot lo que se debe hacer; orales, se le habla; por escrito en el que se le escriben las instrucciones en un lenguaje compatible con el robot.
4. El cerebro del robot es el órgano de tratamiento de la información. Este puede ser desde un autómata programable para los menos avanzados hasta un miniordenor numérico o microprocesador para los más avanzados. El cerebro, es el que tiene el papel principal, contiene en sus memorias: - Un modelo del robot físico: las señales de excitación de los accionadores y los desplazamientos que son consecuencia de ellas. - Un modelo del entorno: descripción de lo que se encuentra en el espacio que puede alcanzar. - Programas: permite comprender las tareas que se le pide que realice. Algoritmos de control.
VISTA GENERAL DEL SISTEMA DEL ROBOT El sistema del robot está formado por los siguientes componentes: Robot Unidad de control del robot Unidad manual de programación KCP
Cables de unión Software Accesorios.
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.
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.
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.
Ilustración 14. Esquemático del Robot KUKA KR16
Nomenclatura: 1) Manipulador 2) Cables de conexión 3) Control del robot 4) Consola portátil KCP
PARTES BÁSICAS DEL ROBOT
Ilustración 15: Partes Básicas del Robot KUKA KR16.
1) M uñ eca: 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 girato ri a: 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) Caj a de conexion es: En esta se encuentran cada una de las conexiones desde el KCP al brazo robótico y los cables a los diferentes accionamientos eca: Son servomotores sin escobillas 7) Unidades de accionamiento de los ejes de la muñ que tiene un freno monodisco de imán permanente
8) M otor de ac cionami ento del eje A3: nos permite realizar el movimiento del brazo 9) M otor de accion amiento de l eje A1: nos permite la rotación te todo el brazo robótico con respecto a la base
10) M otor de ac cionami ento del eje A2: Este ayuda al movimiento del brazo oscilatorio Cada uno de los motores de los accionamientos de los ejes posee caja reductora para poder realizar el giro deseado
CONTROLADOR
Ilustración 16: Panel de Control Robot KUKA KR16.
1) Unidad de alimentación. Control de PC 3 KCP control de acoplamiento y los elementos del indicador (opcional)(3) VKCP. 2) Placa de montaje de los componentes de cliente. 3) Lógica de seguridad (ESC). 4) KCP acoplador de la tarjeta (opcional). 5) Panel de conexión.
GRADOS DE LIBERTAD
Ilustración 17: Grados de libertad Robot KUKA KR16.
Ejes
principales:
Del 1 hasta el
3. Ejes de la muñ eca: Del 4 hasta el 6.
A4: eje de desviación A5: eje de elevación A6: Eje de rotación DENOMINACIÓN
CARACTERISTICAS TÉCNICAS DE UN BRAZO ROBÓTICO KUKA KR5 Y KR16 ARC
VENTAJAS QUE PRESENTAN LOS ROBOTS KUKA KR5 Y KR16 KR16 RAPIDEZ. Al disponer de mayor potencia de accionamiento en los ejes principales (ejes 1-3), el modelo de alta velocidad del KR 16-2 S alcanza unos ciclos de recogida un 18 % más breve. FLEXIBILIDAD. Al poderse colocar de distintas formas, le permite adaptarse óptimamente a la aplicación, así como al espacio disponible. OPTIMIZACIÓN DEL ESPACIO. La reducción de las áreas de interferencia al mínimo y el estilizado diseño de la muñeca ofrecen una gran accesibilidad incluso en espacios reducidos. RESISTENCIA AL CALOR. El robot puede adquirirse en la versión Foundry para instalarlo en máquinas de inyección y en otros campos con altas temperaturas.
KR5 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.
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.
Ilustración 18: Campos y zonas de trabajo del robot KUKA
1 Campo de trabajo 2 Manipulador
3 4
Carrera de detención 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. Tabla 8: Reacciones de parada
Causa
T1, T2
AUT, AUT
Abrir la puerta de protección Pulsar PARADA DE EMERGENCIA Quitar pulsador de hombre muerto Soltar la tecla de arranque Pulsar tecla "Accionamientos DESC." Pulsar la tecla STOP Cambiar modo de servicio Error del codificador
STOP 0 STOP 0 STOP 2 STOP 0 STOP 2 STOP 0 STOP 0
STOP 1 STOP 1 -
Validación de marcha se desactiva Desconectar la unidad de control del robot
STOP 2 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.
