• Author / Uploaded
• SEBASTIAN DE JESUS ACELAS SANDOVAL

Citation preview

1

Sistema posicionador de 3 ejes para mototool

Sebastian Acelas Sandoval Ingeniera Mecatronica [email protected]

Jesús Pacheco Vargas Ingeniería Mecatronica [email protected]

Introducción. En la industria, muchos errores de manufactura 

ocurren debido a que: ● El usuario no posee la precisión necesaria para operar de manera óptima la maquinaria presente en el taller o en la industria. ● La acción a realizar requiere de un proceso complejo.

Daniel Rincón Ovalle Ingeniería Mecatronica [email protected]

● Revisar el estado del arte para encontrar fallas en el sistema y posibles soluciones. ● Diseño de la estructura mecánica que soporta el movimiento de los 3 ejes. ● Desarrollar el modelo matemático para el sistema. ● Selección de materiales basados en bajo costo y alto rendimiento. ● Construcción del mecanismo basado en el

Aunque no en todos los casos estos errores están

diseño, cálculos y especificaciones. ● Realizar pruebas para analizar resultados y

presentes pues existen equipos cuya operación es

poder determinar fallas en el sistema para su

mucho más sencilla, estos equipos suelen ser muy

pronta corrección.

costosos. Este proyecto consta en el diseño y fabricación de un mecanismo de desplazamiento cartesiano de 3 ejes X,Y y Z, al cual iría acoplado un mototool, con el fin de desarrollar diferentes labores de tallado, taladrado y demás funciones de un sistema CNC en una menor escala y a un menor costo. II OBJETIVO GENERAL. Elaboración de un sistema de movimiento mecánico en 3 ejes (X, Y, Z) para una herramienta multifuncional (mototool), capaz de realizar labores de corte, tallado y taladrado. III OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 

IV. MARCO TEÓRICO: Motor pasó a paso: Dispositivo electromecánico que convierte impulsos eléctricos en desplazamiento angular, lo que se traduce en la capacidad de girar una cantidad de grados dependiendo de sus entradas de control CNC shield: La Arduino placa CNC Shield es una pequeña placa que permite controlar hasta 4 motores paso a paso fácilmente con un Arduino y controladores de potencia pololu A4988. Pololu A4988: Es un controlador de potencia que permite controlar la salida de corriente máxima, utilizar tensiones superiores a la tensión nominal del motor paso a paso para lograr mayores tasas de paso y protege el motor por sobrecalentamiento, baja tensión y protección por sobre pico de corriente.

2

Arduino: sistema embebido que permite la adición de diversas placas de expansión para control de diferentes componentes tanto hardware como software.

Aporte

Análisis de reacciones cuando la herramienta hace un trabajo de fresado.

Tornillo de potencia: Son tornillos destinados a la transmisión de potencia y movimiento, usados generalmente para la conversión de movimiento VI. DISEÑO DEL PROTOTIPO angular en movimiento de traslación o lineal. Rodamientos: es una pieza mecánica que reduce la fricción entre un eje y las piezas conectadas a este por medio de una rodadura que le sirve de apoyo y facilita su movimiento. V. ESTADO DEL ARTE. Nombre del proyecto

Objetivo General

Aporte

Nombre del Proyecto

Objetivo General

Diseño e implementación de un CNC para crear modelos y esculturas en tercera dimensión a partir de un diseño CAD. Diseñar e implementar un control numérico computarizado (CNC), para automatizar una fresadora manual, y a partir de esta fábrica modelos en tercera dimensión. Los motores paso a paso trabajan bien siempre y cuando trabaje bajo los límites eléctricos y mecánicos.

Diseño de una maquina fresadorabarredora CNC Diseñar una maquina CNC para fresado y barrenado con componentes comerciales y de bajo costo.

Figura 1. Vista Isometrica.

Figura 2. Vista Frontal.

3

Acoples Tornillo de potencia Rodamiento lineal Eje acerado Soportes CNC shield fuente Mototool Madera MDF

3 3 12 6 4 1 1 1 -

VIII. ESPECIFICACIONES DEL MOTOR Figura 3. Vista Superior.

Figura 4. Vista lateral izquierda.

Especificaciones Generales Angulo de Paso 1.8 Grados Pasos Por vuelta 200 Numero de Fase 2 Resistencia de Aislamiento 100MOhm (500V DC) Diámetro del Eje 5 mm Longitud del eje 25 mm Inercia del Rotor 38 g.cm^2 Masa del Motor 0.3Kg

Especificaciones Eléctricas Tensión Nominal 12 V Corriente Nominal 0.4 A Resistencia por Fase 3.3 Ohm por bobina Inductancia por Fase 2.8 mH por bobina Torque 2.3 Kg/cm

IX. MODELO MATEMATICO. Para la guía X

Figura 5. Vista Inferior. VII. LISTA DE MATERIALES LISTA DE MATERIALES COMPONENTE CANTIDAD Motores paso a paso 3

4

Figura 6. Diagrama de cuerpo libre para el eje x.

Figura 8. Diagrama de cuerpo libre para el primer eje Y.

Para las guías Y, Z Vista desde el lateral

Figura 9. Diagrama de cuerpo libre para el segunde eje Y.

Figura 7. Diagrama de cuerpo libre para los ejes en Y vista desde el lateral.

Fuerzas debido al fresado

Desde la vista frontal

Figura 10. Diagrama de cuerpo libre cara de mototool.

5

Figura 11. Diagrama de cuerpo libre para los rodamientos del eje z derecho.

Figura 14. D.C.L guía izquierda.

Figura 12. Diagrama de cuerpo libre para los rodamientos del eje z izquierda.

Figura 15. D.C.L cara frontal de la guía Y.

Figura 13. D.C.L guía z derecha.

Figura 16. D.C.L cara posterior de la guía Y.

6

Figura 17. D.C.L rodamientos guía Y. Figura 20. D.C.L eje inferior Y.

X. DIAGRAMA DE FLUJO

Figura 18. D.C.L rodamientos guía Y.

Figura 19. D.C.L eje superior Y.