Diseño mecánico de un grado de libertad extra para un robot SCARA paralelo 3RRR

UNIVERSIDAD DE VALLADOLID ESCUELA DE INGENIERÍAS INDUSTRIALES Grado en Ingeniería Mecánica Diseño mecánico de un grado de libertad extra para un robot SCARA paralelo 3RRR Autor: Robledo Martín,Carlos Tutor: Tristán Vega, Antonio Valladolid, Junio 2021 Resumen, palabras clave (Abstract & Keywords) Resumen: El presente trabajo n de grado se realiza en torno al proyecto de la construcción de un robot 3RRR planar, en concreto, la realización de un mecanismo que permita a la plataforma del robot adquirir la capacidad de elevar y manipular cargas. Para la construcción del mismo se empleará como método estándar de fabricación la impresión tridimensional empleando la técnica  Fused Deposition Modelling  (FDM). Palabras clave: Impresión, tridimensional, fabricación, robótica, planar. Abstract The following nal undergraduate project develops around a 3RRR planar robot construction project, in particular, the development of a mechanism that allows a robot's platform to aquire the capacity to elevate and manipulate loads. The standard fabrication method for the construction will be tridimentional printing using the Fused Deposition Modelling (FDM) technique. Keywords: Printing, tridimentional,fabrication, robotics, planar. Índice general 1. Introducción y objetivos 1.1. Contexto del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1. Breve historia de la robótica . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.2. Denición de robot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.3. RobotSCARA ....................... 2 1.2. Motivación del TFG y objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.1. Medios materiales empleados . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.2. Medios informáticos empleados . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3. Metodología y búsqueda bibliográca . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4. Estructura de la memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. Descripción Robot 3RRR planar 9 3. Generalidades de la impresión tridimensional 15 3.1. Introducción............................. 17 3.2. Contexto Histórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.3. Material empleado y consideraciones en el proceso de impresión 18 3.4. Impresión3D ............................ 22 3.4.1. Proceso de impresión 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4. Diseño mecánico del mecanismo de elevación 29 4.1. Introducción............................. 31 4.2. Topología del mecanismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.3. Cinemática del mecanismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.3.1. Cálculo de posiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.3.2. Cálculo de velocidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.3.3. Cálculo de aceleraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.3.4. Resultados obtenidos en MATLAB ® ........... 33 4.3.5. Estudio dinámico empleando el método de las potencias virtuales........................... 34 4.4. Diseño de componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.5. Simulación del mecanismo empleando Working Model . . . . . . 40 5. Diseño mecánico del mecanismo de garras 43 5.1. Estudio Topológico del Mecanismo . . . . . . . . . . . . . . . . 45 5.2. Cinemática del mecanismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.2.1. Cálculo de posiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.2.2. Cálculo de velocidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.2.3. Cálculo de aceleraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.2.4. Resultados obtenidos con MATLAB ® ........... 50 5.3. Dimensionado de los miembros del mecanismo . . . . . . . . . . 51 5.4. Simulación del mecanismo empleando Working Model . . . . . . 53 6. Construcción del prototipo 57 6.1. Componentes ............................ 59 6.2. Tornillería empleada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 6.3. Memoria económica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.4. Montaje............................... 61 7. Conclusiones 65 8. Bibliografía 69 A. Propiedades del PLA 75 B. Presupuesto 81 C. Planos 85 Índice de guras 1.1. Imágenes de un robot SCARA comercial . . . . . . . . . . . . . 3 1.2. Imagen de un robot SCARA 3RRR paralelo . . . . . . . . . . . 4 2.1. Esquema cinemático de un robot 3RRR[7] . . . . . . . . . . . . 11 2.2. Grados de libertad del robot 3RRR . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3. Estructura robot 3RRR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.1. Resistencia a tracción y exión dependiendo de la velocidad de impresión y la orientación[8] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.2. Curvas medias de las curvas tensión-deformación para las probetas ensayadas a tracción bajo diferentes condiciones de impresión[8] 21 3.3. Imágenes de la impresora Ultimaker 3 empleada . . . . . . . . . 23 3.4. Dimensiones del cubo de calibración . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.5. Diagrama de ujo del proceso de impresión 3D . . . . . . . . . . 27 4.1. Esquema cinemático del mecanismo de elevación . . . . . . . . . 32 4.2. Posición, velocidad y aceleración del sólido biela . . . . . . . . . 34 4.3. Posición, velocidad y aceleración del botón . . . . . . . . . . . 34 4.4. Par motor requerido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.5. Renderizado del mecanismo de elevación . . . . . . . . . . . . . 37 4.6. Renderizado del mecanismo de elevación . . . . . . . . . . . . . 38 4.7. Renderizado del mecanismo de seguridad . . . . . . . . . . . . . 39 4.8. Modelo cinemático del mecanismo de elevación . . . . . . . . . . 40 4.9. Par motor necesario frente al par motor máximo . . . . . . . . . 41 5.1. Ángulos considerados para el estudio cinemático . . . . . . . . . 47 5.2. Simplicaciones trigonométricas realizadas . . . . . . . . . . . . 48 5.3. Resultados de los cálculos realizados para el sólido Biela . . . 50 5.4. Resultados de los cálculos realizados para el sólido Mano . . . 50 5.5. Renderizado del mecanismo garra . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 5.6. Interfaz de simulación de Working Model 2D ® .......... 53 5.7. Velocidad y aceleración angular del sólido biela . . . . . . . . . 54 5.8. Velocidad y aceleración angular del sólido mano . . . . . . . . . 55 5.9. Fuerzasdeenlace.......................... 56 6.1. Imagen de los mecanismos ensamblados . . . . . . . . . . . . . . 62 6.2. Detalles del montaje del mecanismo de elevación . . . . . . . . . 63 6.3. Detalles del montaje del mecanismo de garra . . . . . . . . . . . 64 Índice de tablas 3.1. Dimensiones test de agujeros y cilindros . . . . . . . . . . . . . 