Usuario:401 12280

De Wikifab

Nombre: Eduardo Muñoz Galindo

Nº de matrícula: 12280


Esta es mi página principal en la que se recogen todos los assignments y proyectos de la asignatura de Automatización de la Fabricación y Robótica.

Si se quiere acceder a uno de los trabajos en concreto se puede ir a una página creada para cada uno de ellos en los siguientes enlaces:


Contenido

Automatización basada en PLC

Assignments

Assignment 1: Prensa neumática automática con posibilidad de funcionamiento semiautomático

Prensa automática con cadencia regulable

En primer lugar para construir nuestra prensa utilizamos un cilindro de doble efecto con amortiguamiento (Cil), cuyo funcionamiento viene regulado por una válvula 5/2, que tiene incorporada unos silenciadores para reducir el ruido al expulsar el aire de la cámara del cilindro. El aire que alimenta todo nuestro sistema procede de un calderín a 8 bar, por lo que antes de que llegue a nuestra máquina es necesario que pase por una unidad de mantenimiento UM para limpiarlo, aportar lubricante y ajustarlo a las condiciones de trabajo del cilindro a 6 bar. El funcionamiento automático de la prensa se activa con el pulsador con enclavamiento PA, que junto con las válvulas 3/2, encargadas de detectar la posición del vástago cuando se encuentra en su posición mínima Din y máxima Dfin al salir del cilindro, regulan la entrada de aire en las cámaras y con ello el movimiento de la prensa. Además se han incorporado unos estrangulamientos en los conductos anteriores al cilindro para controlar su velocidad, uno de ellos para que la prensa no baje bruscamente y se pueda estropear, y el otro para que suba más lento y de tiempo suficiente para cambiar la pieza. Finalmente ponemos una válvula reguladora Vr1 para adaptar la presión de trabajo de las válvulas a unos 4 bar.

Prensa automática cadencia regulable
Prensa automática cadencia regulable
Imagen:GIF1228001.gif
Modificacies

Modificación 1: Parada de emergencia

En esta primera variación de nuestra prensa queremos incorporar una parada de emergencia que bloquee nuestro sistema y que lo reanude desde la posición de reposo al volver a pulsarlo. Para ello empleamos un interruptor PE que corta la alimentación de todo el sistema cuando lo pulsamos, bloqueando de este modo el funcionamiento del cilindro. Para que, tras volver a pulsar el interruptor, el sistema vuelva a su posición de reposo es necesario cambiar el pulsador PA con enclavamiento y retorno por muelle, por un pulsador normal y con un accionamiento neumático. La válvula 3/2 Va se encarga de hacer saltar el pulsador cuando se acciona el interruptor PE, llevando de esta forma al reposo al sistema y reanudando el movimiento del cilindro cuando se vuelve a pulsar PA.

Parada de emergencia
Parada de emergencia
Imagen:GIF122801.gif

Modificación 2: Posibilidad funcionamiento semiautomático de un ciclo desde reposo

Por último, para poder tener la opción de que nuestra prensa realice un ciclo semiautomático, incorporamos un pulsador PS que permita realizar esta función. Para que la válvula 5/2 trabaje de forma automática o semiautomática incluimos la válvula selectora Vs, cuya función es bloquear la entrada de aire procedente de un interruptor mientras el otro se encuentre activo.

Funcionamiento semiautomático
Funcionamiento semiautomático
Imagen:GIF1228003.gif

Archivo comprimido sistema en Fluidsim

Imagen:PrensaNeum12280.rar

Assignment 2: Dobladora de placa neumática

Dobladora de placas
Dobladora de placas


Para la dobladora de placas de la figura vamos a diseñar un circuito neumático formado por dos cilindros de doble efecto que cumpla las siguientes especificaciones:

  • Pulsador de un ciclo y cilindros con detección de finales de carrera
  • Cilindro de doblado con avance rápido-retroceso lento
  • Sistema de seguridad por aumento de presión para cilindro de doblado
  • Sensor de presencia de placa

Imagen:12280CicuitoCompleto.png

En el sistema las lineas continuas señalan el conducto principal y las discontinuas los conductos de control.

Para una mejor descripción del circuito vamos a ir estudiándolo elemento a elemento.


Elementos del sistema

Circuito con pulsador de un ciclo y detección de fin de carrera de cilindros

Circuito Simple
Circuito Simple

La dobladora de placas estará formada por un cilindro de doblado CA y un cilindro de retirada de pieza CB. Ambos cilindros son de doble efecto y su funcionamiento tendrá lugar gracias a una válvula 5/2 encargada de su llenado/vaciado. Con las válvulas D detectoras de presencia logramos saber cuando se encuentra el cilindro A en su posición de inicio DA- y en su posición de final de carrera DA+, y del mismo modo conocemos estas posiciones en el cilindro B con DB- y DB+. Además, los cilindros llevarán integradas unas válvulas estranguladoras para que su recorrido de vuelta sea a una velocidad menor y unos silenciadores en las válvulas 5/2 para disminuir el ruido.

Para iniciar el ciclo de nuestro sistema usamos un pulsador P1 con retroceso por muelle. Colocando como se indica en la figura otra válvula 5/2, que actúa como memoria, podemos regular la secuencia del circuito: primero sale el cilindro de doblado CA y retrocede después de modificar la pieza y a continuación se retira de la maquina gracias a la acción del cilindro CB.

Finalmente, como el aire que empleamos en nuestro circuito procede de un calderín EC a unos 8 bar, es necesario que pase por una unidad de mantenimiento UM que limpia, aporta lubricante y transforma la presión a la de trabajo de nuestras máquinas de 6 bar. También se incluye una válvula reguladora de presión Vr1, ya que las válvulas de control operan a una presión menor de unos 4 bar.



Imagen:12280GIFCircuitoSimple.gif


Secuencia completa de nuestro sistema

Cilindro de doblado con avance rápido-retroceso lento

Válvula de escape rápido
Válvula de escape rápido

En una primera modificación de nuestro circuito incluimos una válvula de escape rápido para que el cilindro CA tenga una bajada brusca, necesaria para poder doblar la pieza. Con la válvula de estrangulamiento conseguimos que su subida sea más lenta.

(En la imagen podemos ver que la salida del cilindro tiene un primer movimiento más lento debido, seguramente, al cambio de posición que tiene que realizar la válvula, en su selección de escape a exterior).

Imagen:12280GIFValvulaEscape.gif

Sistema de seguridad por aumento de presión para cilindro de doblado

Interruptor ficticio
Interruptor ficticio

Un problema con el que se podría encontrar la dobladora en su funcionamiento es que, al encontrarse un objeto en el trayecto del cilindro de doblado y que no llegara al final de carrera, aumentase la presión de CA y se estropeara el sistema. Para evitar que esto suceda añadimos una válvula de presóstato VaP que bloquearía y haría retroceder el cilindro CA en su recorrido de bajada, en el momento de detectar una presión en el conducto de más de 7 bar.


Para simular este aumento de presión vamos a incluir un interruptor ficticio PF que generaría esta sobre-presión en nuestro sistema. (Suponemos que el funcionamiento de la válvula de presóstato tendría lugar únicamente si el cilindro A detecta un bloqueo al bajar, por lo que en nuestra simulación, si se activa la válvula mediante el interruptor ficticio en el momento en que el cilindro A sube o cuando el cilindro B se encuentra en funcionamiento, el circuito sigue la secuencia hasta la finalización del ciclo).


Circuito con válvula presóstato
Circuito con válvula presóstato

Imagen:12280GIFPresostato.gif

Sensor de presencia de placa

Sensor de presencia
Sensor de presencia


Por último aportamos a nuestra máquina un sensor de presencia que detectaría si la placa se encuentra en su posición para poder doblarla. Este sensor estaría formado por un sensor de anillo SA, que generaría una señal de respuesta a baja presión si localiza una pieza delante de él, y un módulo amplificador de baja presión MA para generar un impulso a partir de esta señal. La alimentación del sensor tiene que ser baja a 1.5 bar, por ello se incluye otra válvula reguladora de presión Vr2 para modificar la que llega de la unidad de mantenimiento.


Colocándole al principio del circuito conseguimos que si la pieza no se encuentra en su posición todo el sistema se bloquee, es decir, si pulsamos el botón pero no hay pieza, el ciclo no funciona y si la pieza se cae o se retira por cualquier motivo, también se bloquea (de esta forma podríamos volver a colocarla en su sitio para que acabase su doblado).


El único problema que podríamos tener con esta colocación es que si quisiéramos retirar la pieza porque vemos que esta en mal estado y la sacamos de la máquina para desecharla, luego el sistema no podría reanudar el ciclo. Para evitar esto, bastaría con colocar un interruptor que se saltase el sensor para corregir esta situación.

Circuito completo y archivo comprimido

Para finalizar, en este gif podemos ver todo lo que podría ocurrir en nuestro circuito (hemos sustituido el interruptor por uno con enclavamiento para poder pulsar el sensor):

  1. En primer lugar vemos que si no hay pieza y pulsamos el interruptor el sistema no funciona
  2. Luego si pulsamos el botón y el sensor localiza la pieza el sistema comienza el ciclo (la pieza es la parte sombreada que aparece delante del sensor)
  3. Si la pieza se cae mientras se desarrolla el movimiento en cualquiera de los cilindros el sistema se bloquea
  4. Para demostrar que la dobladora funciona solo con una pulsación del interruptor (y da igual que esté enclavado o no), le activamos e inmediatamente después le dejamos de pulsar


Imagen:12280GIFTodo.gif


Imagen:12280PR2.rar --401 12280 13:45 26 feb 2016 (CET)

Assignment 3: Máquina estampadora electroneumática con lógica cableada

Estampadora electroneumática
Estampadora electroneumática

Vamos a diseñar el esquema elctroneumático, eléctrico de potencia y eléctrico de mando para una maquina estampadora, que cumpla las siguientes especificaciones:

  • Regulación de velocidad en las carreras de estampación y expulsión.
  • Finales de carrera magnéticos.
  • Consola de mando con pulsador de un ciclo, seta de emergencia y pulsador rearme.


Imagen:12280EsquemaCompleto2.png

Este sería el aspecto general de nuestro sistema, pero para una mejor comprensión analizaremos cada una de sus partes.


Esquemas

Esquema electroneumático

Esquema electroneumático
Esquema electroneumático

En la máquina estampadora los movimientos de sujeción de pieza, estampación y expulsión se realizan con tres cilindros de doble efecto CA, CB y CC respectivamente. La evolución de estos tres cilindros está regulada, para cada uno de ellos, por una válvula 5/2 (VA, VB, VC) de accionamiento eléctrico y retroceso por muelle, y con unos silenciadores para reducir el ruido. El funcionamiento de este accionamiento eléctrico vendrá determinado en los siguientes esquemas. Además incluimos dos válvulas estranguladoras para regular la velocidad de los cilindros de estampación y expulsión.