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.
Ilustración 19: 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 aún 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 (kuka activado) Pulsado aintermedia fondo (kuka desactivado)
En los modos de test, el manipulador sólo puede ser desplazado cuando el interruptor de confirmación se encuentra en la posición intermedia. Al soltar o pulsar completamente (posición de pánico) el interruptor de confirmación, los accionamientos se desconectan de inmediato y el manipulador se detiene con STOP 0.
Ilustración 20: Pulsadores de hombre muerto en el KCP del robot KUKA
PROTECCIONES O SEGURIADES 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. Respetar la distancia mínima prescrita a la zona de peligro}
Las puertas de seguridad (puertas de mantenimiento) deben cumplir los siguientes requisitos:
El número de puertas se limita al mínimo necesario. Los enclavamientos (p. ej. los interruptores de las puertas) están unidos a la entrada de protección del usuario de la unidad de control del robot por medio de los dispositivos de conmutación de la puerta o de la SPS de seguridad. Los dispositivos de conmutación, los interruptores y el tipo de circuito cumplen los requisitos de la categoría 3 de la norma EN 954-1. En del peligro, puerta de seguridad ademásesté se debe con un cierre que función sólo permita abrir la la puerta cuando el manipulador paradoasegurar por completo.
MEDIDASE 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.
PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO Antes de poner el equipo en servicio por primera vez o después de una para- da, deben llevarse a cabo las siguientes comprobaciones:
PRUEBA GENERAL.Asegurarse de los siguientes puntos:
El robot industrial está bien colocado y fijado de acuerdo con lo indicado en la documentación. Sobre el robot industrial no se hallan cuerpos extraños, ni piezas sueltas o defectuosas. Todos los dispositivos de seguridad necesarios están correctamente instalados y en condiciones de funcionamiento. Los valores de conexión del robot industrial coinciden con la tensión y la estructura de la red local. El cable de puesta a tierra y el cable de equiparación de potencial están bien tendidos y conectados. Los cables de unión están correctamente conectados y el conector bloqueado.
COMPROBACIÓN DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS DESTINADOS A LA SEGURIDAD.Mediante un test de funcionamiento se debe asegurar que los siguientes circuitos eléctricos destinados a la seguridad trabajan correctamente:
Dispositivo local de PARADA DE EMERGENCIA ( = pulsador de PARADA DE EMERGENCIA en el KCP) Dispositivo externo de PARADA DE EMERGENCIA (entrada y salida) Pulsador de hombre muerto (en los modos de servicio de test) Protección del operario (en los modos de servicio automáticos) Entradas calificadoras (si hay conectadas) Todas las demás entradas y salidas utilizadas y relevantes en materia de seguridad
COMPROBAR EL CONTROL DE LA VELOCIDAD REDUCIDA.Para esta comprobación se debe proceder de la siguiente manera: 1) Programar una trayectoria recta y programar la velocidad máxima permitida. 2) Determinar la longitud de la trayectoria. 3) Recorrer la trayectoria en el modo de servicio T1 con un override del 100 % y medir el tiempo con un cronómetro. 4) Obtener la velocidad a partir de la longitud de la trayectoria y el tiempo medido.
El control de la velocidad reducida funciona de modo correcto si se producen los resultados siguientes:
La velocidad obtenida no es mayor que 250 mm/s. El robot se ha desplazado a lo largo de la trayectoria programada (es decir de manera recta, sin desviaciones).
PROTECCIÓN CONTRA VIRUS Y SEGURIDAD DE RED DE CO MUNICACIÓN El usuario del robot industrial es responsable que el software esté siempre asegurado con la protección contra virus más actualizada. Si la unidad de control del robot se encuentra integrada en una red de comunicación, que tiene comunicación a su vez con la red de fábrica o al Internet, se recomienda proteger esta red del robot hacia el exterior por medio de un Firewall.
MANTENIMIENTO Y REPARACIONES
Si se ha efectuado algún trabajo de mantenimiento o reparación, se debe comprobar que quede garantizado el nivel de seguridad necesario. Para esta comprobación se deben tener en cuenta las disposiciones vigentes nacionales o locales en materia de protección laboral. Además, debe comprobarse también que todos los circuitos de seguridad funcionen correctamente.