26 A.1. Propiedades del PLA[4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 A.2. Características generales del PLA amorfo comercial . . . . . . . 80 Figura 1.2: Imagen de un robot SCARA 3RRR paralelo 4 1.2. Motivación del Trabajo Fin de Grado y objetivos La motivación de este proyecto es la construcción de un robot SCARA paralelo 3RRR. Partiendo este trabajo de los diseños realizados en un TFG anterior, en el que se desarrolla la construcción de la estructura del robot que permite su posicionamiento en el plano y su giro en un eje paralelo a este, es decir, otorgándole tres grados de libertad. Estos tres grados, aunque responden a los criterios dados por la norma ISO [2] en su denición de robot, no otorgan una funcionalidad real como tal, ya que este giro aunque puede ser útil en algunas aplicaciones, no otorga una funcionalidad efectiva en el campo de uso de este tipo de robot (por ejemplo, realización de soldaduras o manipulación de objetos), encargándose este TFG de la concepción, diseño y construcción de un grado de libertad adicional, que dé, según la normativa ISO [2], la capacidad de ser programado en tres ejes, por lo que se ajuste completamente a la denición de robot, y la herramienta de manipulación de objetos. Para conseguirlo, se realizará el diseño de las piezas empleando la técnica de fabricación de impresión tridimensional de plástico. Los objetivos marcados para cumplir son los que se listan a continuación: Desarrollo de un mecanismo que permita al robot obtener un grado de libertad traslacional en el eje z. Desarrollo de un mecanismo que permita al robot manipular objetos. Producción de los diversos componentes que constituyen los mecanismos anteriores empleando como método de fabricación la impresión 3D. Conocer las peculiaridades de este proceso de fabricación, como por ejemplo la generación de huecos en el interior de la pieza o los diferentes valores de resistencia mecánica dependiendo de la orientación de impresión de la pieza, y actuar en consecuencia a la hora de realizar diseños y cálculos con el software CAD. Para cumplir estos objetivos, ha sido necesario emplear una serie de medios materiales e informáticos, cuyo uso se resume a continuación. 1.2.1. Medios materiales empleados La producción de los componentes necesarios para la construcción de estos mecanismos han sido fabricadas mediante la técnica de impresión tridimensional, como se ha comentado anteriormente, la impresión se ha llevado a cabo en FABLAB, instalación adscrita a la Fundación General de la Universidad de Valladolid (FUNGE), empleado las impresoras 3D disponibles para la comunidad universitaria, en concreto el modelo Ultimaker 3 disponible en dicha instalación. Esta es una impresora de fabricación a partir de lamento fundido en la que el 5 control de la posición se realiza desplazando el extrusor en los ejes x e y, mientras que el eje z se desplaza mediante el movimiento de la cama de impresión. Por otro lado, todos aquellos componentes que no ha sido posible fabricar directamente, tales como motores, tornillos, etcétera, han sido adquiridos a proveedores locales. 1.2.2. Medios informáticos empleados En cuanto a los medios informáticos empleados para la realización de este TFG, el medio principal empleado ha sido el software CAD (Computer-Aided Design) Autodesk Inventor, disponible de forma gratuita mediante las licencias de estudiante que ofrece Autodesk a través de la Universidad de Valladolid, empleado para el diseño de todos los componentes necesarios para el montaje de los diferentes mecanismos, así como el cálculo de la resistencia mecánica de los mismos y su factor de seguridad empleando para ello el método de elementos nitos. También se ha empleado en la simulación de los mecanismos planos el programa informático Working Model 2D ® , obteniendo resultados de las diferentes variables cinemáticas y dinámicas consideradas de interés para el diseño. En cuanto a la realización de cálculos matemáticos y comprobación de los resultados en los desarrollos algebraicos realizados, se ha empleado el software comercial MATLAB ® . Por último, la generación de G-Code para realizar la impresión 3D se ha empleado el software libre Cura ® , habiendo realizado las modicaciones necesarias el personal de FABLAB siguiendo las indicaciones que se recogen en esta memoria. 1.3. Metodología y búsqueda bibliográca Antes del comienzo del trabajo, se realizó una búsqueda bibliográca en los recursos disponibles en la biblioteca de la Universidad de Valladolid, para conocer aspectos formales acerca de la impresión tridimensional, debido al poco conocimiento sobre esta nueva tecnología del que disponía anteriormente a la realización de este trabajo. En concreto, se realizó una búsqueda de artículos cientícos en varias revistas publicadas en Elsevier Science Direct Journals 6 , seleccionando varios artículos relevantes acerca de las propiedades de los objetos fabricados con este método empleando como material el PLA, dichos artículos se encuentran en la bibliografía, referenciados como [5], [6] y [8], además de la bibliografía consultada para el manejo de software como MATLAB ® [13] y Autodesk Inventor ® [16] , así como libros de referencia para el diseño de máquinas [11], consideraciones formales en el dibujo industrial [15, 14] y la ciencia de materiales [9]. 6 https://www.elsevier.com/es-es/solutions/sciencedirect 6 1.4. Estructura de la memoria La estructura en la que se articula esta memoria se dispone comenzando por una descripción del robot 3RRR, en la que se comenta la geometría de la plataforma del mismo y de las ventajas y problemas que presenta esta construcción. A continuación se exponen, de forma más extensa, todos los medios materiales e informáticos empleados en el desarrollo de las piezas y los cálculos realizados que justican las elecciones hechas, con especial énfasis en la impresión tridimensional. Seguidamente, se expone el estudio detallado tanto cinemático como dinámico y el diseño mecánico de los diferentes mecanismos proyectados. En primer lugar se trata el caso del mecanismo de elevación para, posteriormente, realizar la exposición del mecanismo de manipulación de objetos. Por último, se exponen las conclusiones al trabajo y aquellos puntos en los que se podría realizar un mayor desarrollo. Para aclarar al lector acerca de la estructura de la memoria, a continuación se muestra un listado que proveerá de mayor claridad al párrafo anterior. Capítulo 2: Descripción del robot 3RRR. Capítulo 3: Generalidades de la impresión tridimensional, en la que se realiza una introducción a la historia de este proceso de fabricación y se explican las particularidades del material y del proceso. Capítulos 4,5: Diseño mecánico de