La secuencia de funcionamiento de la estampadora de un ciclo sería la siguiente: se alimenta la máquina con una pieza que cae por gravedad (suponemos que hay un dispositivo que hace que caigan individualmente) y ésta se agarra con el cilindro A, a continuación el cilindro B realiza la estampa y finalmente el C expulsa la pieza, después de que el A la haya liberado.


Como siempre, al principio del conducto neumático incluimos una unidad de mantenimiento UM para limpiar, aportar lubricante y reducir la presión que llega del calderín EC de 8 bar a la presión de funcionamiento de los cilindros de unos 6 bar. Por último añadimos una válvula VE, de accionamiento igualmente eléctrico, que se encargará de cerrar la alimentación de los cilindros en el momento en que se pulse el interruptor de parada de emergencia, bloqueando así el sistema.


Esquema eléctrico de potencia

Esquema eléctrico de potencia
Esquema eléctrico de potencia


En el esquema eléctrico de potencia se encuentran los elementos que se encargan del accionamiento de las válvulas mencionadas anteriormente. Para cada una de ellas (la parada de emergencia y los tres cilindros) incluimos un solenoide de válvula, que entrará en funcionamiento cuando se cierre el circuito en el contacto K. La red está alimentada a alta a 24 V y 0 V de baja (podrían tener valores mayores si fuera necesario).







Esquema eléctrico de mando

Contacto Reed
Contacto Reed

Finalmente tenemos el esquema eléctrico de mando, que tendrá la función de regular todo el ciclo y accionar los distintos estados del sistema. Por un lado se encuentran todos los pulsadores de la consola de mando: el pulsador de un ciclo P1, el de parada de emergencia PE y el de rearme RE. Esta red se alimenta a baja potencia, por eso los interruptores se encuentran aquí, y no en el esquema de potencia, ya que va a ser donde manipule el operador de máquina.


La secuencia de nuestra máquina se realiza gracias a los relés que cierran el circuito en el esquema de potencia y a otros relés que sirven de apoyo a los primeros, para que el ciclo se realice correctamente (A+,B+,B-,A-,C+,C-). Del mismo modo el relé de parada de emergencia se encarga de bloquear el circuito y de preparar los cilindros para volver a su posición de inicio cuando se pulse el interruptor de rearme. Para saber en que posición se encuentra cada uno de los cilindros incluimos unos inductivos que detectan la posición máxima (+) y mínima (-) de cada uno de ellos. A continuación incluimos un detalle de la parada de emergencia.


Esquema eléctrico de mando
Esquema eléctrico de mando
Imagen:12280ParadaGIF.gif


Circuito completo y archivo comprimido

En este último gif incluimos la secuencia completa de la estampadora (A+,B+,B-,A-,C+,C-) y un ejemplo de parada de emergencia y rearme cuando el circuito se encuentra en marcha.


Imagen:12280CircuitoCompleto4GIF.gif

Archivo comprimido programa FluidSIM Media:12280PR3.rar‎

--401 12280 20:25 3 mar 2016 (CET)

Assignment 4: Pulmón de abastecimiento

Croquis pulmón abastecimiento
Croquis pulmón abastecimiento

Croquis del sistema

Para alimentar un brazo robótico con cilindros vamos a diseñar un sistema de abastecimiento tipo pulmón, como el que vemos representado en el siguiente croquis.

La función de este sistema es llenar el pequeño almacén del que se alimentará el brazo robótico, de forma que, en vez de subir un cilindro cada vez que el brazo haya retirado uno, lo que vamos a hacer es llenar todo el almacén cuándo éste se vaya a acabar. De esta forma el elevador no se encuentra trabajando todo el rato y conseguimos un ahorro de energía.

Además la producción diaria del robot debe ser de 75 barras, por tanto, al cumplir este cupo el sistema deberá permanecer en reposo hasta que se reinicie la producción al día siguiente.

Según esto el funcionamiento básico de nuestro pulmón de abastecimiento será el siguiente: cuando los sensores S1 y S2 no detecten nada, es decir, ya no hay cilindros en el almacén (en realidad habría unos cuantos para permitir que el brazo robótico continuara su trabajo mientras se realiza el re-abastecimiento), el elevador comienza a llenarlo hasta que los dos sensores estén activados, o lo que es lo mismo, el almacén se encuentra al tope de su capacidad. Para subir los cilindros el sensor S4 nos indica que el elevador está en su posición mínima y tiene una pieza encima, y con el sensor S3 conocemos cuando ha llegado a su posición máxima y ha dejado el cilindro. Además habrá que llevar una cuenta para cubrir el cupo diario.

Suponemos que la alimentación del elevador y el enganche de los cilindros antes del almacén, la realizan unos dispositivos de cuyo control no se encarga este sistema.


Además, para perfeccionar su diseño, vamos a añadir los siguientes elementos:

  • Interruptor PON para encender el sistema.
  • Pulsador de parada de emergencia PE y de rearme RE a estado inicial.
  • Interruptor IniJor para indicar una nueva jornada de trabajo.


Ahora analizaremos cada uno de los esquemas de los que consta nuestro pulmón de abastecimiento.

Esquemas

Esquema electroneumático

Esquema electroneumático
Esquema electroneumático




En primer lugar tenemos el esquema electroneumático: el elevador de las piezas es un cilindro de doble efecto con amortiguación Cil, cuyo funcionamiento viene regulado por una válvula 5/2 de accionamiento eléctrico.

Además incluimos las válvulas de accionamiento igualmente eléctrico VON y VE que se encargan de encender el sistema y de bloquearlo ante parada de emergencia respectivamente. Finalmente, como siempre hemos hecho en nuestros assignments anteriores, añadimos unas válvulas estranguladoras para regular la cadencia del cilindro y una unidad de mantenimiento para ajustar el aire a las condiciones de trabajo.





Esquema eléctrico de potencia

Esquema eléctrico de potencia
Esquema eléctrico de potencia




Por otro lado tenemos el esquema de potencia, formado simplemente por unos solenoides de válvulas y unos interruptores que se encargarán de cambiar la posición de los accionamientos antes descritos en el esquema electroneumático. De esta forma tendremos estos elementos para regular el funcionamiento de las válvulas VA , VE y VON.







Esquema eléctrico de mando


Esquema eléctrico de mando
Esquema eléctrico de mando

Por último tenemos el esquema más importante de todos, ya que su función es regular toda la automatización del elevador, el esquema eléctrico de mando.

En este esquema podemos distinguir los siguientes elementos: los pulsadores de la consola de mando de la máquina, que regulan su funcionamiento, para encenderla PON, parada de emergencia PE , rearme RE e inicio de cada jornada de trabajo IniJor. Para saber si hay cilindros en el almacén empleamos los inductivos S1 y S2, y los accionamientos de rodillo S4 que detecta la presencia de la pieza y por su parte S3 el final de carrera del elevador.

Pero el elemento más importante es el módulo digital MD, en donde se encuentra codificada la secuencia de funcionamiento del elevador y los contadores de cilindros que pasan por los detectores. Con una lógica tan simple como la que hemos puesto, logramos que el elevador se ponga en marcha cuando no se detecten piezas en S1 y S2, y que se detenga el abastecimiento cuando se llene el almacén. Dentro de este módulo se incluye el contador de piezas que detendrá el funcionamiento de la máquina cuando se alcance la cuota diaria de 75 barras procesadas y además incluimos unos temporizadores para que, cuando los cilindros rueden por la rampa del almacén y pasen por encima de los sensores, no nos den un falso 1 de presencia de pieza encima de ellos (solo darán detección de pieza cuando ésta haya permanecido más de 2.5 segundos en el sensor).





Imagen:12280P4.GIFparada.gif
Módulo digital
Módulo digital


Ejemplo parada de emergencia

Esquema simulación

Todo lo que hemos descrito en los puntos anteriores no tendría sentido si no pudiéramos comprobar el correcto funcionamiento de nuestro sistema. Sin embargo con el programa que usamos, FluidSim, no podemos simular el desplazamiento de los cilindros en el almacén y su detección con los sensores S1 y S2.

Sistema Simulación
Sistema Simulación
Módulo digital de Simulación
Módulo digital de Simulación

Por ello hemos creado otro sistema que simula las barras que se encuentran almacenadas. Suponemos que entre los dos inductivos S1 y S2 pueden entrar un máximo de cinco piezas, si uno de los cilindros está elevado quiere decir que no hay barra encima suyo, mientras que si se encuentra recogido si que la habrá. El pulsador PB representa al brazo robot cada vez que coge una de las piezas y el interruptor KLL nos indica que el sensor S1 ha detectado que ya esta lleno el almacén. Para ver cuando se cierra este interruptor hay que fijarse en el nuevo contador del módulo digital, que sube la cuenta cada vez que detecta un falso 1 en S2, es decir, cada vez que rueda un cilindro encima suyo porque el brazo robot ha quitado uno. Imagen:12280P4.GIFColorines.gif

Circuito completo y archivo comprimido

Todo el tostón que hemos dicho antes se entiende mejor con este gif, en el que tienen lugar los siguientes pasos:

  1. Suponemos que no hay barras (pero si están las barras que no detecta S2) y el elevador llena el almacén por completo (En la simulación los cilindros se llenan a la vez, ya que lo que de verdad nos interesa es cuando el brazo va retirando las barras de una en una). También consideramos que en cuanto el elevador esta en su posición mínima, se alimenta inmediatamente con una pieza y S4 lo detecta.
  2. Vamos retirando de una en una cada barra con el brazo robot (los cilindros suben cuando no hay barra). Hay un retardo para simular que las barras ruedan y todos los cilindros suben porque no tienen ninguna encima, y luego bajan aquellos que si tengan una encima.
  3. Cuando no hay barras los sensores lo detectan y mandan señal al elevador para que vuelva a funcionar
  4. Para simular el cupo diario bajamos el contador a 6 barras. Cuando se procesan este número de barras el sistema se queda en reposo y habría que accionar el pulsador IniJor para resetearlo, como si fuese una nueva jornada.
Circuito Completo con Simulación
Circuito Completo con Simulación
Imagen:12280P4.GIFcompleto.gif




Archivo comprimido programa FluidSIM Media:12280_P4.rar‎

--401 12280 20:47 10 mar 2016 (CET)

Assignment 5: Célula de pesaje

Croquis Célula de pesaje
Croquis Célula de pesaje

Croquis del sistema


En este quinto assigment vamos a diseñar el funcionamiento de una célula de pesaje automatizada. Supondremos un caudal inicial de 1kg/3s y un ciclo de 20kg en cada pesada (estos valores serán fácilmente reajustables en los componentes que se indicarán después).