El mantenimiento y las reparaciones tienen por misión asegurar que se mantenga el estado funcional o se restablezca en caso de avería. La reparación comprende la detección de fallos y su subsanación.
MATERIALES PELIGROSOS Medidas de seguridad en el trato con materiales peligrosos son:
Evitar el contacto intenso, largo y repetitivo con la piel. Evitar en lo posible, aspirar neblinas o vapores de aceite. Disponer lo necesario para limpieza y cuidado de la piel.
MEDIDAS DE SEGURIDAD PARA EL "SINGLE POINT OF CONTROL" Cuando el robot industrial utiliza determinados componentes, deben aplicarse medidas de seguridad para poner en práctica por completo el principio del "Single Point of Control" (punto único de control). Como los estados de seguridad de los actuadores que se encuentran en la periferia del robot únicamente los conoce el integrador del sistema, es su responsabilidad colocar dichos actuadores (p. ej., en una PARADA DE EMERGENCIA) en estado seguro.
TECLADO/RATÓN EXTERNO.Estos componentes permiten modificar programas, salidas u otros parámetros de la unidad de control del robot sin que lo noten las personas que se hallan en la instalación. Medidas de seguridad:
Utilizar sólo una unidad de mando en cada unidad de control del robot. Si la instalación se maneja con el KCP, primero retire el teclado y el ratón de la unidad de control del robot
SERVIDOR OPC, REMOTE CONTROL TOOLS.Gracias a accesos de escritura, estos componentes permiten modificar programas, salidas u otros parámetros de la unidad de control del robot sin que lo noten las personas que se hallan en la instalación. Medidas de seguridad: Estos componentes están diseñados por KUKA exclusivamente para tareas de diagnóstico y visualización. Los programas, salidas u otros parámetros de la unidad de control del robot no pueden modificarse con estos componentes
INTERPRETADOR SUBMIT, PLC.Si el interpretador Submit o el PLC puede accionar movimientos (ejemplo. los accionamientos o la garra) por medio del sistema de entradas y salidas y dichos movimientos no están asegurados de ningún otro modo, también pueden accionarse en los modos de servicio T1 o T2 o durante una PARADA DE EMERGENCIA activa.
Si el interpretador Submit o el PLC puede modificar variables que tengan efecto en el movimiento del robot (ejemplo: override), también surtirán efecto en los modos de servicio T1 o T2 o durante una PARADA DE EMERGENCIA activa. Medidas de seguridad:
No modificar las señales y variables relevantes en materia de seguridad (p. ej. modo de servicio, PARADA DE EMERGENCIA, contacto puerta de seguridad) con el interpretador Submit o el PLC. efectuar cambios, todas las señales y variables relevantes Si a pesar de todo es necesario para la seguridad deben estar enlazadas de forma que el interpretador Submit o el PLC no pueda colocarlas en un estado potencialmente peligroso.
ACCESORIOS DE UN BRAZO ROBÓTICO MÓDULOS DE SUJECIÓN NEUMÁTICAS Pinza de 2 Dedos Paralela Pinza Miniatura Paralela MPGPlus Se utiliza para la automatización del montaje de componentes de las pequeñas y medianas empresas.
Pinza para Componentes Pequeños KGG Es una pinza fina con guía T robusta. Tiene una fuerza de sujeción de 45 N a 540 N.
Pinza Universal PGN- Plus Orientación de dientes múltiples robustos con altos momentos máximos posibles. Tiene una fuerza de sujeción de 1 23 N a 21 800 N
Pinza Universal JPG- Plus Pinza de la clase compacta con ranura en T orientación y la mejor relación costorendimiento. Tiene una fuerza de sujeción de 123 N a 7400 N
Pinza de 3 Dedos Céntrica Pinza para Piezas Pequeñas MPZ La fuerza de sujeción de 20 N a 310 N Para los componentes de las pequeñas y medianas empresas para la automatización del montaje Pinza de Sellado DPZ-plus IP67 Altas fuerzas de agarre de 230 N a 16.800 N. Orientación de dientes múltiples robusto con alta momentos máximos.