los mecanismos concebidos, realizando un estudio cinemático y dinámico, así como simulaciones informáticas empleando Working Model 2D ® . Capítulo 6: Construcción del prototipo,materiales adquiridos, justicando las elecciones realizadas. Capítulo 7: Conclusiones y reexiones acerca del desarrollo del proyecto. Anexos: Encontrándose recogidos en ellos las diferentes tablas de propiedades de material consultadas y consideradas a la hora de realizar los cálculos, presupuesto del proyecto, así como las representaciones grácas de las diferentes piezas y montajes realizados. Capítulo 2 Descripción Robot 3RRR planar El proyecto, para su realización, parte de la construcción de un robot 3RRR planar realizada como trabajo n de grado por otro compañero de la Escuela de Ingenieros Industriales (EII). Este tipo de robots se conciben como un mecanismo plano, teniendo, por su construcción, solamente permitido su movimiento en uno de los tres planos del espacio. Esta peculiaridad en su diseño limita su utilidad, ya que su espacio de trabajo se describe como un círculo en el plano de movimiento del mecanismo, en lugar de una geometría semejante a la esférica. Figura 2.1: Esquema cinemático de un robot 3RRR [7] La unión entre de los componentes a la bancada se realiza mediante pares cilíndricos. Este diseño posibilita el movimiento en el plano como el giro en el eje perpendicular al plano de trabajo, siendo esta una ventaja frente a otras construcciones de mecanismos destinadas a trabajar como robots planares, ya que en la mayoría de estas no se contempla la posibilidad de realizar giro, lo que obliga al uso de otras estrategias y controles que implican en movimiento relativo de varios componentes de la máquina para poder realizarlo. De acuerdo con el criterio de Grübler-Kutzbach y el esquema cinemático mostrado en la gura 2.1, este robot posee 3 grados de libertad como demostraré a continuación: GDL = 3 ·(N−1) −2·PI−PII = 3 ·(8 −1) −2·9−0 = 3 Habiendo considerado el número de sólidos como 8 (7 elementos pertenecientes al mecanismo del robot más uno adicional representando la bancada) y el número de pares cilíndricos igual a nueve, tres en cada uno de los miembros que conectan el sólido central con la bancada. El resultado, como cabía esperar, es igual a tres, lo que implica que no existen pares cinemáticos redundantes en el diseño del robot. Este número de 11 Figura 2.2: Esquema de los grados de libertad de un robot SCARA 3RRR grados de libertad calculados se reeren la traslación del sólido formado por los puntos A, B y C en a gura 2.1 y la rotación en el eje perpendicular al plano de la imagen como se muestra esquemáticamente en la gura 2.2. Examinando más a fondo la gura, se puede entender como el esquema cinemático de tres robots SCARA interconectados entre sí mediante la plataforma del centro, esta interpretación puede aclarar el motivo de la clasicación de este diseño como un robot tipo SCARA. En cuanto al diseño de las piezas de este mecanismo, éstas no deben soportar el peso de los diferentes motores que permiten la movilidad, ya que se encuentran situados en la fuera de la estructura del mecanismo, soportándoles la bancada. Este hecho provoca que los miembros del mecanismo estén sometidos a menores cargas, motivo por el que se pueden aligerar y calcular la estructura para soportar solamente las cargas asociadas a las herramientas acopladas a ella. En cambio, también es importante remarcar que, a pesar de la capacidad de rotación de la plataforma de acople de la herramienta, esta conguración no permite el desplazamiento en el eje z, por lo que se debe acoplar un mecanismo auxiliar que permita realizar este movimiento, teniendo mayor movilidad que un robot SCARA de cadena abierta, ya que en este caso los grados de libertad serían 4 en lugar de los 3 que posee un robot SCARA comercial. Por contrapartida, el control de la posición y la cinemática de este tipo 12 de robot es más compleja que un robot SCARA de lazo abierto, debido a la posibilidad de la aparición de puntos muertos y posibles interferencias entre miembros. Esto lleva a que en la actualidad no se esté empleando a nivel industrial, reservándose su uso al nivel académico o de investigación. En conclusión, habiendo visto las características de este mecanismo, aun teniendo como ventajas la disposición de los dispositivos de accionamiento, control y del menor peso y tamaño de las piezas que lo componen, la complejidad en el sistema de control posicional y rotacional impiden que, a día de hoy, sea posible considerar su uso como referencia a nivel industrial. (a) Imagen superior del robot 3RRR (b) Detalle de la plataforma central del robot Figura 2.3: Estructura del robot 3RRR ya construido 13 (a) Comparación gráca de la máxima resistencia a tracción media ( σt ) para las probetas ensayadas a tracción en función del espesor de capa. (a) Efecto de la orientación de construcción para una velocidad de impresión ja (xed feed rate). (b) Efecto de la velocidad de impresión para una orientación ja ( Traducido del pie de foto en el artículo [8] ) (b) Comparación de la máxima resistencia a exión media ( σf ) para las probetas ensayadas a exión en función del espesor de capa. (a) Efecto de la orientación de construcción en función de una velocidad de impresión ja (xed feed rate). (b) Efecto de una velocidad de impresión en función de una orientación ja ( Traducido del pie de foto en el artículo [8] ) Figura 3.1: Resultados del artículo [8] respecto a la resistencia a tracción y exión dependiendo de la velocidad de impresión y la orientación de construcción 20 Figura 3.2: Curvas medias de las curvas tensión-deformación para las probetas ensayadas a tracción bajo diferentes condiciones de impresión ( Imagen y pie de foto traducido a partir de la publicación [8] ) 21 3.4. Impresión 3D El proceso de impresión parte por tanto del material bruto, éste, generalmente, se adquiere en bobinas de lamento que se calienta en el extrusor de la máquina y se depositan en forma de un hilo continuo de material semifundido sobre una cama caliente. El PLA al ser un material semicristalino [4] no posee una temperatura de fusión denida, sino que en un rango de temperatura la viscosidad del sólido toma valores que le permiten uir a través de la boquilla del extrusor, siendo este hecho consecuencia directa de ser un material polimérico [9] 2 ) habiendo calentado el lamento hasta dejar el material en un estado de líquido subenfriado[9] 3 para, posteriormente, depositarle sobre la cama. La impresora puede mover el cabezal de impresión en los tres planos del espacio para generar la forma deseada, la estrategia de movimiento se realiza de diversas maneras dependiendo de la marca y el modelo de la máquina. Otra consideración a realizar es el tamaño máximo de las piezas diseñadas, este debe ser menor a un poliedro de dimensiones 230x190x200 milímetros, limitación que se ha de tener presente a la hora de diseñar los componentes del brazo, ya que de sobrepasarse estos límites se deberán realizar modicaciones en los diseños para poder adaptarse a estas dimensiones de trabajo. En consecuencia, en la fase de diseño se deben tener en cuenta las particularidades de este proceso de fabricación y las limitaciones de las herramientas de trabajo, y actuar para tratar de evitar problemas relacionados con las mismas. Un ejemplo de éstas sería la generación de formas excesivamente complejas que provocasen que la pieza, durante el proceso de impresión, colapsase, provocando el descarte inmediato de la misma y la pérdida tanto de tiempo como de material y los costes asociados a ellas. 