La consola de mando estará compuesta de:

  • Pulsadores PM y PP para encender el sistema y parar el sistema respectivamente.
  • Pulsador de parada de emergencia PE y de rearme RE a estado inicial.






Ahora vamos a ver cada uno de los esquemas de los que esta formado el sistema de la célula de carga.



Esquemas

Esquema electroneumático y esquema eléctrico de potencia

Esquema electroneumático
Esquema electroneumático
Esquema eléctrico de potencia
Esquema eléctrico de potencia

Estos dos esquemas se encargan de unir los componentes electroneumaticos con los eléctricos del sistema. Cuando la célula se llene el cilindro abrirá la compuerta y dejara caer su contenido, inmediatamente después se cerrará y el motor del sinfín reanudará su funcionamiento, continuando de esta forma el ciclo de trabajo.

El cilindro funciona mediante accionamientos eléctricos que reciben la señal de los solenoides de válvulas del esquema de potencia, cuando circula corriente al cerrarse los interruptores. En este esquema se encuentra también el motor monofásico que hará funcionar la alimentación de la célula.

Para ayudar a saber en que estado se encuentra funcionando la máquina se han añadido unos indicadores luminosos que nos dirán cuándo el sistema está encendido (verde) o en parada de emergencia (rojo), y también cuando se encuentra activado el motor del sinfín (naranja).




Imagen:12280P5.Luces4GIF.gif

Esquema de interfase eléctrica y Ladder Siemens

Esquema interfase eléctrica
Esquema interfase eléctrica

Estos dos esquemas son los más importantes de nuestra máquina ya que son los encargados de su correcto funcionamiento.

En el primero de ellos se encuentran los distintos componentes que darán funcionamiento al PLC. Entre estos elementos distinguimos: los sensores de presencia de las carreras del cilindro; los relés que harán funcionar los interruptores del esquema de potencia; y los distintos pulsadores de la consola de mando que regularán el estado el sistema: interruptores PM y PP para encender y parar el sistema respectivamente y pulsador de parada de emergencia PE y de rearme RE a estado inicial.


En el segundo esquema se encuentra codificada toda la lógica basada en Ladder Siemens que hará funcionar correctamente a la célula de carga. Dentro de éste podemos ver los distintos contactos y relés que activarán las salidas del PLC y unos temporizadores que ayudaran al funcionamiento del ciclo. El primero de ellos (temporizador a la conexión) se encarga de que el motor empiece a funcionar un segundo después de que la célula se haya cerrado, para asegurarnos de que se encuentra en este estado antes de comenzar a llenarse. El segundo (temporizador a la desconexión) mantiene la alimentación activa durante el tiempo que queramos (en nuestro caso debería estar activo un minuto). Es en este elemento donde podemos configurar el ciclo de pesado de nuestra célula, en nuestro caso 20kg, en función del caudal constante que nos proporciona el sinfín. Por último, el tercer temporizador se encarga de ayudar a que, tras pulsar el rearme de la parada de emergencia, el cilindro vuelva a su posición inicial y se encuentre en reposo hasta que se vuelva a pulsar el interruptor de marcha.


Esquema Ladder Siemens
Esquema Ladder Siemens
Circuito completo y archivo comprimido

Finalmente, al igual que en los trabajos anteriores, incluimos un gif donde se muestra el funcionamiento de la máquina y los distintos estados en los que se puede encontrar:

  1. En primer lugar, accionamos el pulsador de marcha PM y la célula comienza a realizar ciclos de forma automática y continua. Podemos ver en los indicadores luminosos cuando el motor del sinfín está alimentando a la célula. Hemos bajado el tiempo que tiene que estar activo el temporizador que acciona el motor de 60 segundos a 3 segundos para poder ver todo el funcionamiento.
  2. Después vemos que, tras pulsar el interruptor de paro PP el sistema se bloquea y si luego volvemos a pulsar el de marcha, el sistema reanuda el ciclo donde lo haya dejado.
  3. Por último realizamos una simulación de parada de emergencia. En este caso el sistema se bloquea al pulsar PE, pero a diferencia del caso anterior, después de accionar el rearme PRE el sistema no reanuda el ciclo, sino que se para el motor y el cilindro vuelve a su posición de inicio (célula abierta) y se mantiene en esta posición hasta que se vuelva a poner en marcha el sistema con PM.


Imagen:12280P5.CircCompleto3GIF.gif



Archivo comprimido programa Automation Studio 5.2 Media:12280_P5.rar‎

--401 12280 20:33 14 mar 2016 (CET)


Proyecto de aplicación de Automatización Básica

Estación de roscado y doblado de varillas

Para la elaboración de este proyecto quería mostrar que, con algunas de las simples operaciones desarrolladas en los assignments, se puede diseñar una maquina operativa y que se puede llevar a la realidad sin mucho coste y con alto grado productivo.

Ejemplo de pieza que se va a fabricar
Ejemplo de pieza que se va a fabricar

La estación de automatización cuyo diseño voy a desarrollar a continuación, consiste en una máquina que tome varillas de acero de un pequeño almacén de la propia máquina, luego realice una rosca hembra en los laterales y finalmente doble los extremos en un ángulo de 90 grados.

Este tipo de piezas se emplean en multitud de elementos, como por ejemplo, en tiradores para puertas, laterales de las baldas, toalleros, percheros, etc.

Suponemos que la alimentación de nuestro sistema son unas varillas de acero, cuyos bordes ya vienen biselados, de tamaño y longitud adecuados a la pieza final que deseamos obtener (unos 30 cm de longitud y 1 cm de diámetro). Después de obtener la pieza final podrían necesitar un recubrimiento con pintura u otra operación, que no se realizan en esta máquina.


Simulación en Automation Studio 5.2 y pieza Solid Edge Media:12280.ProyectoAutomatBasica.rar‎ (En mi Automation, y no se si en el de todos, a veces al abrir la simulación se quitan los nombres de algunos relés y contactos en el PLC, pero se soluciona borrando un par de uniones y volviéndolas a colocar)


Croquis

Este sería un croquis básico del montaje de la máquina.

Croquis máquina de roscado y doblado de varillas
Croquis máquina de roscado y doblado de varillas


Almacén
Almacén


Las varillas (representadas de color verde) se colocarían en el almacén superior, que está situado a una altura cómoda para su alimentación manual por un operario, en caso de que ésta no sea automática. Uno de los lados del almacén es de una plancha de metacrilato para poder ver desde fuera la cantidad de varillas que quedan.

Los sensores inductivos S1 y S2 detectan la cantidad de varillas que quedan en el almacén y el cilindro CA se encarga de llevarlas una por una desde el almacén a la zona de roscado.


Zona roscado
Zona roscado


En esta parte de la maquina se lleva a cabo el roscado hembra en los laterales de la varilla. El sensor de posición S3 localiza cuando ha llegado la varilla a esta zona y a continuación los cilindros CB y CC agarran la pieza. Despúes los cilindros CD y CE aproximan los motores MD y ME con las roscas macho que realizan el roscado.


Las luces LD y LE nos indican que los motores de roscado se encuentran funcionando.




Pinza elevadora
Pinza elevadora
Pinza elevadora
Pinza elevadora




Tras realizar las roscas hembra en los laterales, la pinza elevadora agarra la varilla y la traslada desde la zona de roscado a la zona de doblado situada ésta debajo de la primera.





Zona doblado
Zona doblado
Almacén piezas terminadas
Almacén piezas terminadas



Aquí se lleva a cabo el doblado en 90 grados de los laterales de las varillas. Después de que la pinza elevadora deposite la pieza entre las dobladoras, el sensor de posición S4 detecta que ésta se encuentra en el lugar correcto. Entonces los motores MD1 y MD2 ponen en marcha las dobladoras y modifican la pieza. Las luces LD1 y LD2 nos indican que los motores de doblado se encuentran funcionando.


Cuando se finaliza esta operación el cilindro CJ expulsa a la pieza de la zona de doblado y ésta cae en una caja con las varillas roscadas y dobladas.

Ejemplo real dobladora


También se ha añadido un cilindro CK que mueve la caja con las piezas terminadas cuando ésta ya esta llena, y sitúa una nueva caja vacía para que se sigan almacenando.




Este es un ejemplo real de como funcionarían las dobladoras.



El panel de control de nuestra máquina estará compuesto de:

Panel de control
Panel de control
  • Pulsadores PM y PP para encender el sistema y parar el sistema respectivamente.
  • Pulsador de parada de emergencia PE y de rearme PRE a estado inicial.

La función de los otros interruptores se detallará más adelante.







Componentes comerciales y no comerciales

Para el montaje de esta máquina necesitaremos una serie de componentes comerciales y no comerciales que se detallan en las siguientes tabla:


Componentes estructurales y de mecanizado
Elemento Descripción
Perfiles metálicosPerfiles de aluminio que permitan construir la estructura de la máquina.
Plancha aluminioPlanchas para fabricar el almacén de las varillas.
Plancha metacrilatoPantalla que permita ver el interior del almacén para saber la cantidad de varillas que quedan.
Elementos fijaciónTornillos, tuercas, arandelas y otros elementos de fijación para poder unir los distintos elementos.
Macho de roscarSirven para realizar la rosca hembra de los laterales del cilindro.
Motor de roscadoMotor para realizar la rosca hembra.
PinzaPinza diseñada especialmente para esta máquina, que permita coger la pieza para llevarla de la zona de taladrado a la zona de doblado.
Motor de dobladoMotor para realizar el doblado en los extremos de las varillas. Al ser varillas de diémetro muy pequeño no se necesita un motor de mucha potencia.
DobladoraDisco con cilindros para doblar las varillas, mucho mas simple que el de la imagen ya que no se necesita tanta fuerza para doblar la varilla.
CajaCaja para almacenar las piezas finalizadas.
Baliza luminosa (Pfannenberg BR-35)Baliza con bombillas de distintos colores para indicar en estado en el que se encuentra el sistema (marcha, funcionamiento motores, etc).
Sirena estroboscópicaSeñal luminosa y acústica para la parada de emergencia y error por falta de cilindros en el almacén.
PLCControlador lógico programable en el que se configura el ladder que regula el funcionamiento del sistema.