ACCESORIO
Radial Gripper PRG
IMAGEN
DESCRIPCIÓN
APLICACIÓN Para aplicaciones
Par de agarre de 2 Nm a 295 con secuencias de movimiento Nm extremadamente Ángulo de apertura 30 ° / 60 cortos °/ 90
Sellado Gripper DRG IP67
Sujeción momentos de 8 a 143 Nm Ángulo de apertura 10 ° a 180 °
Cierres de vacío GSW-V
Para la carga y descarga automática de centros de la máquina
36
mecánica completamente sellados
Unidad de Compensación Flexible GSW-BAGE
Módulo giratoria con Parallel Gripper GSM-P
Inteligente Gripper EGP
Compensación de tolerancias y posición Imprecisiones
módulo compacto La fuerza de sujeción de 25 para la automatización de bis montaje 270 N
Concepto de unidad eléctrica, la fuerza Fuerza de amarre de hasta 140 N de agarre es Carrera por dedo 3 mm a 6 mm ajustable en hasta Tamaños de 25 a 40
Inteligente Gripper WSG 50
Inteligente Gripper EZN
Fuerza de amarre de hasta 120 N Carrera por dedo hasta 55 mm Tamaño 50 Fuerza de agarre de 500 N y 800N Carrera por garra 6 mm a 10 mm 2 tamaños de 64 a 100
Swivel Módulo de SFL
Fuerza axial de 10 N y 50 N Alto par de 0,1 Nm a 3,6 Nm 3 tamaños de 25 bis 64
Swivel Head SRH-plus
El par de 3 Nm a 69,9 Nm 7 TAMAÑOS de 20 a 60 estafadores Angulo De Giro de 180 ° 37
cuatro pasos Electrónica están integrados en los dedos de la pinza, el uso de un sensor para la medición de la fuerza directa Capacidad de Preposicionamiento para reducir los tiempos de ciclo
Módulo compacto para tareas fáciles giratorias hasta 180 ° Suministro de Medios de Comunicación Integrados y la POSIBILIDAD DE transmitir Señales Digitales
GFS Finger giratoria
Fuerza axial de 330 N a 3300 N El par de 0,64 Nm a 10 Nm
Para girar las piezas de trabajo
4 tamaños de 16 a 40 Seis tipos diferentes
Para aplicaciones altamente
Ejes lineales
Golpes útiles de hasta 3.800 mm
con accionamiento directo LDx
Fuerza de impulsión hasta 1200
dinámicas condeuna alta precisión
N Opcionalmente con sistema de medición de encoder absolut Manejo de peso 350 kg
repetición
Quick-Change Módulo NSR-A 160
Opciones eléctricas y neumáticas colector
Diseño muy compacto para cargar muy cerca a la mesa de la máquina y en espacios confinados
POSICIONADOR DE UN EJE UNI DAD DE ACC I ONAM I ENTO MODUL AR SI N CO NTRAC OJINETE
Este paquete de posicionador comprende el paquete de eje adicional fabricado en técnica segura así como una unidad de accionamiento modular. Estos paquetes están disponibles en las 4 cargas útiles diversas 250 kg, 500 kg, 750 kg, 1000 kg y 2000 kg. Los posicionadores pueden combinarse con cualquier robot KUKA. Junto al robot y a la unidad de control KR C4 solamente se necesitan los cables de motor y de resolver en la longitud deseada.
UNI DAD DE ACCIONAM I ENTO M ODULAR C ON CO NTRAC OJINETE
Este paquete de posicionador comprende el paquete de eje adicional fabricado en técnica segura así como una unidad de accionamiento modular con contracojinete. Estes paquetes están disponibles en las 6 cargas útiles diversas 250 kg, 500 kg, 750 kg, 1000 kg, 2000 kg y 4000 kg. Los posicionadores pueden combinarsesecon cualquier KUKA. Junto al robot y aen la unidad de control KR C4 solamente necesitan losrobot cables de motor y de resolver la longitud deseada. 38
POSI CIONADOR DE VI RAJE S I N CONTR ACO JI NETE
Posicionador monoeje que coloca las piezas de forma óptima para su mecanizado. Este posicionador está disponible para cargas de 250, 500, 750 y 1000 kg. El posicionador puede combinarse con cualquier robot KUKA que funcione con el sistema de control KR C4.