3.4.1. Proceso de impresión 3D El proceso de fabricación mediante la impresión tridimensional implica el uso de diversos formatos de archivo y de distintos software. Partiendo de un modelo realizado en un programa de diseño asistido por ordenador (en este caso, Autodesk Inventor) se genera una malla en formato STL (STereoLithography), este archivo contiene la geometría del objeto, sin incluir las propiedades físicas, de color, textura,etc. A continuación, se emplea un programa de laminado (en este caso particular, se empleará el software libre Cura ® ) que, a partir del archivo STL y los parámetros seleccionados por el usuario, permite generar un código en forma- to G-Code que permita al dispositivo de impresión recibir las instrucciones 2 El grado de cristalinidad de los materiales poliméricos puede variar desde completamente amorfo a casi enteramente cristalino (hasta aproximadamente el 95%). 3 Sin embargo, para los materiales vítreos (amorfos), el volumen disminuye continuamente con la reducción de temperatura; la temperatura a la cual se produce un ligero cambio en la pendiente, se denomina temperatura de transición vítrea, Tg . Por debajo de esta temperatura, se considera que el material es un vidrio; por encima, primero es un líquido subenfriado, y, nalmente, un líquido. 22 (a) Fotografía frontal (b) Detalle de la cama de impresión (c) Vista superior Figura 3.3: Imágenes de la impresora Ultimaker 3 empleada necesarias de control para realizar la fabricación de la pieza. En la actualidad, y teniendo en cuenta la literatura consultada, no existe un software que permita la generación de estos códigos en un mismo entorno [6] 4 , por lo que es necesaria la utilización de diversos programas informáticos 4  Por otro lado, para llevar a cabo una impresión 3D de un archivo CAD,el software de impresión 3D crea un archivo de impresión modicado (con parámetros auto denidos, como el el patrón de relleno y la densidad de llenado, si no son denidos por el usuario) usando el archivo de impresión 3D original. Aun así, este archivo de impresión modicado está en formato G-code, impidiendo al usuario visualizar o acceder al archivo 3D modicado. Debido a este hecho, actualmente no es posible llevar a cabo simulaciones detalladas empleando el método de elementos nitos hasta el punto de fractura.  23 para tal n, esto provoca que, debido a los cambios de formato en los archivos informáticos, el software realice ciertas aproximaciones y simplicaciones en el guardado, con lo que la forma nal puede desviarse del diseño. Para comprobar las características de impresión de la impresora Ultimaker, se realizaron impresiones de cubos de calibración y de un test diseñado para comprobar la capacidades que tiene la máquina a la hora de realizar geometrías circulares tales como agujeros y cilindros. Los resultados de este test se muestran en la gura 3.4 y tabla 3.1. En la primera de ellas (imagen 3.4), se observa que, al disminuir las dimensiones del cubo, el error aumenta signicativamente. Al llegar a una reducción de sus dimensiones del 30%, el error se hace muy signicativo en los tres ejes de impresión. Este hecho provoca que en la fase de diseño se deba tener en cuenta para poder ajustarse mejor a las dimensiones deseadas. En la segunda (tabla 3.1) se observa que el error a la hora de producir geometrías circulares es signicativo, no habiendo conseguido imprimir uno de los cilindros debido al tamaño menor que el de la boquilla (0,4 milímetros), viéndose en los demás una reducción importante de las dimensiones medidas respecto a las proyectadas. A partir de estos datos experimentales recogidos, se ajustan los diseños para adecuarse a las particularidades de las herramientas empleadas y el proceso de fabricación, con la intención de minimizar los errores y el descarte de piezas impresas con dimensiones erróneas. 24 Figura 3.4: Dimensiones del cubo de calibración 25 Test - 1 Dimensión proyectada (mm) Medida (mm) Error absoluto (mm) Error relativo (%) 4 3,4 0,6 17,65% 3 2,46 0,54 21,95% 6 5,4 0,6 11,11% 2 1,44 0,56 38,89% 5 4,38 0,62 14,16% 4 4,08 0,08 1,96% 2 1,48 0,52 35,14% 3 2,69 0,31 11,52% 0,5 0,77 0,27 35,06% 0,3 0,76 0,46 60,53% 5 4,37 0,63 14,42% 4 3,7 0,3 8,11% 0,5 0,75 0,25 33,33% Promedio 0,441538462 23,37% Tabla 3.1: Dimensiones medidas y proyectadas del test de agujeros y cilindros 26 Figura 3.5: Diagrama de ujo del proceso de impresión 3D, realizado con Visual-Paradigm 27 28 Capítulo 4 Diseño mecánico del mecanismo de elevación Resultados obtenidos Una vez realizado el desarrollo algebraico del método de potencias virtuales, se ha empleando el software MATLAB ® para la resolución de las diferentes ecuaciones aplicando los siguientes parámetros para particularizar la solución al caso estudiado. L1= 10 milímetros. L2= 15 milímetros. a= 3 milímetros. ˙ϕ1= 1 rad/s . ¨ϕ1= 0 rad/s2 . m1= 5 gramos. m2= 10 gramos. mmano = 100 gramos. Los resultados obtenidos se muestran gracados en la gura 4.4. En ella se muestra el valor de par máximo que coincide en el arranque del motor, este valor obtenido es sucientemente pequeño para considerar el uso de un servomotor de pequeñas dimensiones, debido al giro limitado que realiza la manivela (en torno a 90o ) y el par que un motor de este tipo desarrolla, siendo en el motor de uso más común de en torno a 0,18 N·m Figura 4.4: Par motor requerido para accionar la manivela en función del ángulo girado por la misma 36 4.4. Diseño de componentes El diseño de los componentes del mecanismo del grado de libertad tiene como punto de partida el armazón del robot 3RRR. Éste cuenta con una plataforma central en la que se debe acoplar los componentes que posibilitan el movimiento vertical de la herramienta del robot, debido a la presencia de varios ejes roscados de los tornillos que posibilitan la sujeción de la base al resto de los componentes del robot se propone el diseño de una plataforma