Los componentes comerciales electroneumáticos de la maquina están sacados del catálogo de FESTO y se describen en la siguiente tabla:


Componentes sistema electroneumático
Elemento Descripción Criterio de Elección
Cilindro normalizado DSBC-32-50-PA-N3 Cilindros CA y CJ cuya funcion es simplemente empujar la pieza con la mínima fuerza que aporten (483 N). Cilindros CD y CE de aproximación, que necistaran una fuerza un poco mayor.
Pinza radial DHRS-10-A Imagen:12280.pinza1GIF.gif Pinza estándar CB y CC que tiene la fuerza necesaria para agarrar los cilindros.
Cilindro compacto AEN-12-10-P-A Cilindro CF de la pinza para agarrar la varilla, que tendrá que ser compacto y no necesita mucha fuerza ya que su unica funcion es que la varilla no se mueva en su traslado.Cilindro CH para su colocación en las distintas zonas.
Cilindro normalizado DSBC-63-100 y 500-PA-N3 Cilindro CG de manipulación de la pinza para aproximarse a las distintas zonas de trabajo, y cilindro CK de cambio de las cajas donde se almacenan las piezas finalizadas.
Cilindro normalizado DSBG-125-320-PA-N3 Cilindro CI robusto, encargado de subir y bajar toda la pinza, por lo que necesita soportar el peso de ésta.
Sensor de proximidad SMT-8M-A-24V-E Sensores de proximidad de las carreras de cada uno de los cilindros.
Sensor inductivo SIEA-M8B-PU-S Sensores inductivos S1 y S2 del almacén.
Sensor de posición SDAT-MHS-M50-1L-SA-E-0.3-M8 Sensores de posición S3 y S4 de las zonas de roscado y de doblado.
Válvulas 5/2 accinamiento eléctrico VUVS-L20-B52-D-G18-F7 Válvulas 5/2 para el accionamiento de los cilindros.
Válvulas 3/2 accinamiento eléctrico VUVS-L20-M32U-D-G18-1 Válvulas 3/2 para la parada de emergencia de los cilindros.
Válvulas de estrangulación y entirretorno Válvulas para regular el caudal de los cilindros CG y CI (también se podrían poner en el resto de cilindros, pero estos son en los que más nos interesa controlar el caudal).
Unidad de mantenimiento MSE6-E2M-5000-FB13-AGD Unidad de mantenimiento inteligente para limpiar, aportar lubricante y transformar la presión del aire de alimentación de los cilindros.
Accesorios para cilindros y válvulas
  • Cantidad:la necesaria para el sistema
Silencidores, racor rápido roscado, tubo flexible material sintético, perfiles distribuidores de válvulas, elementos de sujeción de cilindros y válvulas, elementos fijación para sensores, comprobador y alimentador de sensores y otros accesorios que complementan nuestro sistema electroneumático.

Descripción puesto automatizado

Memoria descriptiva

Las distintas correspondencias del sistema real con el modelo elegido para la simulación en Automation Studio ya han sido descritas en el apartado del croquis de la estación.

En las siguientes imágenes tenemos una comparación del sistema real y el esquema electroneumático en Automation Studio.



Mapeo de señales

A continuación se describen las distintas señales del sistema y la correspondencia de cada una de ellas en el modelo simulado de Automation Studio, luego en los distintos esquemas de simulación veremos la finalidad de cada una de ellas.

Señales de entrada
Señal real del Sistema Correspondencia en Automation Studio
Consola de mando: pulsador de marchaPulsador PM
Consola de mando: pulsador de paroPulsador PP
Consola de mando: pulsador de parada de emergenciaPulsador PE
Consola de mando: pulsador de rearmePulsador PRE
Sensor inductivo almacén al máximoSensor inductivo S1
Sensor inductivo almacén al mínimoSensor inductivo S2
Sensor posición varilla en zona roscadoSensor de posición S3
Sensor posición varilla en zona dobladoSensor de posición S4
Principio/fin carrera cilindro ASensores de proximidad A-/A+
Principio/fin carrera cilindro BSensores de proximidad B-/B+
Principio/fin carrera cilindro CSensores de proximidad C-/C+
Principio/fin carrera cilindro DSensores de proximidad D-/D+
Principio/fin carrera cilindro ESensores de proximidad E-/E+
Principio/fin carrera cilindro FSensores de proximidad F-/F+
Principio/fin carrera cilindro GSensores de proximidad G-/G+
Principio/fin carrera cilindro HSensores de proximidad H-/H+
Principio/fin carrera cilindro ISensores de proximidad I-/I+
Principio/fin carrera cilindro JSensores de proximidad J-/J+
Principio/fin carrera cilindro KSensores de proximidad K-/K+


Señales de salida
Señal real del Sistema Correspondencia en Automation Studio
Activación válvulas de emergencia para bloquear el sistemaRelé KVE
Activación motor de roscado D (luz)Relé KMD
Activación motor de roscado E (luz)Relé KME
Activación motor de doblado D1 (luz)Relé KD1
Activación motor de doblado D2 (luz)Relé KD2
Avance cilindro ARelé KA
Avance cilindro BRelé KB
Avance cilindro CRelé KC
Avance cilindro DRelé KD
Avance cilindro ERelé KE
Avance cilindro FRelé KF
Avance cilindro GRelé KG
Avance cilindro HRelé KH
Avance cilindro IRelé KI
Avance cilindro JRelé KJ
Avance cilindro KRelé KK
Luz sistema en marchaRelé memoria auxiliar m1
Luz y sonido sistema en parada emergenciaRelé memoria auxiliar m24
Luz varillas en almacén S1 Relé memoria auxiliar m18
Luz varillas en almacén S2Relé memoria auxiliar m19
Luz llenado de varillas en almacén Relé memoria auxiliar m20
Luz y sonido sistema en error por falta de varillas en almacén Relé memoria auxiliar m28

Simulación

Finalmente se incluye la simulación en Automation Studio 5.2 de nuestro sistema de roscado y doblado de varillas. Para ello se emplean cuatro esquemas: electroneumático, eléctrico de potencia, interfase eléctrica y el ladder de Siemens (éste último consta de tres PLC para diferenciar cada una de las operaciones de la máquina).

Imagen:12280.ausim3GIF.gif


A continuación vamos a analizar los elementos que intervienen en cada uno de los esquemas.

Esquema electroneumático

Esquema electroneumático
Esquema electroneumático

En este esquema se detallan los distintos componentes electroneumáticos de los que consta el sistema. Por un lado se encuentran los cilindros, ya sea para aproximar elementos o como pinzas, regulados todos ellos por válvulas 5/2 de accionamiento eléctrico.

Por otro lado, están los sensores de posición: el sensor S3 localiza cuándo se encuentra la varilla en la zona de roscado y el sensor S4 nos da señal si ésta está preparada para su doblado. Como se puede ver, en nuestra simulación no podemos ejecutar el desplazamiento de la pieza, por ello el sensor S3 da señal cuando el cilindro de alimentación CA se encuentra extendido y no cuando la varilla esta situada en la zona de doblado, del mismo modo pasaría con el sensor S4 y el cilindro Cj, pero es una simplificación que no afecta a nuestro sistema (solo asumimos que siempre va a llegar la pieza).

También se encuentran las válvulas 3/2 que se encargaran de bloquear la alimentación de los cilindros cuando el sistema se encuentre en estado de parada, de parada de emergencia o cuando de error por falta de varillas en el almacén superior. Estas válvulas se dirigen igualmente por accionamiento eléctrico y están alimentadas por aire que previamente ha pasado por una unidad de mantenimiento (aunque en el esquema no aparezca para su simplificación), para limpiar impurezas, aportar lubricación y reducir la presión a unos 6 bar de trabajo de la máquina.


Por último se incluyen una serie de luces que nos ayudarán a saber en que estado se encuentra la simulación.

Imagen:12280.ausim1GIF.gif


Esquema eléctrico de potencia y de interfase eléctrica


Estos esquemas relacionan los elementos del sistema de potencia (motores y solenoides de válvula) con los distintos relés que activan los interruptores para darles corriente a dichos elementos.

Esquema eléctrico de potencia
Esquema eléctrico de potencia
Esquema de interfase eléctrica
Esquema de interfase eléctrica


En el esquema de potencia vemos cada uno de los solenoides de válvula que controlan el avance/retroceso de todos los cilindros del sistema electroneumático. También se encuentran en este esquema los motores de roscado y de doblado derecho e izquierdo de las varillas.

Como se puede ver la alimentación de las válvulas es de 24V, mientras que para los motores de roscado y doblado son las líneas L1 y L2 respectivamente, ya que cada uno de ellos tendrá que estar alimentado con la potencia necesaria para que funcionen.







Por otro lado se sitúa el esquema de interfase eléctrica. En él se encuentran las tarjetas de entrada y salida a nuestro PLC y los distintos elementos que entran y salen de ellas.

Las señales que entran al PLC son los sensores y los pulsadores del panel de control: se distingue los pulsadores PM de marcha y PP de parada; los pulsadores PE y PRE de parada de emergencia y rearme respectivamente; los sensores inductivos del almacén S1 y S2; los sensores de posición S3 y S4; y, finalmente, todos los detectores de carrera de cada uno de los cilindros que regulan nuestro sistema.

En cuanto a las señales que salen del PLC éstas son más simples, ya que únicamente activan los relés que cierran el contacto de los interruptores del sistema eléctrico de potencia.










Esquema del ladder de Siemens

El último de los esquemas es el más importante, ya que es el encargado de regular el correcto funcionamiento de todo nuestro sistema.

PLC roscado PLC doblado PLC elementos adicionales


Estos PLC regularían el sistema de roscado, el segundo el movimiento de la pinza elevadora y el sistema de doblado, y el último de ellos controla otras funciones adicionales del sistema. A continuación se analiza cada uno de ellos para saber cómo funcionan, pero antes un pequeño esquema de la función de las variables internas que se han creado:

Variables internas
Variable Función
m1Ayuda sistema en marcha
m2b/m2c y m3d/m3eAyuda para que los cilindros se mantengan en su posición durante el ciclo de roscado
m4Ayuda ciclo roscado activo
m5Ayuda pieza en roscado
m6Pieza cogida con la pinza
m8, m9, m10, m11, m12, m13Ayuda ciclo correcto de traslado de la pieza
m14Ayuda ciclo doblado activo
m15/m16Descativación timer contador
mc1Contador cilindros para activar el comparador del contador 1
m17Reseteo contador 1 de piezas finalizadas
mc2 y m18Ayuda contador 2 de falso 1 en S2 y S2 activo
mc3 y m19Ayuda contador 2 de falso 1 en S1 y S1 activo
mc4Contador cilindros en almacen
m20Ayuda activación llenado de almacén (S1 y S2 no dan señal)
mc2 y m18Ayuda contador 2 de falso 1 en S2 y S2 activo
m21 m22Quedan solo 20 cilindros y la luz de llenado parpadea y emite sonido
m23Ayuda error por falta de varillas
m24Ayuda parada de emergencia


Ladder de sistema de roscado


En el primer ladder se regula la marcha y parada del sistema, y el funcionamiento de la alimentación y el roscado hembra de las varillas.