POSI CIONADOR DE V I RAJE CO N CONTRAC OJIN ETE
Posicionador monoeje que coloca las piezas de forma óptima para su mecanizado. Este posicionador está disponible para cargas de 250, 500, 750, 1000, 2000 y 4000 kg. El posicionador puede combinarse con cualquier robot KUKA que funcione con el sistema de control KR C
M ESA GI RAT ORI A VERTICAL
PF1-V giratoriasignifica vertical.'Sistemas Posiflex KUKA de un eje' de la familia de productos Mesa 39
VARIANTES
KPF1-V500 Variante 1 Mesa giratoria vertical con tubo, incl. Paquete de accionamiento, datos de la máquina y documentación, altura de carga 900 mm.
KPF1-V500 Variante 2 Mesa giratoria vertical con concha en T, incl. Paquete de accionamiento, datos de la máquina y documentación, altura de carga 800 mm. KPF1-V500 Variante 3 Mesa giratoria vertical con concha en I, incl. Paquete de accionamiento, datos de la máquina y documentación, altura de carga 600 mm.
EJES PRINCIPALES
Este paquete de posicionador comprende el paquete de eje adicional fabricado en técnica segura así como una base modular. El posicionador puede combinarse con cualquier robot KUKA. Junto al robot y a la unidad de control KR C4 solamente se necesitan los cables de motor y de resolver en la longitud deseada. 40
POSICIONADOR DE DOS EJES DREH - KI PP – POS I TI ONIE RER (P OSICI ONADOR DE GI RO Y VUEL CO)
Este paquete del posicionador comprende el paquete de eje adicional fabricado en técnica segura y el armario suplementario necesario así como un posicionador de giro y vuelco. El posicionador puede combinarse con cualquier robot KUKA. Junto al robot y a la unidad de control KR C2 solamente se necesitan los cables de motor y de resolver en la longitud deseada.
POSICIONADOR DE TRES EJES POSI CIONADOR G I RATOR I O DOBLE VE RTICAL
Este posicionador con tres ejes adicionales ofrece dos estaciones de trabajo para las piezas, garantizando así la producción continuada. Mientras que en un lado el operario retira las piezas y coloca nuevas, en la otra estación el robot puede ocuparse simultáneamente de su mecanizado. La distancia máxima entre platos es de 3.000 mm, el radio de útil máximo es de 1.000 mm. Estos modelos están disponibles para las cuatro clases de carga: 250 kg, 500 kg, 750 kg y 1000 kg. El posicionador puede combinarse con cualquier robot KUKA que funcione con el sistema de control KR C4
POSI CIONADOR G I RATOR I O DOBLE H ORI ZONTAL
Este paquete del posicionador comprende el paquete de eje adicional fabricado en técnica segura, el armario suplementario unnecesarios. posicionador horizontal así como los cables de motor ynecesario, de resolver La giratorio distancia doble entre 41
platos máx. es de 4500 mm, el radio de útil máx. es de 800 mm. Estes paquetes están disponibles en las 4 cargas útiles diversas 250 kg, 500 kg, 750 kg y 1000 kg. El posicionador puede combinarse con cualquier robot KUKA
MI LLI NG 8 KW
El módulo de aplicación Milling 8 kW de KUKA ofrece componentes y herramientas específicos de la aplicación y permite emplear un robot para tareas de fresado. Milling 8 kW ha sido concebido especialmente para el mecanizado con arranque de virutas en combinación con un husillo eléctrico de 8 kW de potencia nominal. husillo se emplea sobre para materiales ligeros como plástico, madera o Este plástico celular. El módulo de todo aplicación incluye todo lo necesario para la configuración rápida y sencilla de un robot como potente unidad de fresado: husillo HSC, unidad de control del husillo y software Milling.
GRIPPER
APLICACIÓN
INTELIGENTE
42
Manutención delicados, por ejemplo, para el equipo médico / quirúrgico, sistemas de automatización de laboratorio Control de calidad en el proceso de manipulación Las fuerzas de proceso de
medición
FINGER PARALLEL GRIPPER WSG 32
Manipulación de elementos electrónicos, por ejemplo, para placas, procesadores. Uso por medición de fuerza directa
SOFTWARE
KUKA ofrece un software para programar los procesos de forma sencilla y fiable, una amplia gama de aplicaciones de software hechas a medida para los usos más corrientes de los robots. El software se puede adaptar de forma óptima al entorno de fabricación, mediante programación offline o a través del KUKA Control Panel. De esta forma el sistema cuenta con un valor poder programarlo en tan sólo unos pocos pasos y comenzar directamente con elañadido: mecanizado.