auxiliar para evitar posibles interferencias entre las diferentes partes del ensamblaje, también se aprovecha parte de la longitud libre del eje roscado para sujetar la plataforma mediante el uso de tuercas. Una vez realizado el acople de la plataforma auxiliar, se procede a situar el motor paso a paso que permitirá controlar la elevación, éste se sujeta a la plataforma auxiliar mediante una caja diseñada especícamente para albergar el motor elegido, manteniendo la unión mediante distintos tornillos situados en el fondo de la caja y tornillos autoperforantes que mantienen la unión entre el motor y la caja. Tras jar el motor, se acopla un sólido denominado manivela al eje de salida de éste. La forma de la manivela viene determinada para evitar interferencias entre ella y el rodamiento adquirido pudiendo rotar con total libertad. El miembro central de mecanismo lo componen tres piezas, un rodamiento alojado en un conector hembra con rosca de tipo métrico de diámetro cuatro milímetros, un tornillo con el mismo roscado y una última pieza fabricada mediante impresión 3d que permite acoplarse mediante el empleo de un tornillo a un segundo rodamiento, que vendrá nalmente unido mediante una tercera unión atornillada a la base de la herramienta. En las guras 4.5 y 4.6 se puede observar una representación renderizada del ensamblaje realizado en Autodesk Inventor que permite aclarar y mostrar de una forma más clara el mecanismo realizado. Figura 4.5: Renderizado del mecanismo de elevación, vista frontal 37 Figura 4.6: Renderizado del mecanismo de elevación, vista superior Adicionalmente, se diseña un mecanismo de seguridad en caso de rotura de alguno de los componentes del mecanismo de elevación. Este mecanismo auxiliar tiene como función garantizar que la herramienta que soporta la plataforma del robot 3RRR no se pueda desprender del mismo, así como impedir el giro de la herramienta respecto a la plataforma del robot. El diseño consta de cuatro componentes: dos anclajes idénticos, unidos a la plataforma del robot y de la herramienta mediante uniones atornilladas, y dos placas de igual longitud. Los componentes se unen entre sí empleando pines fabricados para tal n, permitiendo el giro relativo entre los componentes. Para garantizar una mayor abilidad, se disponen tres mecanismos de seguridad distribuidos cada 120 o a lo largo de la circunferencia de la plataforma del robot. En la gura 4.7 se puede ver una representación del mecanismo diseñado en Autodesk Inventor. 38 Figura 4.7: Renderizado del mecanismo de seguridad, realizado con Autodesk Inventor ® 39 4.5. Simulación del mecanismo empleando Working Model Una vez realizados los cálculos en MATLAB ® y habiendo dimensionado los distintos componentes del mecanismo en Autodesk Inventor, se realiza una simulación en Working Model 2D ® para comprobar la exactitud de los cálculos realizados y la inuencia de diferentes parámetros del diseño en el mismo, así como comprobar el par motor requerido. Las masas y momentos de inercia de los componentes se calculan a partir de los ensamblajes realizados en Inventor y mostrados en las guras 4.5 y 4.6. Estas propiedades se pueden ver después modicadas a la hora de realizar la impresión, sobre todo la masa del componente al modicar el parámetro de llenado, pero al tratarse de una disminución de las mismas y viendo que desde el punto de vista del par que tendría que realizar el motor sería mayor al real, por lo que esta consideración tiene un carácter de seguridad. En la gura 4.8 se muestra el modelo empleado para la simulación. Todos lo parámetros se han ajustado al modelo, deteniendo la simulación al girar el motor 90 o en sentido antihorario. Figura 4.8: realizado con Working Model 2D ® 40 Los resultados obtenidos mostrados en la gura 4.9 demuestran que en ningún punto de la trayectoria seguida por la manivela el valor del par motor se aproxima al límite marcado por el motor escogido, estando este muy por encima del requerido según la información aportada por el fabricante y distribuidores del mismo. Figura 4.9: Par motor necesario para elevar la herramienta, frente al par máximo que puede generar el motor 41 42 Capítulo 5 Diseño mecánico del mecanismo de garras 5.1. Estudio Topológico del Mecanismo El propósito de este proyecto es la construcción, mediante la técnica de impresión 3D empleando la deposición de lamento fundido (FDM), de un mecanismo que permita a un robot manipular objetos, trasladándoles en los tres ejes del espacio. En primer lugar, trataré la cinemática del mecanismo. La estructura se basa en un cuadrilátero articulado, controlando la posición de los diferentes miembros de él a partir de la posición del elemento central unido a la bancada mediante un par prismático. En una primera aproximación, para realizar un dimensionamiento de las diferentes longitudes de la garra he considerado la ley de Grashof para los cuadriláteros articulados, ésta se articula de la siguiente manera:  La barra más corta de un mecanismo de cuatro barras da vueltas enteras respecto a todas las otras si se cumple que la suma de la longitud de la barra más larga (l) y la de la más corta (s) es menor o igual que la suma de alas longitudes de las otras dos [10]. s+l≤p+q (5.1) Esta relación tiene dos consecuencias inmediatas en el mecanismo: Permite en todo momento garantizar la movilidad de las barras del mecanismo. En caso de realizar un escalado del mecanismo, nos permite conocer las relaciones mínimas de longitud que han de mantener los componentes del mismo. También se ha de considerar la combinación de los enlaces entre los diferentes miembros, para ello se empleará el criterio de Grübbler-Kutzbach que nos permite conocer los grados de libertad del mecanismo en función de los pares cinemáticos escogidos. La ecuación que expresa este criterio es la siguiente: GDL = 3 ·(N−1) −2·PI−PII (5.2) 45 cho mayores debido a la limitada disponibilidad de componentes de pequeñas dimensiones, así como un incremento sustancial en el coste del conjunto). En cuanto a las placas de agarre, éstas se han diseñado para realizar en la unión a presión un cierre de forma, permitiendo adaptarse a la forma del objeto a recoger, pero, en caso de estar en un periodo de descanso, no tomar la posición de reposo, es decir, con la supercie de agarre paralela al suelo. La supercie se ha dimensionado para que en ella se pueda instalar un sensor de presión que permita conocer cuando se ha sujetado el objeto y la presión que se está ejerciendo sobre él, permitiendo ajustar para cada caso la presión que se ejerce sobre las caras del objeto, impidiendo que éste pueda ser dañado o se desprenda del agarre. Por último, para controlar el ascenso y descenso del componente carro, se ha empleado un cable unido