Las dos primeras líneas del ladder se encargan precisamente de activar la marcha y la parada del sistema cuando se pulsan estos interruptores en el esquema de interfase eléctrica. Al pulsar el botón de parada o el de parada de emergencia, se activa la válvula que corta el suministro de aire a los cilindros y bloquea el sistema. La variable m1 impide que el resto de comandos se ejecuten cuando está pulsada una de estas dos paradas (o el error por falta de varillas).


A continuación está la alimentación a la zona de roscado por parte del cilindro CA (1). Después los cilindros de las pinzas CB y CC agarran la varilla (2) y se aproximan los cilindros de los motores CD y CE (3).




Cuando los cilindros de aproximación llegan a su máxima carrera, los motores de roscado se ponen en marcha, y se mantienen el tiempo necesario para realizar la profundidad deseada de la rosca hembra. Los contadores a la desconexión (puestos a 4 segundos en la simulación) son los que regulan el funcionamiento de estos motores.



Finalmente, al acabar la rosca se retiran los cilindros de aproximación (4), luego se abren las pinzas (5) y por último se retira el cilindro de alimentación para coger la siguiente varilla (6). En realidad este último cilindro podría haber vuelto a su posición de inicio en cuanto las pinzas agarran la varilla, pero con este cilindro tambien representamos la posición de la varilla en S3.





Ladder pinza elevadora, doblado y expulsión de varilla

En el siguiente ladder se dirige a la pinza elevadora, la fase de doblado de la varilla y su expulsión cuando la pieza esta acabada.

En primer lugar (1) el cilindro de elevación CI se expande y llega hasta la zona de roscado, manteniéndose en esa posición hasta que se haya acabado de hacer dicha operación en la pieza. Cuando esto ocurre, y después de que los motores y las pinzas se hayan retirado, el cilindro de aproximación CG se mueve hasta la varilla (2) mientras que el cilindro de alimentación CA se recoge para alimentar el siguiente ciclo. Al llegar a la varilla los cilindros CF y CH se expanden (3) y la pinza se sube y agarra la pieza. El cilindro CH sirve para salvar los elementos constructivos de la zona de roscado y la de doblado, que impiden que se pueda coger y soltar la pieza horizontalmente de forma directa, con las posiciones máxima y mínima del cilindro elevador CI.

Este cilindro CH se podría haber sustituido si en el elevador CI hubiera distintas posiciones de la carrera del cilindro, pero para aumentar la precisión de la manipulación he decidido hacerlo con dos cilindros de este modo.

Una vez agarrada la pieza, el cilindro de aproximacíon se retira (4) y el de elevación baja hasta la zona de doblado (5).



Después de ésto el cilindro CG sitúa la varilla encima de las dobladoras (6) y los cilindros CF y CH retroceden, para depositarla encima de éstas (7).

Cuándo la pieza ya se encuentra lista para empezar el doblado, el cilindro de aproximacíon vuelve a su posición inicial (8) y se resetean las variables internas que permiten el funcionamiento correcto de este ciclo (9).



Finalmente se ponen en marcha los motores (10) durante el tiempo necesario para doblar la varilla 90 grados, y al acabar el cilindro CJ la quita de las dobladoras (11) y cae en la caja de piezas finalizadas. El último comando es para resetear las variables que intervienen en el doblado de las varillas y dejar las dobladoras a la espera de la siguiente pieza.

Es verdad que los motores de doblado tendrian que funcionar, después de retirar la pieza, para volver a su posición de inicio, pero he omitido este paso para que no se confunda este giro con el de doblado de la propia varilla.



Ladder elementos adicionales

Este ultimo ladder controla el funcionamiento del sistema si las varillas del almacén se van agotando, el cambio de caja de las piezas acabadas y la parada de emergencia y rearme a posicición inicial.

En primer lugar vamos a establecer un número máximo de varillas terminadas que se deben almacenar en cada caja. Para ello el contador 1 almacena el número de piezas que se van guardando en esta caja después de que hayan sido roscadas y dobladas. Cuando este valor es el mismo que el comparador 1 (en la simulación está puesto a 3 varillas) , el cilindro CK retira la caja llena y sitúa una nueva (1).


Después de esto un operario tendría que llevarse la caja llena y situar una nueva caja vacía para cuando se vuelva a repetir este paso. Imagen:12280.aucambioGIF.gif



Por otro lado queremos simular como se comportaría el sistema en función de la cantidad de varillas en el almacén de alimentación. Para ello controlamos los sensores S1 y S2 con unos interruptores en el esquema de interfase eléctrica. Pero en la realidad estos sensores podrían dar un falso 0 cuando las varillas vayan bajando por el almacén, o un falso 1 si estamos llenando el almacén pero todavía no hemos llegado a su capacidad máxima. Para ello se coloca los contadores, comparadores y retardos a la conexión (2) y (2), para no hacer caso a estas falsas señales en los sensores S1 y S2 respectivamente.

En los siguientes gifs se puede ver el comportamiento con estos falsos 0 y 1.

Imagen:12280.aufalsoGIF.gif



Las siguientes instrucciones controlan la máquina cuando el almacén se empieza a vaciar. Una vez que el sensor de mínimo nivel S2 (y antes lo habrá hecho el de máximo nivel S1) detecta que no hay piezas en el almacén se enciende la señal luminosa de llenado LL. Pero para que la máquina pueda seguir funcionando hasta que se vuelva a llenar, se deja un espacio, en el que caben unos 20 varillas, desde el sensor de mínimo nivel hasta el cilindro de alimentación CA. Si el almacén no se rellena pero la maquina sigue funcionando el contador 3 (4) nos da el valor de los cilindros que van quedando en este espacio de seguridad. Si este contador da señal de que han pasado 10 varillas y sigue sin llenarse, el primer comparador se activa (en la simulación está a 2 varillas) y se empieza a emitir una señal de aviso acústica, que está representada en la simulación por el parpadeo de la señal de llenado LL (5). En caso de que aún así se siga sin llenar el almacén, el segundo comparador nos indica que han pasado 10 varillas más (en la simulación 1 más) y por tanto, ya si que no quedan varillas para alimentar CA. Entonces se activa la señal luminosa de error Err y el sistema entra en bloqueo hasta que se llene el almacén (6) (la señal de llenado LL y la señal sonora también seguirían activas hasta que se llenase).

Después de llenarlo la máquina seguiría funcionando en el punto donde se hubiese parado.

Imagen:12280.ausim4GIF.gif


Por último se configura la parada de emergencia y el rearme del sistema.

Si se pulsa el botón de parada de emergencia PE en cualquier momento de la simulación, las válvulas 3/2 cortan el suministro de aire a los cilindros y el sistema se bloquea (7). A diferencia de una parada normal si se pulsa en interruptor de marcha PM el sistema sigue sin funcionar, ya que antes de que pueda volver a hacerlo es necesario rearmarlo. Para ello hay que pulsar el botón de rearme PRE que lleva a todos los cilindros a su posición inicial (8) y reinicia el sistema. Si se quisiera volver a poner en marcha el sistema habría que volver a pulsar el interruptor de marcha PM, después de retirar las posibles varillas que se encontraban en la zona de roscado, la pinza o la zona de doblado al activar la parada de emergencia.

Esta parada de emergencia no afecta a los contadores de piezas finalizadas ni a los de varillas en el almacén.


El temporizador en esta última instrucción sirve para que las variables internas se reseteen después de que les haya dado tiempo a los cilindros de volver a su posición inicial.

Imagen:12280.ausim7GIF.gif


Para hacer una revisión final de la simulación se incluye un vídeo en el que se comprueban las siguientes fases del sistema:

  1. El sistema se pone en marcha al pulsar PM.
  2. Simulamos la falta de varillas en el almacén interrumpiendo la señal de S2 y S1.
  3. El error por falta de varillas no afecta al contador de piezas terminadas y al llegar a 3 se cambia la caja.
  4. Ejecutamos la parada de emergencia PE y posterior rearme PRE.
  5. Se vuelve a poner el sistema en marcha y se realiza una parada con PP.

media:12280.aufinal.avi


Optimización de la máquina

Para acabar el trabajo voy a presentar una pequeña modificación que haría que la máquina fuese mucho más versátil.

Como se ha visto en los apartados anteriores se ha configurado la máquina para que ambos lados de la varilla reciban las mismas operaciones, pero con cilindros y motores distintos (se podría haber puesto dos elementos llamados de la misma forma y harían lo mismo). Lo que quería conseguir con esto es una separación de cada uno de los lados de la varilla para que las operaciones que se realizasen en ellos no tuvieran que ser siempre las mismas.

Botones adicionales
Botones adicionales

De esta forma si se incluyese en el panel de control una serie de botones adicionales como los de la figura, se podrían elegir las modificaciones de la varilla.

Por un lado si se pulsa R1 se haría una rosca en el lado derecho, si se pulsa R2 en el izquierdo, si se pulsan los dos se haría la rosca en ambos lados y si no se pulsa ninguno no se haría rosca.

Del mismo modo pasaría con el doblado y los pulsadores D1 y D2. En este caso se podría elegir también cuantos grados se doblarían con las ruedas G1 yG2.



Esto solo supondría una pequeña modificación en los esquemas de interfase electónica y el ladder de Siemens, únicamente se tendría que añadir los correspondientes pulsadores y cambiar el ladder para realizar los mecanizados que se quieran y sino que se saltase esos pasos.

Como ejemplo se incluye lo que habría que poner para elegir si se quiere hacer rosca en las varillas:



Como se puede ver, si antes de poner en marcha el ciclo, se pulsa en interruptorRosDon se pondría a set la variable mR1on y se haría el roscado en el lado derecho. Si no se pulsase esta opción, el programa omitiría esta instrucción y pasaría a la siguiente.


Para el doblado ocurriría lo mismo, y con las ruedas G1 yG2 se controlaría los grados que se quieran doblar las varillas, es decir, el tiempo que los motores de doblado están funcionando. Además si estos motores girasen en cualquier sentido se podrían obtener piezas en S.