KUKA.ArchTech. Permiten programar y poner en servicio de forma rápida las aplicaciones de soldadura al arco. En función de las opciones instaladas, la activación puede tener lugar mediante tensión de mando o los números de tareas. KUKA.BendTech. Asiste en la puesta en servicio y programación de aplicaciones de plegado. El software dispone un gran número de formularios en línea (pantallas de entrada de las instrucciones de programa). Al reducir los pasos de trabajo se simplifica considerablemente la tarea de programación del robot.
43
KUKA.ConveyorTech. Adapta el movimiento del robot al movimiento de las cintas transportadoras y las cadenas de producción, permitiendo al robot manipular las piezas sobre una cinta que se mueve con rapidez o pasarlas de una cinta a otra. KUKA.GlueTech. Sirve para programar aplicaciones de pegado de forma sencilla mediante formularios en línea. Este software es capaz de accionar con cierto desfase de tiempo hasta tres unidades de control encargadas de aplicar pegamento. KUKA.LaserTech. Permite integrar sistemas de soldadura y corte por láser en la unidad de control del robot. Ambas aplicaciones pueden ejecutarse con el mismo robot, lo que permite obtener la máxima flexibilidad al tener que fijar las pieza una única vez. KUKA.CAMRob. Es una tecnología que, de forma rápida y sencilla, permite ajustar un robot KUKA para el mecanizado de piezas sirviéndose de datos de trayectoria y de proceso generados por un sistema CAM. KUKA.CAMRob transforma los datos CNC generados en un sistema CAM en un programa para robot, capacitando de este modo al robot industrial para el mecanizado de piezas complejas. KUKA.Pallet Layout / KUKA.Pallet Pro. Ofrecen una solución inteligente de planificado, programación y control de células de paletizado. Gracias a su editor gráfico, se pueden programar fácilmente en modo offline instalaciones de hasta 30 estaciones de paletizado y cintas transportadoras, así como 16 estaciones intermedias. Los programas de robot generados pueden configurarse y editarse con un software de paletizado en hasta 15 células de robot distintas. KUKA.PlastTech. Asiste en las tareas que los robots deben ejecutar en máquinas de moldeo inyección. PlastTech realiza movimiento sincronizado del robotpor y la máquina El desoftware moldeo por inyección. Así,elpor ejemplo, se aprovecha la apertura de la máquina de moldeo para que un robot se desplace hacia su interior y efectúe la recogida; de este modo se reduce el tiempo dedicado al ciclo de producción.
KUKA.SeamTech. Es un programa concebido para sistemas automáticos de sensores encargados del seguimiento de cordones de soldadura. Junto con un sensor de sección luminosa se aplica tanto en soldadura por láser como en soldadura al arco. KUKA.ServoGun. Permite controlar pinzas electromotrices de soldadura por puntos con la unidad de control de robot KUKA. Para ello, la pinza se programa como eje del robot. Cada punto programado por aprendizaje contiene 44
automáticamente la información sobre la medida de apertura de la pinza de soldadura. KUKA.TouchSense. Es un software destinado a las aplicaciones de soldadura al arco y encargado de la búsqueda táctil del cordón de soldadura. Esta aplicación permite compensar las posibles desviaciones de forma o posición de las piezas para que el movimiento coincida exactamente con el contorno maestro. (KUKA ROBOTICS)