a una polea accionada por un servomotor. Este realiza un giro máximo de 180 o , por lo que el diseño del radio de la polea se ha calculado de acuerdo a esta característica del elemento accionador. El cable que une la pieza denominada unión cable-carro y la polea se trata de un sedal con resistencia de 30 kilogramos de fuerza, la elección de este tipo de material se basa en su altísima resistencia mecánica a esfuerzos de tracción y su bajo peso, además de la posibilidad de modelar su forma a las características del diseño. La resistencia del sedal se ja en 30 kilogramos de fuerza (aproximadamente, 294 Newton) sobrepasando en gran medida las capacidades del mecanismo, esta sobredimensión de la resistencia del hilo actúa como factor de seguridad, ya que en caso de rotura del sedal la garra pierde toda funcionalidad. En la gura 5.5 se puede observar una representación de la garra ensamblada, así como el diseño de las partes expuesto en los párrafos anteriores. Figura 5.5: Renderizado del mecanismo de garra, realizado con Autodesk Inventor ® 52 5.4. Simulación del mecanismo empleando Working Model Después de realizar una primera aproximación con MATLAB, y obtenidos los resultados del mismo, se procede a realizar una simulación empleando el software Working Model 2D ® . Éste es un programa informático que permite el modelado de los sólidos en un entorno gráco sencillo, empleando la simpli- cación de sólido plano (dos dimensiones), al tratarse de un mecanismo que tiene un patrón de repetición circular a lo largo de un eje común y siendo todas las piezas de igual geometría y habiendo mantenido los mismos parámetros de impresión, considero que esta simplicación se puede aplicar para el caso estudiado. La simulación se realizó estableciendo la velocidad del carro a 150 mm/s, siendo la misma considerada en los cálculos de MATLAB ® . Los resultados dieren respecto de aquellos calculados por el código desarrollado en MATLAB, pudiendo ser consecuencia de errores de simulación y de interpolación, pero siendo el factor principal de este desvío las simplicaciones asumidas para el desarrollo de los cálculos (no consideración de la componente temporal tanto en el cálculo de la posición como en la velocidad o en la aceleración). Por último, para realizar la simulación lo más dedigna posible se han modelado los sólidos teniendo en cuenta tanto la masa real de los mismos como la posición y los momentos de inercia calculados a partir de los modelos realizados en Autodesk Inventor. En la gura 5.6 se muestra el modelo empleado, mientras que en las guras 5.7, 5.8 y 5.9 se muestran los resultados obtenidos en la simulación. Figura 5.6: Captura de la interfaz de la simulación de Working Model 2D ® 53 (a) Velocidad angular del sólido biela (b) Aceleración angular del sólido biela Figura 5.7: Velocidad y aceleración angular del sólido biela 54 (a) Velocidad angular del sólido mano (b) Aceleración angular del sólido mano Figura 5.8: Velocidad y aceleración angular del sólido mano 55 Figura 5.9: Fuerzas de enlace 56 Capítulo 6 Construcción del prototipo Habiendo expuesto el diseño mecánico realizado de los diferentes componentes del mecanismo de elevación y de manipulación de objetos, se realiza la adquisición de los distintos materiales para realizar las uniones necesarias de los mismos, así como la justicación de las mismas. 6.1. Componentes Aunque no compete a este TFG el desarrollo de la electrónica de control de las diferentes funcionalidades construidas, sí que los elementos de control se considera fundamental en el mismo, por tanto, se realiza la adquisición de diferentes sensores para tal n. Haciendo un rápido resumen del mismo, como elementos accionadores se escogen dos micro-servomotores MG90S debido a su poco peso y alto par que desarrollan, ideales para esta aplicación práctica. Como limitación se encuentra el giro que son capaces de desarrollar, en torno a 180 o , habiendo sido considerada en todos los desarrollos y diseños realizados. Para controlar la posición en el nal del ascenso del componente carro en el mecanismo de manipulación de objetos, se adquieren tres interruptores de nal de carrera dispuestos en una circunferencia espaciados cada 120 o para, en caso de fallo de alguno de ellos, contar con otros dos de respaldo. El propósito de estos interruptores es parar la rotación del motor que controla el giro de la polea una vez que el carro llegue a la altura de la plataforma para así impedir que el motor continuase su rotación pudiendo llegar a partir el sedal que actúa como cable. Por último, en el mecanismo de elevación de carga, se han adquirido rodamientos enjaulados con una carcasa metálica en cuyo extremo se encuentra una rosca métrica hembra de diámetro cuatro milímetros. Con estas piezas, se garantiza la seguridad estructural del mecanismo, debido a su realización en acero y, viendo el nivel de carga para el que estos mecanismos han sido diseñados, el elevado coeciente de seguridad ante las cargas previstas. 6.2. Tornillería empleada Una de las partes más importantes del diseño mecánico es la unión segura y able entre los miembros del mecanismo diseñado. Para tal n, existen gran variedad de soluciones, desde uniones soldadas a uniones por cable, remaches, tonillos y un largo etcétera. En este proyecto, debido a sus exigentes limitaciones de peso, se ha intentado reducir al máximo todos los elementos de unión que no fuesen indispensables, empleando como solución más efectiva en la opinión del autor de este TFG los cierres por presión. Lamentablemente, en todos los casos no es posible emplear esta solución, ya sea por las pequeñas dimensiones de los componentes que se requerirían para tal n y que la precisión de la impresora 3D empleada no permite realizar, por lo que se hace necesario el uso de otro tipo de uniones. Las uniones roscadas aparecen como un buen candidato para conseguir estas 59 uniones en los casos no resueltos mediante el diseño de componentes para tal propósito, ya que: Se trata de uniones desmontables. Existe gran disponibilidad de tamaños tanto en tornillos como en tuercas, tanto en diámetros como longitudes Se trata de elementos normalizados por estándares tanto nacionales como internacionales. Existe una gran variedad de materiales, desde metales y aleaciones de gran resistencia a plásticos ligeros. El cálculo de la resistencia mecánica de las uniones roscadas se encuentra implementado en la mayoría de los programas CAD. En el caso de Autodesk Inventor, se realiza siguiendo la normativa ANSI ( American National Standards Institute  1 ), siendo el mismo procedimiento expues- to en el libro [11], parte de la bibliografía consultada para la realización de este TFG. Realizando los cálculos y las comprobaciones correspondientes, se