18
Resumen
El diseño y construcción de una mesa posicionadora
automática de soldadura en dos ejes. es una máquina
eléctrica de gran flexibilidad, diseñada para mover la
bancada y sostener la pieza durante todo el proceso
de soldadura, sincronizado con los movimientos del
brazo robótico KUKA KR5Arc, que permitirá
realizar trabajos de alta calidad; tales como soldadura
con pequeños subconjuntos de piezas, chapas,
perfiles, tubería y elementos de poco espesor, entre
otras.
I. INTRODUCCIÓN
Los avances tecnológicos en procesos automatizados
han permitido desarrollar mesas para soldadura basa-
das en una arquitectura modular; es decir, en piezas,
accesorios y subconjuntos físicos que se adaptan a
una estructura general. El diseño modular ofrece
múltiples variantes, en dimensiones y componentes
opcionales, para ajustarse exactamente a los
requerimientos del usuario.
La idea básica de estos diseños es posicionar, sujetar
de manera rápida y precisa piezas para trabajar
garantizando seguridad, precisión, eficiencia y
calidad, maximizando de esta manera la utilización
de estas
Para optimizar la productividad se debe también, de
alguna forma, ahorrar a través de tiempos más cortos
de preparación, mejorar de la sujeción, y evitar al
máximo el exceso de los cambios y recambios.
II. BRAZO ROBÓTICO
Es un manipulador multifuncional reprogramable con
varios grados de libertad, capaz de manipular mate-
rias, piezas, herramientas o dispositivos especiales,
según trayectorias variables programadas para
realizar tareas diversas.
Existen 5 tipos de robot:
• Robots manipuladores
• Robots de aprendizaje o repetición
• Robot de computadores
• Robots inteligentes (experimentales)
• Micro-robots
Las empresas fabricantes de robots, más importantes
son Adept Tecnology, Staubli-Unimation, la empresa
multinacional suiza ABB (Asea Brown-Boveri), y la
empresa alemana KUKA Robotics.
KUKA KR-5ARC
El brazo robótico KUKA KR 5Arc, soporta una carga
de 5 Kg, es ideal para las tareas de soldadura al arco
estándar. Independientemente de si esta montado
sobre el suelo o en el techo, el KR 5Arc realiza sus
tareas siempre de manera fiable.
III.COMPONENTES DE LA MESA POSICIONA-
DORA
La mesa posicionadora de soldadura está formada
por una estructura mecánica, servomotores AC para
cada uno de los ejes, Controlador Lógico Programable
(PLC), pulsadores de control de movimiento, etc.
Los movimientos de la mesa se controla por medio de
un PLC; pero se sincroniza con los movimientos del
brazo robótico KUKA KR-5ARC, lo cual garantiza
maniobrabilidad de la mesa posicionadora; de tal
manera que el brazo robótico efectuará el cordón de
suelda en las posiciones determinadas por el PLC.
SERVOMOTORES GSK (GSK, 2012)
Los motores servo de GSK son conjuntos de motor y
driver.
Los motores son del tipo sincrónico (brushless), con
rotor de imán permanente.
Ing. Fausto Acuña
email: fvacunia.espe.edu.ec
Ing. Marco Singaña
email: masingania@espe.edu.ec
Sr. José Santiago Arias Granda
email: jsarias@espe.edu.ec
Sr. Luis David Toapanta Lascano
email: ldtoapanta@espe.edu.ec
Departamento de Energía y Mecánica.
Quijano y Ordoñez y Marquez de Maénza s/n
Latacunga - Ecuador
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA MESA POSICIONADORA DE SOLDADURA
EN DOS EJES PARA EL BRAZO ROBÓTICO KUKA KR5ARC DEL LABORATORIO
DE ROBÓTICA INDUSTRIAL DE LA ESPE EXTENSIÓN LATACUNGA
Figura 1. Brazo robótico KUKA KR-5ARC
ENERGÍA MECÁNICA , INNOVACIÓN Y FUTURO
ISNN : 1390 - 7395
ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO
CAMINO A LA EXCELENCIA
E
E
P
S
19
Los drivers son del tipo vectorial, completamente
parametrizables. Las características principales son:
• Posibilidad de control analógico -10V~+10V,
0~10V con selección de sentido de giro o
control digital (pulso + dirección; pulso
CW/CCW).
• Repetición de señal de encoder para control,
con posibilidad de división por números racionales
(multiplicador / divisor).
CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE
(XINJE, 2012)
El PLC XINJE, admite la programación con códi-
gos G, característica que permite controlar con
mucha precisión la posición y velocidad de la mesa
posicionadora de soldadura.
Figura 2. Servomotor GSK, DA98-15/
130SJT-M060D x 6Nm, 2500 Rpm, 1500W
Figura 3. Servodriver GSK, DA98A-130SJT-M060D
Figura 4. PLC XINJE XCM32 T-E
ENGRANAJES RECTOS
Se diseñó y construyó dos piñones de 16 dientes y
dos engranajes de 89 dientes con una relación de
transmisión de .
CAJA REDUCTORA
Diseñada con una relación de 1/30, ya que se
necesita obtener mayor torque para este sistema.
IV. DISEÑO
Para el diseño de la mesa posicionadora se utilizó
software SOLIDWORK 2012 para el modelamiento
de sus diferentes partes, así mismo para las pruebas
de flexibilidad y resistencia a la que la máquina va
hacer sometida.
Se construye la máquina posicionadora de acuerdo
con las especificaciones técnicas: dimensiones,
garantizando estabilidad y maniobrabilidad;
selección del material adecuado para la mesa,
piñones, caja reductora, considerando el peso total
Figura 5. Piñón de 16 dientes
Figura 6. Caja reductora
Figura 7. Mesa posicionadora diseñada
1
55
ENERGÍA MECÁNICA , INNOVACIÓN Y FUTURO
ISNN : 1390 - 7395
ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO
CAMINO A LA EXCELENCIA
E
E
P
S
20
V. PRUEBAS
Se aplican pruebas individuales de movimiento de
los ejes de la mesa posicionadora, configurando
directamente el servodriver de los servomotores,
para diferentes posiciones establecidas.
Los rangos de giro obtenidos fueron:
Eje 1: aprox. 90 grados
Eje 2: aprox. 360 grados
Se dispone de diferentes velocidades de movimiento
de los ejes, con resultados satisfactorios. Se configuró
y programó el PLC XINJE para controlar los ejes de la
mesa posicionadora, obteniendo resultados similares al
control por servodriver.
En las pruebas de sincronización de movimientos
entre el brazo robótico y la mesa posicionadora, se
obtuvieron los resultados esperados, tanto en
precisión de la posición, como en la velocidad de
giro de los ejes de la mesa.
VI. CONCLUSIONES
• La mesa posicionadora es una máquina
eléctrica de gran flexibilidad, diseñada para
mover la bancada y sostener la pieza durante
todo el proceso de soldadura.
• La mesa posicionadora, sincronizado con
los movimientos del brazo robótico KUKA
KR5ARC, permite realizar trabajos de una
manera correcta, segura y de alta calidad.
• Se realiza soldadura con pequeños
subconjuntos de piezas, chapas, perfiles,
tubería y elementos de poco espesor, entre otras.
• Con la mesa posicionadora se optimiza el
proceso de soldadura, a través de tiempos más
cortos de preparación, mejorando la sujeción, y
evitando el exceso de los cambios y recambios
en este proceso.
• Se obtuvo un control óptimo, en la posición
y velocidad de los dos ejes, utilizando el PLC y
servomotores.
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- Marín (2011) Mesas Para Soldadura. Metal
Actual. Extraído el 06 de Abril del 2012 desde
http://www.metalactual.com/revista/16/herrami
entas_mesas.pdf
- Universidad de Guadalajara (2010).
Robótica. Extraído el 02 de Abril del 2012
desde -
http://proton.ucting.udg.mx/materias/robotica/
- KUKA (2010). Manuales de Operación de
Robots KR-5Arc. KUKA Roboter GmbH.
Extraído el 06 de Abril del 2012 desde
http://www.kuka-
robotics.com/es/products/industrial_robots/low
/kr5_arc/
- GSK (2012). Manual de GSK DA98B AC
Servo Drive Unit. Extraído el 5 de Abril del
2012 desde
http://www.gsk.com.cn/english/productinfo.asp
?Productid=13
Figura 8. Mesa posicionadora de soldadura en
dos ejes para el brazo robótico KUKA KR5ARC
ENERGÍA MECÁNICA , INNOVACIÓN Y FUTURO
ISNN : 1390 - 7395
ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO
CAMINO A LA EXCELENCIA
E
E
P
S