5. CONCLUSIONES: Los brazos robóticos KUKA son muy versátiles permitiendo una gran cantidad de movimientos lo cual le brinda estos robots un gran campo de aplicación en la industria. Las características técnicas de los robots KUKA son de gran utilidad ya que dependiendo de estas se les puede dar una aplicación u otra optimizando así su uso y aprovechando todo el potencial que esta tecnología presenta. La movilidad de los brazos robóticos KUKA está dada por 4 partes principales brazo, muñeca central, brazo de oscilación y columna giratoria. Cada una con su respectivo servomotor. Los movimientos de cada una de las partes de los brazos robóticos KUKA está limitado a un cierto rango de giro debido a que el giro completo (360 grados) de esa parte podría suponer un riesgo tanto para los operarios como para la integridad física del brazo. Por las dimensiones del brazo robótico al desplazarse, este cubre una gran superficie por lo que se debe mantener despejada esta superficie. El Robot Kuka posee muchas ventajas ya que cuenta con un software especial para cada aplicación esta puede ser paletizado, soldadura de arco, inyectadora de plástico, etc. El robot KUKA KR16, es del tipo antropomórfico debido a que su movimiento se asemeja a los de un brazo humano, con un movimiento limitado debido a un rango especifico de grados para cada eje. Se identifico las distintos campos y zonas de seguridad y además las principales seguridades brazo robotico KUKA. Es muy importante tener un pulsador de parada de emergencia externo, para poder activarlo aun estando activo el KCP. Para poder activar el KCP se tiene que mantenerlo presionado en la posición intermedia y para desactivarlo no precionarlo o precionarlo a fondo. Se identificó las diferentes partes constituyentes de un brazo robot kuka y sus características. Se identificó los tipos de movimientos que puede realizar el barco robot kuka. Se identificó los diferentes ejes que posee el brazo robot kuka y sus grados de libertad correspondientes. Se identificó los tipos de movimientos presentes en la muñeca del brazo robot kuka.
45
6. RECOMENDACIONES Investigar adecuadamente acerca de la aplicabilidad de los software para así aprovecharlos de manera correcta y eficaz para no sufrir ningún accidente. Es indispensable conocer las partes que componen un brazo robot kuka antes de manipular el mismo. Acatar reglas daños de seguridad disponibles para evitar posibles accidentes laboraleslaso causar a la maquinaria. Estar muy bien informado acerca de todos los parámetros que influyen para el movimiento practico del brazo robotico KUKA, como son velocidades, modos, seguridades, sentido de movimiento de los ejes.
7. BIBLIOGRAFÍA KUKA Roboter GmbH, Manual de especificación del brazo robotico KUKA series kr 5 sixx R65 R850, Versión: Spez KR 5 sixx V6 es, Edición: 05/07/2011, Alemania, © Copyright 2011, pagina web: http://www.kuka-robotics.com/res/sps/e6c77545-903049b1-93f5-4d17c92173aa_Spez_KR_5_sixx_es.pdf, Recuperado el 10/07/2014. KUKA ROBOTICS. (s.f.).
Recuperado el 07 de Julio de 2014, de
http://www.eurorobots.com.mx/kuka_robots.html
Sin autor. (sin año). “Manual de prácticas Robótica”. Escuela Universitaria de Ingeniería
Técnica
Industrial
de
Zaragoza.
Recuperado
de
http://ocw.unizar.es/ocw/pluginfile.php/234/mod_label/intro/practica_1.pdf Naranjo, E. (202). “Descripción de las características Mecánicas del Robot KUKA
KR16”.
Robótica
Industrial.
Recuperado
de
http://es.scribd.com/doc/91836056/Practica-No-1-Caracteristicas-KUKA kuka-robotics. (2010). Recuperado el 24 de Mayo de 2013, de kuka-robotics: http://www.kuka-robotics.com/res/sps/e6c77545-9030-49b1-93f54d17c92173aa_Spez_KR_16_en.pdf Anonimo. (2008). Automatica.mex. Recuperado el 24 de Mayo de 2013, de Automatica.mex: http://www.automatica.mex.tl/imagesnew/5/0/1/4/2/GUIAS%20ROBOTICA%202.pdf Bonilla, E. (2009). Kalipedia. Recuperado el 24 de Mayo de 2013, de Kalipedia: http://www.kalipedia.com/tecnologia/tema/robotica/funcionamientorobots.html?x=2007 0821klpinginf_92.Kes&ap=2 46
García Chinchilla, S., Martínez García, J. V., & Pozanco Pérez, J. M. (2009). Robótica General. SEAT. KUKA. (2007). Contenidos del Manual. SEAT. Torres, J. (2012). wikifab. Recuperado el 24 de Mayo de 2013, de wikifab: http://wikifab.dimf.etsii.upm.es/wikifab/index.php/Primer_contacto_con_KUKA_por_J orge_Torres
47