ha valorado que el uso de tornillos plásticos, fabricados en poliamida (designada comercialmente como Nylon 6.6) se adapta a las exigencias del mecanismo en la mayoría de los casos. Este material tiene las siguientes propiedades, recogidas de los libros [9] y [12]: Su densidad se sitúa entre 1,13 y 1,15 g/cm3 . Aproximadamente, 7 veces inferior a la del acero, lo que supone una gran reducción de peso. Su módulo de elasticidad varía entre 1,58 y 3,79 GPa . Su resistencia a tracción varía entre 76 y 94 MPa , con alargamientos máximos entre el 15% y el 300%. Observando las propiedades recogidas en el listado 6.2, y habiendo realizado las comprobaciones pertinentes para diversos casos de carga considerados en Autodesk Inventor (cargas axiales de 10 N en las sujeciones y cargas axiales de 10N y tangenciales de 5N en el mecanismo de elevación) y habiendo jado un coeciente de seguridad en 3, se realiza una mezcla de tornillería de nylon y acero, a n de evitar posibles fallos por rotura en los tornillos de plástico en los componentes más críticos del mecanismo. Lamentablemente, debido a las pequeñas cantidades necesarias y al poco tiempo disponible, no se ha podido realizar un pedido de estos componentes de nylon, habiendo tenido que sustituirles por equivalentes en acero, elevando el peso soportado por el robot. Debido al margen disponible gracias a la impresión de las piezas, no ha sido necesario el rediseño de estos componentes, si bien se han eliminado las dobles tuercas y arandelas que pudiesen no ser indispensables para el óptimo funcionamiento del prototipo. 1 Instituto Nacional Estadounidense de Estándares 60 6.3. Memoria económica Tras realizar el dimensionado de los diferentes componentes necesarios, se procede a la adquisición de los mismos. Esta se ha hecho recurriendo a proveedores locales, así como intentando reciclar algunos elementos necesarios, como por ejemplo el sedal empleado para controlar el ascenso y descenso del carro. En el anexo B se muestran los precios de los distintos elementos adquiridos y fabricados mediante la impresión 3D. El precio de estos últimos asciende a 42,35 e netos, incluyendo la mano de obra y la impresión de las piezas. En cuanto a los componentes adquiridos, estos se distribuyen en dos grupos: Electrónica, en el que se incluyen los motores e interruptores n de carrera. La suma de los importes de estos componentes asciende a 15,37 e impuestos incluidos. Elementos mecánicos, en el que se incluyen la tornillería empleada y los rodamientos con extremo roscado. El importe nal de estos conceptos asciende a 24,39 e impuestos incluidos. Por lo tanto, el importe nal de los componentes necesarios para la fabricación asciende a 73,64 e , incluyendo solamente los componentes necesarios para la construcción del prototipo. A este precio se le debe añadir el concepto de diseño mecánico realizado por el autor de este TFG y el consecuente benecio industrial. Con estos conceptos nales, el precio de comercialización del prototipo sería de 356,52 e . 6.4. Montaje Tras la adquisición de los componentes mencionados en las secciones anteriores, se procede al montaje del prototipo. Si bien ciertas piezas han precisado de la realización de ciertos ajustes para su correcto ensamblaje, estos han sido mínimos, reduciéndose a un limado suave o al agrandado de algún agujero empleando para ello una multiherramienta de precisión de la marca Dremel. A continuación se muestran en las guras 6.1, 6.2 y 6.3 imágenes del robot ensamblado y detalles del mismo. 61 este TFG, considerar este método para la fabricación es la posibilidad de realizar diseños personalizados y poder imprimirles  in-situ . También, en caso de aplicarse a una industria, la posibilidad de contar con stocks más limitados y cadenas de suministro más cortas, ya que se podría llevar la fabricación de los componentes a localizaciones más cercanas a las necesidades del cliente. En cuanto a posibles líneas de trabajo, se podría estudiar la creación de un prototipo de tamaño mayor de este robot, así como la creación de los diversos códigos informáticos, así como el desarrollo de la electrónica necesaria para poder controlar el movimiento del robot. Por último, cada vez se hace más patente que en la actualidad, el ingeniero debe poder emplear con facilidad diversas herramientas informáticas y debe tener capacidad y el conocimiento básico para poder adaptarse a ellas rápidamente en un entorno de trabajo competitivo. Tomando como ejemplo este proyecto, se ha tenido que emplear hasta seis software distintos para poder realizar esta memoria (MATLAB ® , Excel ® , Autodesk Inventor ® , Cura ® y Autodesk AutoCAD ® ) sin contar con editores de texto, etcétera. 68 Capítulo 8 Bibliografía [1] Barrientos, A., Peñín, L. F., Balaguer, C., & Aracil, R. (2015). Fundamentos de robótica (2 ª ed.). MacGraw-Hill. [2] ISO 8373:2012(en) Robots and robotic devices  Vocabulary https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:8373:ed-2:v1:en [3] Wikipedia contributors. (2021, 17 junio). 3D printing . Wikipedia. https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=3D_printing&oldid=1028949433 [4] Co-Ma Coorporation-Universitat Jaume I. https://sites.google.com/view/poliacidolactico-coma/poli%C3%A1cido- l%C3%A1ctico/propiedades-del-pla Consultado el 23-03-2021. [5] Shady Farah, Daniel G. Anderson, Robert Langer, Physical and mechanical properties of PLA, and their functions in widespread applications  A comprehensive review, Advanced Drug Delivery Reviews , Volume 107, 2016, Pages 367- 392, ISSN 0169-409X, https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.06.012. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X16302058) [6] P. S.-A. A. F. Chamil Abeykoon, Optimization of fused deposition modeling parameters for improved PLA and ABS 3D printed structures, International Journal of Lightweight Materials and Manufacture , vol. 3, n º 3, p. Issue 3, 2020 [7] Reinoso, Óscar ; Gil, Arturo ; Payá, Luis ; Úbeda, David ; Ballesta, Monica. (2011). Herramientas virtuales para el estudio cinemático de robots paralelos . [8] Chacón, J.M., Caminero, M.A., García-Plaza, E., Núñez, P.J. Additive manufacturing of PLA structures using fused deposition modelling: Eect of process parameters on mechanical properties and their optimal selection , Materials & Design , Volume 124, 2017, Pages 143-157, ISSN 0264-1275, https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.03.065. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127517303143) [9] Callister, W. D. (2002). Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales . Reverté. 