A todo esto hay que añadir que se podrían modificar fácilmente muchos elementos sin cambiar la estructura de la máquina (cambiar el roscado hembra por un roscado exterior o por un cilindrado interior; modificar la profundidad del roscado; ajustar distancias entre elementos para longitudes y diámetros de varillas diferentes; cambiar radio de doblado; ...) obteniéndose una gama casi infinita de productos finales distintos.


Ejemplos de productos donde se usan estas piezas


Simulación en Automation Studio 5.2 y pieza Solid Edge Media:12280.ProyectoAutomatBasica.rar‎ (En mi Automation, y no se si en el de todos, a veces al abrir la simulación se quitan los nombres de algunos relés y contactos en el PLC, pero se soluciona borrando un par de uniones y volviéndolas a colocar)


--401 12280 15:29 11 abr 2016 (CEST)

Robótica industrial

Assignment 6: Entrega de Robótica Industrial

Vamos a ver un pequeño y simple ejemplo de manipulación de un robot mediante sus coordenadas robot o las coordenadas amgulares.


Coordenadas robot

En esta primera imagen se ve el uso de las coordenadas robot para mover una caja de botellas. Empleamos las coordenadas robot ya que las botellas están vacías y lo que nos interesa es trasladar la caja a la mesa lo mas rápido posible.


Imagen:12280.corob1GIF.gif


Coordenadas cartesianas

En este segundo ejemplo si lo que nos interesa es manipular una botella llena y trasladarla con cuidado a una caja a partir de la posición de la herramienta, para lo cual son mejores las coordenadas cartesianas.


Imagen:12280.corobGIF.gif

--401 12280 13:32 15 abr 2016 (CEST)





Simulación de célula robotizada

Ejemplo de puerta
Ejemplo de puerta


En esta célula robotizada vamos a construir una puerta de armario de madera, y usaremos las varillas fabricadas en el proyecto de automatización básica.

Las puertas tendrán un marco embellecedor de forma rectangular y las varillas en forma de U serán los tiradores de las mismas.

El ejemplo de la imagen no es exactamente la puerta que se va a fabricar, pero se asemeja al resultado final de ésta.





Descripción instalación

En general la instalación consta de una zona de control, un pequeño almacén y la zona de montaje de la célula robotizada, aislada del resto de la planta por seguridad, a la que se accede por la puerta con la flecha verde.

En el montaje de la célula robotizada se distinguen tres zonas bien diferenciadas: la zona de alimentación (A), la zona de ensamblaje de la puerta (B) y finalmente la zona de paletizado (C).


Zona alimentación A
Zona alimentación A


Las puertas llegan alimentadas por la cinta transportadora de la flecha verde, y los listones y varillas por las cintas de las flechas azules y amarillas respectivamente.

Estos dos últimos elementos podrían llegar alimentados de una forma más sencilla, como un pequeño almacén, pero lo he decidido hacerlo así para que se distinga mejor el proceso.

Además en esta zona se incluye un panel de control de la instalación, aunque el control de la célula se realizaría desde el ordenador del exterior del recinto, para tener una visión global de todo el proceso.




Zona montaje B
Zona montaje B


En esta zona se encuentran los robots que construirán la puerta.


El robot verde recoge las puertas sin montar y las coloca en la mesa de montaje, y cuando finalice la construcción la llevará a la zona de paletizado.

El robot azul se encarga de coger las varillas y listones de la zona de alimentación con una pinza.

El robot morado tiene la función de aplicar la cola para pegar los listones.

Por último el robot blanco atornilla el tirador de la puerta.



Zona paletizado C
Zona paletizado C


En esta última zona se almacenan las puertas en palés para continuar con el montaje del mobiliario más adelante o empaquetar las puertas de forma individual.

La barrera de detectores de presencia impide que, por seguridad, ninguna persona acceda al recinto de trabajo de los robots durante el transcurso del proceso (si se detecta a alguien se bloqueará su funcionamiento). Solo cuando se llene el palé se podrá acceder con una carretilla para poder poner un palé nuevo.





Simulación

En primer lugar el robot verde coge una de las puertas de la cinta transportadora y la sitúa sobre la mesa de montaje.

Después el robot morado se encarga de aplicar cola en las posiciones en las que, posteriormente, el robot azul irá colocando los listones de madera para hacer el marco embellecedor.

Cuando este robot termine esta operación, agarrará una de las varillas y el robot blanco la atornillará por el otro lado haciendo un agujero pasante.

En el siguiente gif se puede ver un detalle del montaje de la puerta. Se ha acelerado la recogida y colocación de los listones para que no fuese tan largo. No he podido encontrar la forma de asociar dos elementos, por eso al mover la puerta, el marco y el tirador se quedan volando.


Imagen:12280.TR.mon1GIF.gif


Finalmente el robot verde guarda la puerta en el palé y se vuelve a realizar todo el ciclo.


Programa de robots verde y azul
Programa de robots verde y azul


Para poder realizar la simulación se ha trabajado con coordenadas robots y cartesianas, movimientos lineales y punto a punto y temporizado, como en el ejemplo de los programas de los robots verdes y azul.






En este último gif se incluye el ciclo completo.

Imagen:12280.TR.mon2GIF.gif


Archivo simulación en KUKA Sim Pro 1.1: Media:12280.TrabajoRobótica.rar‎

--401 12280 20:41 27 abr 2016 (CEST)



Programación MHCN

Assignment 7: 1ª Entrega de programación CNC

Puzzle
Puzzle


La pieza islote que se va a fabricar en esta primera entrega es el puzzle de la figura, con las dimensiones que se indican en la imagen de abajo, pero luego para aplicar una tolerancia se quitarán 2 mm de espesor. Las líneas de contorneado tiene un espesor de 10 mm.


El bruto a partir del cual va a ser mecanizado tiene unas dimensiones de 300x300x62.








Herramientas

Herramientas para mecanizado
T1.1: n:900 (rpm) T2.2: n:2000 (rpm)
v. avance:230(mm/min) v. avance:280(mm/min)
T3.3: n:2000 (rpm) T4.4: n:1600 (rpm)
v. avance:280(mm/min) v. avance:250(mm/min)

Para el mecanizado de la pieza emplearemos las siguientes herramientas, todas ellas sacadas del catálogo de Sandvik.


  • T1.1: Para el planeado inicial, de diámetro 101.6 mm y longitud 30 mm.
  • T2.2: Realiza el desbaste de la pieza, de diámetro 50 mm y longitud efectiva 15.7 mm.
  • T3.3: Se encarga del contorneado, de diámetro 20 mm y longitud efectiva 10 mm.
  • T4.4: Para el acabado final de tolerancia y el contorneado de las lineas interiores, de diámetro 10 y longitud efectiva de 12 mm.


El cambio de la herramienta en la maquina se sitúa en el punto (400, 400, 400).





Simulación

La simulación del mecanizado de esta pieza se va a realizar mediante el programa WinUnisoft 4.2.

Para llegar a la pieza final se realizan cuatro etapas de mecanizado sobre el bruto inicial: planeado, desbaste, contorneado y acabado.


Planeado y desbaste

En primer lugar se realiza un planeado de la pieza para dejarla de 62 mm a 60 mm de altura, asegurándonos así de que la superficie superior del islote está lisa y a la altura que se desea.

En nuestro editor primero se elige la herramienta de planeado T1.1 y se coge la herramienta (1), y después se realiza el planeado a Z0 (2). Se sitúan las referencias de la pieza a Zmin:-60, y con este planeado nos aseguramos una altura de 60 mm siempre, para prevenir defectos del bruto de la pieza (como ejemplo se supone una altura de bruto de 62mm, pero podría ser 61, 63, ...).

Después se lleva a cabo el desbaste de la pieza (4), para que la herramienta de contorneado, de menos diámetro, no tenga que realizar tanta fuerza. Esta operación se lleva a cabo en dos pasadas de la herramienta, ya que su longitud efectiva es de 15.7 mm y la profundidad requerida de la pieza de 20 mm. Previamente se ha seleccionado la herramienta T2.2 (3) para poder realizar este desbaste.

Estas dos operaciones de mecanizado están basadas en interpolación lineal con la función preparatoria G01 y con la G00 cuando no estamos mecanizando, para desplazar la herramienta de forma rápida. Por otro lado iniciamos la rotación horaria del husillo con la función auxiliar M03 y la detenemos con M05. Se empieza a girar mientras se lleva a cabo la aproximación a la pieza desde la posición de cambio de herramienta, para ahorrar tiempo y asegurarnos de que ya lleva la velocidad adecuada para mecanizar cuando llega a esa posición. Mediante M07 y M09 controlamos la salida de refrigerante siempre que se está mecanizando.


Durante todo el programa después de agarrar una herramienta (M06), mientras se lleva a cabo la operación de aproximación a la pieza, también se selecciona la herramienta necesaria para el siguiente proceso. De esta forma ahorramos tiempo y ya la tenemos preparada en el tambor de herramientas.

Imagen:12280A7pd2GIF.gif



Contorneado y acabado


A continuación se realiza el contorneado de la pieza. Para ello se selecciona la herramienta T3.3 (5) y después se realiza la operación (6), al igual que antes, en dos pasadas a Z-10 y Z-20, ya que la longitud efectiva de la herramienta no permite hacerlo en una sola. Los radios son de distinto tamaño para que la pieza sea más original.

Cuando finaliza este contorneado, se cambia a la herramienta T4.4 (7) de diámetro 10 mm, para realizar un acabado final de tolerancia quitando 2mm de la pieza final y llevar a cabo el contorneado de las líneas interiores de la figura (8).

Para poder realizar las dos operaciones anteriores son necesarias las funciones preparatorias G02 y G03, que permiten realizar una interpolación circular para mecanizar los arcos de la pieza. Con G42 y G40 activamos y anulamos el corrector de herramienta para el acabado exterior. Estas dos últimas funciones solo las ponemos en este proceso final ya que en los anteriores nos da igual el desgaste de herramienta, y aunque lo hubiera, no sería superior a los 2 mm que luego se corrigen.

Por último se sitúa la herramienta en la posición de cambio de herramienta (400, 400, 400) y con la función auxiliar M30 se finaliza el programa y se vuelve al comienzo(9).



Imagen:12280A7ca2GIF.gif






Para finalizar con el trabajo se incluye una animación en la que se lleva a cabo el ciclo completo de mecanizado.


Imagen:12280A7todo2GIF.gif


Archivo simulación en WinUnisoft 4.2: Media:12280.Ass7.rar‎


--401 12280 10:54 1 may 2016 (CEST)

Trabajo de programación CNC

Se cumplen 20 años del histórico doblete del Atlético de Madrid en la temporada 95-96 con jugadores importantes para el club como Simeone, Pantic, Kiko, Caminero,...