71 [10] Cardona Foix, S., & Clos Costa, D. (2008). Teoría de máquinas (2 ª ed.). Ediciones UPC. [11] Budynas, R. G., Nisbett, J. K., Shigley, J. E., Martínez Ordaz, J. E., Osornio Correa, C., & Ramiréz Cruz, J. L. (2019). Diseño en ingeniería mecánica de Shigley (10 ª ed.). McGraw-Hill. [12] Askeland, D. R., Fulay, P. P., Bhattacharya, D. K., & Hernández Lanto, J. (2010). Fundamentos de ingeniería y ciencia de materiales (2 ª ed.). Cengage Learning. [13] Moore, H. (2007). MATLAB para ingenieros . Pearson Prentice Hall. [14] AENOR. (2012). www.aenor.es. [15] Félez Mindan, J., & Martínez, M. L. (2008). Ingeniería gráca y diseño . Síntesis. [16] Tremblay, T. (2009). Autodesk Inventor 2009 . Anaya Multimedia. [17] Omron: Flexible production line demonstration features OMRON's new i4 SCARA robot. (Photo: Omron, PR064) by PressReleaseFinder is licensed with CC BY-NC-ND 2.0. To view a copy of this license, visit https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/ [18] Omron: Omron to introduce New i4 SCARA product family. (Photo: Omron, PR050) by PressReleaseFinder is licensed with CC BY-NC-ND 2.0. To view a copy of this license, visit https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/ 72 Anexos Apéndice A Propiedades del PLA Propiedades Generales Tiene una densidad de 1,24 g/ cm3 Su precio varía de los 2,57 ¿ /kg a los 3,13 ¿ /kg Propiedades Mecánicas Módulo de Young toma valores entre 3,3 y 3,6 GPa Coeciente de Poisson varía entre 0,38 y 0,4 El límite elástico toma valores entre 55 y 72 MPa Resistencia a tracción entre 47 y 70 MPa Resistencia a compresión de 66 a 86 MPa Elongación del 3% al 6% Presenta valores de dureza Vickers comprendidos entre 17 y 27 HV Presenta una resistencia a fatiga para 107 ciclos, comprendida entre 22,2 y 27,7 MPa. Tenacidad a fractura de 3 a 5 MPa/ m2 Propiedades Térmicas Su punto de fusión se sitúa de los 145 ° C a 177 ° C Temperatura de vitricación de 52 ° C a 60 ° C Máxima temperatura en servicio de 45 ° C a 55 ° C Mínima temperatura en servicio ( -20 - (-10)) ° C Buen aislante Conductividad térmica (0,13 - 0,16) W/(m · ° C) Calor especíco (1,18 ·103 - 1,21 ·103 ) J/(kg · ° C) Coeciente de expansión térmica (126 - 145) µ strain/ ° C 77 Apéndice C Planos Índice de planos 1. Base del carro. 2. Lateral del carro. 3. Tapa del carro 4. Biela 5. Garra 6. Mano 7. Acople Cable-Carro 8. Polea. 9. Dibujo de conjunto: Carro 10. Base de apoyo. 11. Enganche 12. Placa Seguridad Modelo 1 13. Placa Seguridad Modelo 2 14. Remache 15. Conjunto Amarre de Seguridad. 16. Manivela 17. Plataforma 18. Acople Mecanismo Elevación 19. Soporte Motor 20. Guía Cable 21. Dibujo de conjunto: Unión 22. Dibujo de conjunto: Mecanismo Elevación A-A A A Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Plano Estado del documento: Aprobado Título del documento: Base del Carro Escala: 2 : 1 Número de Hoja: 1/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G 35 15 5,2 15 10 R1,5 S 12 5,2 15 n2 20 60° 0,87 Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Plano Estado del documento: Aprobado Título del documento: Lateral del Carro Escala: 5 : 1 Número de Hoja: 2/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G 11,6 13,6 13,79 58° 4,81 7,3 5,8 n 3,40 1,2 2,08 150,00° 0,6 5,8 4 0,17 0,09 X 61° 2 1,5 71,86° 1,5 X 45° 0,76 X 29,00° A-A ( 2 : 1 ) B ( 10 : 1 ) A A Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Plano Estado del documento: Aprobado Título del documento: Tapa del Carro Escala: 2 : 1 Número de Hoja: 3/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G B 40 16,5 R1,50 S 0,24 n 47 15Ø 3 8 R1 A-A 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Plano Estado del documento: Aprobado Título del documento: Acople Cable-Carro Escala: 2 : 1 Número de Hoja: 7/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín A A n6 R3,5 n13,9 1 X 10° n25 123,36° 3,5 R1,5 R2 5,55 14 20 4 A-A ( 5 : 1 ) 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Plano Estado del documento: Aprobado Título del documento: Polea Escala: 5 : 1 Número de Hoja: 8/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín A A n2 4X n 30 n23 n 9 6 1,5 3 R1,05 2 A-A ( 2 : 1 ) 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Conjunto Estado del documento: Aprobado Título del documento: Conjunto Carro Escala: 2 : 1 Número de Hoja: 9/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín A A LISTA DE PIEZAS MATERIAL Nº DE PIEZA CTDADMARCA PLA Lateral Carro3 1 PLA Tapa Carro 1 2 PLA Base Carro 1 3 PLA Acople al Carro 14 21 3 4 1 4 3 2 2 1 1 1 4 B ( 4 : 1 ) A-A ( 1 : 1 ) 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Plano Estado del documento: Aprobado Título del documento: Base de apoyo Escala: 1 : 1 Número de Hoja: 10/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín B A A R4,5 n 5 6X R8 3X 110,28 2,75 8 2,63 7,5 5 110° 2 X 1,38 X 45° 1,75 7,75 6,25 n 2,2 6 X n 20,00 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Plano Estado del documento: Aprobado Título del documento: Enganche Escala: 5 : 1 Número de Hoja: 11/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín R5 n 5 158 R0,5 10 14 45° 3 2 R1 n 5 3 3 8 R4 2,5 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Conjunto Estado del documento: Aprobado Título del documento: Amarre de Seguridad Escala: 2 : 1 Número de Hoja: 15/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín LISTA DE PIEZAS DESCRIPCIÓN Nº DE PIEZACTDADELEMENTO Enganche-01 21 Casquillo 32 Placa 1 1 3 Placa 2 1 4 Arandelas planas - Serie normal - Productos de clase A ISO 7089 - 536 6 1 3 2 4 1 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Plano Estado del documento: Aprobado Título del documento: Manivela Escala: 5 : 1 Número de Hoja: 16/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín 5 30 10 8 R2 R4 R2 12,68 n 1,5 4X 81,16° A-A ( 1 : 1 ) 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Plano Estado del documento: Aprobado Título del documento: Plataforma Escala: 1 : 1 Número de Hoja: 17/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín A A n 35 25 n 16 3X n8,25 3X R1 10 4,2 17,53XØ 8,253XØ 150° 16 A-A ( 4 : 1 ) 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Plano Estado del documento: Aprobado Título del documento: Acople Mecanismo Elevación Escala: 4 : 1 Número de Hoja: 18/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín A A 9,9Ø 4,5Ø 23 12 R5,37 11,9 6,22 n 4 6,5 8,25Ø A-A ( 5 : 1 ) 12 3 4 5 678 A B C D E F 12 3 4 5 678 A B C D F G Departamento Responsable: Autor: Tipo de documento: Plano Estado del documento: Aprobado Título del documento: Soporte Motor Escala: 5 : 1 Número de Hoja: 19/22 Tamaño de la hoja: A3 Fecha de creación: 25/05/2021 Fecha de revisión: 30/06/2021 Tolerancias generales, para elementos sin indicación particular: ISO 2768-cK Persona encargada de la revisión: Antonio Tristán Vega Proyecto: Trabajo Fin de Grado Carlos Robledo Martín A A 4 18 10 4 32,5 24,5 1,53xØ 43XØ 11,25 6 4