La equipación de este año le rinde un homenaje con camisetas inspiradas en las de aquella época y una inscripción en el cuello, y con este trabajo yo también quería hacerle un pequeño homenaje.

Escudo Atlético de Mdrid
Escudo Atlético de Mdrid

Con esta pieza se cumplen todas las especificaciones del ejercicio empleando todas las funciones y subrutinas vistos en clase:

  • Desbaste exterior
  • Interpolación lineal y circular
  • Coordenadas absolutas e incrementales
  • Cajeado de mas de 2 veces la longitud efectiva
  • Cajeado rectangular
  • Cajeado circular
  • Cajeado irregular
  • Geometria polar
  • Ciclos fijos
  • Subrutina estándar
  • Subrutina paramétrica
  • Saltos
  • Corrector


Puedes descargar aquí el archivo simulación en WinUnisoft 4.2 y las figuras en Solid Edge v18: Media:12280.TrabajoCNC.rar‎


Croquis

La pieza se mecaniza a partir de un bruto de dimensiones 260 x 360 x 42.


Croquis General
Croquis General

Las medidas de todos los elementos iguales (estrellas, franjas rojas, franjas blancas, línea exterior, cajeado triangular interior, números digitales,...) es la misma para cada uno de ellos.

Las estrellas se distribuyen de forma simétrica en cada lado y el contorneado del árbol y del oso es una aproximación que no hace falta acotar.

Croquis auxiliares



Herramientas

Para el mecanizado de la pieza emplearemos las siguientes herramientas, todas ellas sacadas del catálogo de Sandvik.


Las velocidades de avance y del husillo están sacadas del simulador de Sandvik y se puede acceder a los resultados de la simulacion de cada herramienta clickeando en la imagen pequeña debajo de la velocidad del husillo.


Herramientas
Herramienta Imagen Velocidad del husillo(rpm) Velocidad de avance en diametro mecanizado(mm/min) Velocidad de corte (m/min)
  • Fresa de planeado T1.1
  • Fresa de planear A345-102R38-13HX
  • Documentación: A345-102R38-13HX
  • Diámetro de corte: 101.600 mm
  • Longitud efectiva: 30.000 mm
488
2430160
  • Fresa de desbaste T2.2
  • Fresa de desbaste 2P370-2000-PB 1740
  • Documentación: 2P370-2000-PB 1740
  • Diámetro de corte: 20.000 mm
  • Longitud efectiva: 80.000 mm
2750
1250173
  • Fresa de cajeado T3.3
  • Fresa de ranurar de metal duro R216.24-08050BCC13P 1640
  • Documentación: R216.24-08050BCC13P 1640
  • Diámetro de corte: 8.000 mm
  • Longitud efectiva: 13.000 mm
5740 (*1 comentario al final)
602144
  • Broca de agujeros T4.4
  • Broca de metal duro 460.1-0803-040A1-XM GC34
  • Documentación: 460.1-0803-040A1-XM GC34
  • Diámetro de corte: 8.030 mm
  • Longitud efectiva: 41.300 mm
  • Ángulo: 140 grados
3790
75695.6
  • Fresa de detalle T5.5
  • Fresa enteriza de metal duro y punta esférica 1B232-0159-XA 1620
  • Documentación: 1B232-0159-XA 1620
  • Diámetro de corte: 1.588 mm
  • Longitud efectiva: 3.175 mm
2750
1250173
  • Fresa de acabado T6.6
  • Fresa de ranurar enteriza de metal duro para planear R215.H4-08050CAC05P 1620
  • Documentación: R215.H4-08050CAC05P 1620
  • Diámetro de corte: 8.000 mm
  • Longitud efectiva: 20.000 mm
6660 (*2 comentario al final)
8380167



  • Se elige la fresa de planeado T1.1 por ser de gran tamaño y gran productividad que permite realizar esta operación en menos pasadas y mas rápido.
  • La fresa de desbaste T2.2 posee la fuerza necesaria para arrancar gran cantidad de material y dejar buen acabado superficial.
  • En cambio la fresa de cajeado T3.3 tiene menos fuerza y longitud efectiva pero proporciona mejor acabado superficial.
  • Entre todo el catálogo se usa la broca T4.4 por su alto rendimiento y versatilidad que no solo permite hacer este mecanizado, sino estar preparada para usarse en la máquina para otro tipo de piezas.
  • La fresa T5.5 para realizar los detalles (estrellas, el oso y el madroño y los números) se ha elegido de punta esférica ya que, debido a que es necesario que tenga poco diámetro para realizar estas figuras, esta configuración le permite tener mayor fuerza que una fresa normal.
  • Finalmente se ha seleccionado la fresa T6.6 para realizar el acabado, ya que su longitud efectiva permite realizar esta operación, en todas las partes de la pieza, de una sola pasada (a diferencia de las otras fresas que necesitan varias pasadas para lograr la profundidad requerida). Además se elige esta fresa de punta especial que permite dejar un buen acabado tanto en planeado como en contorneado lateral.


(*1) En el programa se ponen 4000 en vez de 5740, porque este valor es superior al permitido para la simulación y da error.

(*2) Y por lo mismo para 6660.


(*) Al poner las velocidades de avance en diámetro mecanizado da error en el programa así que en la simulación se ponen las velocidades de corte.


El cambio de la herramienta en la maquina se sitúa en el punto (300, 300, 300) posición de cambio de herramienta.


Plan de mecanizado

A continuación un esquema resumen de la fases necesarias para mecanizar la pieza.

Después en la simulación se detallará como funciona el programa en cada una de ellas.


Plan de mecanizado
Fase Imagen Descripción Herramienta
1. Planeado
Planeado del bruto para conseguir dimensiones de Z requeridasT1.1
2. Desbaste
Desbaste en dos pasadas del exterior del escudo y la placaT2.2
3. Contorneado franja exterior
Contorneado de la línea exteriorT3.3
4. Cajeado triangular
Cajeado de forma irregular con las dimensiones y radios de acuerdo del croquisT3.3
5. Cajeado franjas
Cajeado de las franjas de misma anchura pero distinta longitudT3.3
6. Taladrado agujreos estrellas
Taladrado para facilitar el cajeado de las estrellas, ya que la herramienta que se empleará para ello es muy pequeñaT4.4
7. Cajeado estrellas
Cajeado de las estrellas con subrutinas y coordenadas polaresT5.5
8. Contorneado de oso y madroño
Contorneado de los detalles del oso y el madroño (aunque en la imagen aparezca como cajeado, en la simulación se realizará un contorneado)T5.5
9. Taladrado frutos
Pequeño taladrado de los frutos del árbolT5.5
10. Contorneado año
Contorneado de los números basados en representación digitalT5.5
11. Planeado y contorneado de acabado
Planeado y contorneado de todos los elementos con corrector de herramientaT6.6
Pieza final

Simulación

La simulación del mecanizado del escudo del Club Atlético de Madrid se va a realizar mediante el programa WinUnisoft 4.2.

Se han elegido las dimensiones de la máquina para que la herramienta pueda llegar sin problemas a todos los puntos de la pieza.

Para llegar a la pieza final se realizan las fases mencionadas antes, cuya funcionamiento en el programa se describe a continuación.


Planeado

Antes de describir este proceso vamos a explicar algunas de las funciones ISO que aparecerán a lo largo de todo el programa:

  • G90 y G91 para trabajar con coordenadas absolutas e incrementales respectivamente.
  • G00 para interpolacion lineal de desplazamiento rápido, G01 para simplemente lineal y G02 y G03 para intepolacion circular horaria y antihoraria.
  • M06 cambio de herramienta, M03/M05 poner en marcha/parar el husillo, M07/M09 poner en marcha/parar el lubricante. T nombre de cada herramienta.
  • S velocidad del husillo y F velocidad de avance. G94 para poner la velocidad de avance en mm/min.


En esta primera operación se hace un planeado para que la pieza tenga las dimensiones de Z máximas deseadas según su acotación. Situando el origen de Z en la altura máxima de la pieza (40 mm), es decir Zmin=-40, nos aseguramos que el exceso de altura del bruto se elimine con esta operación (en nuestro caso ponemos un exceso de 2 mm).


Este planeado se basa simplemente en interpolación lineal por toda la superficie y desplazándose rápido cuando la herramienta no está mecanizando (2).

Antes ha sido necesario seleccionar y coger la herramienta T1.1 de planeado (1). Todas las operaciones de cambio de herramienta se realizan en el punto (300, 300, 300) que conocemos como posición de cambio de herramienta.



Desbaste exterior

De nuevo esta es una operación que se basa simplemente en interpolación lineal, aunque en este caso también se incorpora interpolación circular G03 (4). Igual que en el caso anterior hay que seleccionar la herramienta antes de realizar el mecanizado (3).


Como se puede ver, después de coger la herramienta se selecciona la herramienta necesaria para la siguiente fase, de esta forma la dejamos preparada en el tambor de herramientas y ahorramos tiempo a la hora de cambiarlas.


Aunque, en este caso, longitud efectiva de la herramienta (80 mm) podría realizar el desbaste en una sola pasada, como la placa mide la mitad de la longitud (10 mm) tenemos que realizarlo en dos pasadas. Por ello muchas de las instrucciones se repetirán, por lo que usamos la función de salto G25 en algunas de las trayectorias (4.1, 4.2) para no tener que volver a programarlas.




Cajeados


Después de realizar el desbaste exterior se empiezan a mecanizar los cajeados de dentro del escudo.


En primer lugar se selecciona la herramienta T3.3 y se deja preparada la siguiente en el tambor de herramientas (5). Los cajeados del borde del escudo 6.1 y del triángulo interior 6.2 se basan nuevamente en interpolaciones lineales y circulares de la herramienta. Como ambos son de longitud reducida (2 y 5 mm) se pueden realizar en una sola pasada.


Después se llevan a cabo los cajeados de las líneas verticales (7). Los tres primeros, 7.1, 7.2 y 7.3 , tienen la misma estructura adaptada a las distintas longitudes: primero se realiza un cajeado rectangular (a), luego el cajeado de la esquina superior (b) y finalmente el de la inferior (c).

Estos tres cajeados, a pesar de tener distintas longitudes, tienen las mismas dimensiones en cuanto a la esquina superior, por ello se crea la subrutina estándar N1 que realiza este cajeado. Para crear una subrutina metemos el código entre las funciones G22 y G24, y para su llamada en el programa principal la G20. Antes de llamar a esta subrutina se realiza el cajeado rectangular con la función G87.

Del mismo modo los dos primeros comparten la estructura del cajeado inferior, por lo que se crea la subrutina N2 . En cambio para el cajeado de la 3ª línea es necesaria otra configuración, por ello se añade la subrutina N3, aunque se podría poner directamente en el programa principal.


Por otro lado, la última franja no tiene la misma estructura que las anteriores, sino que es triangular con un radio de acuerdo. En vez de realizar un cajeado rectangular se realiza uno circular G88 (d), que se adapta mejor a su configuración y despúes con la subrutina N4 se ajusta a las dimensiones de la acotación (e).


Para todos estos cajeados la longitud efectiva de la herramienta no es lo suficientemente larga para realizarlos en una sola pasada, por eso son necesarias tres pasadas de 5 mm para llegar a los 15 mm de profundidad. En vez de repetir la subrutina 3 veces a distintas alturas, creamos un parámetro (P1, P2, P3 Y P4) para cada subrutina, que llamaremos parámetro de profundidad, que irá aumentando cada vez que se ejecute a la subrutina. Y repetimos la subrutina tres veces para cada cajeado.

Por ejemplo para N1 explicamos el proceso:

  1. La Z empieza a una profundidad de Z=P1= - 5.
  2. Realiza el cajeado a esta profundidad.
  3. Se modifica el parámetro de profundidad mediante P1=P1 F2 K5, es decir P1 = P1 - 5, para aumentar la profundidad de 5 en 5. F2 sirve para programar una resta de parámetros y K para introducir una constante.
  4. Al repetir esta subrutina tres veces se hace el cajeado a Z=-5, Z=-10 y Z=-15, consiguiendo la profundidad de -15 mm requerida.

(He cometido un pequeño error, ya que para que sucediese de esta forma la asignación del parámetro se tendría que dar fuera de la subrutina o con una G25 desde la Z hasta la modificación del parámetro. Aun así cómo se trabaja en incrementales y Z=-5 en cada pasada, la subrutina funciona).


Subrutinas estándar N1, N2, N3 y N4
Subrutinas estándar N1, N2, N3 y N4





Taladrado y cajeado de estrellas

Para el cajeado de las estrellas vamos a realizar este proceso en dos fases:

  1. Taladrado de los agujeros (9)
  2. Fresado de las puntas (11).


En primer lugar se elige la broca T4.4 para realizar los agujeros interiores de las estrellas (8). Con esta operación hacemos un primer desbaste de la mayor cantidad de material que hay que retirar para el cajeado de las estrellas (9). Además, ya que la siguiente herramienta, T5.5 , es de pequeño diámetro y sufrirá mas con los grandes desbastes, reducimos su trabajo y aumentamos la vida de esta herramienta.


Este taladrado se ejecuta con un ciclo fijo de taladrado dentro de la subrutina N5. Para configurar un ciclo fijo se mete la estructura dentro de las funciones ISO G81 Y G80. Además al ser un ciclo ya programado se puede seleccionar en el asistente de funciones ISO.

Después de este taladrado se selecciona la herramienta para el cajeado de las estrellas (10) y se prepara la siguiente herramienta que realizará el acabado final.


Ahora nos metemos de lleno con el cajeado de la estrella. Al ser una estrella regular de cinco puntas, podemos dividir su mecanizado en el fresado de una de las puntas y luego repetir esta operación para el resto de la figura. Y al tener cada una de las siete estrellas la misma forma, metemos el mecanizado completo dentro de la subrutina N6.

Cada uno de los cajeados de las puntas sigue las trayectorias de la figura de la izquierda. Primero se realiza el cajeado exterior de cuatro lados y tres radios de acuerdo diferentes (para cumplir una de las especificaciones del ejercicio), y despúes se quita el material que sobra en el interior.

Para las trayectorias de los cajeados se trabaja en coordenadas incrementales, cambiando a la funcion G91, ya que es un proceso que se repetirá en varios sitios de la pieza y no puede estar definido con respecto a la posición de una de ellas. Aunque no se haya mencionado antes, los cajeados de las funciones N.1, N.2, N.3 y N.4 también se realizan de esta forma, por el mismo motivo.



Tras realizar el cajeado de una de las puntas es necesario repetirlo en las otras cuatro, por ello trabajaremos con geometría polar. Con la función G93 se elige el centro de giro y con G73 se giran A 72 grados cada vez que se realiza una de las puntas. Para ahorrar programación se configura esta subrutina para que repita todas las instrucciones anteriores (mediante G25) 4 veces, una para cada punta restante. Después es necesario volver a colocar los ejes como al principio, ya que al tener que hacer este cajeado en tres pasadas, hay que repetir esta subrutina tres veces a distintas alturas (empleando de nuevo el parámetro P6 para ir bajando la Z en cada pasada).


En este gif se puede ver desde el plano XY este fresado de una de las estrellas.



Subrutinas estándar N5 y N6
Subrutinas estándar N5 y N6





Contorneado oso y madroño



Esta operación es un simple fresado con la herramienta T5.5 para realizar la figura del oso y el madroño del interior del escudo.

Seleccionando una profundidad de 3 mm realizamos un pequeño contorneado a base de las funciones de interpolación lineal G01 y circular G02 (12).


Después se realizan unos pequeños agujeros para formar los frutos del árbol. Al tener la herramienta una punta esférica podrá realizar un pequeño taladrado (de 3 mm de profundidad) sin sufrir mucho. Esta operación se incluye dentro de la subrutina N7 y, al igual que en el taladrado de los agujeros de las estrellas, se repite en los puntos que queramos (13).




Contorneado año


Con el contorneado del año se emplea la programación basada en subrutina paramétrica (G23/G24).

En vez de utilizar este tipo de llamada para hacer simplemente la pieza mas grande o más pequeña he decidido emplear los parámetros para que el usuario tenga mayor posibilidad de elección y pueda poner el año que quiera o incluso escribir el texto que desee con una pequeña modificación.


Para poder inscribir los números en la placa basamos su configuración en código binario en el que cada lado representa un bit que puede ser verdadero 1 o falso 0. De esta forma se pueden obtener todos los números que queramos asociando a cada uno de los lados un bit, como se representa en la figura de la izquierda.


Básicamente nosotros podremos elegir que lado se encuentra a 1 o a 0 y poner así el número que deseemos. El programa esta pensado para que elijamos una la fecha de una temporada con los cuatro primeros números del año de comienzo de la temporada y los dos siguientes para el año de finalización (la línea de separación es otro número en digital que reservamos para representarla).


La designación de cada uno de los lados de los números, ordenados como en la imagen, se eligen mediante parámetros en el programa principal (14). Después se lleva a cabo la llamada (G21) a la subrutina paramétrica N10 que genera el contorneado para cada uno de ellos.


Esta subrutina toma los valores Verdadero o Falso de cada lado y lo multiplica por un factor de profundidad (5 mm) en su llamada. Para ello se realiza una operación de multiplicación con F3 por la constante K5 en la llamada a la función. Antes de la llamada a los parámetros se ha situado la fresa a Z=-8 (recordamos que la parte superior de la placa está a Z=-10), por lo que cuando se realiza el fresado a esta profundidad de 5 mm en realidad la herramienta está penetrando 3 mm en la placa, dimensión menor que su longitud efectiva de 3,175 mm.



El contorneado de cada lado en la subrutina se realiza de la misma forma:

  1. Se sitúa al comienzo de la línea.
  2. La herramienta se sitúa a Z=0 si la línea esta a falso (hemos cambiado a coordenadas incrementales antes de este paso) o a Z=-1*5 (factor profundidad) si está en verdadero.
  3. Se realiza el contorneado de la línea.
  4. Se vuelve a posicionar la Z a -8 cambiando de nuevo a coordenadas absolutas. Se ha hecho de esta forma para que, si se quiere cambiar el factor de profundidad, vuelva siempre a 2 mm por encima de la placa antes de realizar la siguiente línea.
  5. Se realiza la siguiente línea de la misma forma.
  6. Al acabar un número se sitúa en el principio de la línea 1 del siguiente.


Subrutina paramétrica N10
Subrutina paramétrica N10



Como se puede ver con esta configuración se pueden representar todos los números digitales.


Pero se podría dar un paso más y no solo realizar números, sino también letras. Para ello únicamente había que añadir siete parámetros más asociados a las líneas diagonales, la vertical y otra horizontal como en la imagen. Después el contorneado de estas líneas se haría de la misma forma que las anteriores, obteniendo así toda la gama de números y letras posibles para poner lo que queramos.




Estos son otros ejemplos de contorneado de números y letras con esta simulación.


Imagen:12280TCNCg9GIF.gif Imagen:12280TCNCg10GIF.gif



Contorneado de acabado


La última operacion es la de contorneado con corrector de herramienta en todos los lados y la profundidad de los cajeados.

Para ello se selecciona la herramienta T6.6 (15) cuya forma permite hacer tanto fresados como planeados con un buen acabado, y además sus 20 mm de longitud le permiten realizar los contorneados de los lados de una sola pasada.

Las funciones que permiten realizar la corrección de herramienta son: G41 para corregir el diámetro a izquierdas, G42 a derechas y G43 de la longitud. Luego simplemente habrá que realizar interpolaciones lineales y circulares por donde queremos que vaya el borde del lado o la profundidad del cajeado. En este caso hemos escrito el programa para que la herramienta realice un acabado de desbaste de 1 mm tanto en los lados como en la profundidad del cajeado (16).


He intentado realizar esta operación de contorneado en todas las partes de la pieza, pero no se si porque he llegado al máximo de instrucciones posibles o por algún error del programa, pero cuando llegaba a unas 4490 instrucciones se me bloqueaba el programa o se borraba todo el editor.

Por ello solo he podido realizar el contorneado del lateral de la placa (16.1) y el contorneado lateral y de fondo del cajeado de la primera franja (16.2) , pero con estos dos ya se cumplen las especificaciones del ejercicio.


En los fresados y cajeados anteriores no se ha utilizado el corrector de herramienta ya que no nos interesa emplearlo en ellos. El desgaste de las herramientas nunca será lo suficientemente grande para producir mas de 3 o 4 mm de diferencia con la acotación inicial, pero si lo hubiera el corrector corregiría esta desviación en la operación final.


Finalmente, para acabar con la edición del programa, se anula la corrección G40 , se vuelve a poner la herramienta en la posición de cambio de herramienta (300,300,300) y se indica el final del programa y vuelta al comienzo con M30 (17).



Simulación final

Para finalizar con el trabajo se incluye una animación en la que se lleva a cabo el ciclo completo de mecanizado.



Puedes descargar aquí el archivo simulación en WinUnisoft 4.2 y las figuras en Solid Edge v18: Media:12280.TrabajoCNC.rar‎

--401 12280 15:34 16 may 2016 (CEST)

Herramientas personales