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PROYECTO FIN DE CARRERA CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Ingeniería Técnica Industrial especialidad Mecánica Departamento de Ingeniería Mecánica Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Zaragoza Universidad de Zaragoza Autor: Nicolás Dapena Gómez Director: Javier Abad Blasco Co-Director: Antonio Baleriola Martin Zaragoza a 12 de Mayo de 2011 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 2 de 71 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 3 de 71 INDICE DE CONTENIDO 1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 10 1.1 TITULO DEL PROYECTO ................................................................................ 10 1.2 DEFINICIÓN Y ALCANCE DEL PROYECTO ................................................ 10 2 FASES DE DESARROLLO DEL PROYECTO ..................................................... 11 2.1 PRIMERA FASE: GEOMETRIA DE LOS ROBOT .......................................... 11 2.2 SEGUNDA FASE: MODELO INICIAL Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................................................ 11 2.3 TERCERA FASE: REDISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DEL MOLDEO INICIAL 11 3 DESARROLLO DEL TRABAJO ........................................................................... 12 3.1 MODELO INICIAL Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................... 12 3.2 TIPOS DE ROBOTS A ESTUDIAR ................................................................... 13 3.2.1 ABB IRB 6400 ............................................................................................. 13 3.2.2 FANUC 420-SW .......................................................................................... 14 3.2.3 FANUC S-420IF .......................................................................................... 15 3.3 MODELOS DE PARTIDA .................................................................................. 16 3.3.1 ROBOT ABB IRB 6400 .............................................................................. 18 3.3.2 FANUC R-2000 IA ...................................................................................... 19 3.3.3 FANUC S-420 IW ....................................................................................... 19 4 OBTENCION DE ESFUERZOS ............................................................................. 20 4.1 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA AMEB ....................................................... 20 4.1.1 ASPECTOS GENERALES ......................................................................... 20 4.1.2 INTRODUCCIÓN DE DATOS DEL PROBLEMA ................................... 22 4.2 MODELOS EN AMEB ........................................................................................ 25 4.2.1 ABB 6400 .................................................................................................... 25 4.2.2 FANUC R-2000 IA ...................................................................................... 26 4.2.3 FANUC 420 SW .......................................................................................... 27 5 ESTUDIO DEL MODELO INICIAL ...................................................................... 28 5.1 PROCESO DE DISCRETIZACION DEL MODELO ........................................ 28 5.1.1 DESIGNACION DEL MATERIAL DEL COMPONENTE ....................... 28 5.1.2 CONEXIONES ENTRE COMPONENTES ............................................... 30 5.1.3 CONDICIONES DE CONTORNO ............................................................. 30 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 4 de 71 5.1.4 CONDICIONES DE CARGA ..................................................................... 32 5.1.5 MALLADO DEL ELEMENTO .................................................................. 34 5.1.6 EJECUTAR ESTUDIO ............................................................................... 35 6 REDISEÑO, OPTIMIZACIÓN Y ESTUDIO DEL MODELO INICIAL. ............. 36 6.1 CRITERIOS DE OPTIMIZACION ..................................................................... 36 6.2 CRITERIOS DE REDISEÑO .............................................................................. 36 6.3 MODELOS FINALES ......................................................................................... 38 6.3.1 ABB 6400 .................................................................................................... 38 6.3.2 FANUC R-2000IA ....................................................................................... 39 6.3.3 FANUC 420- SW ......................................................................................... 39 6.4 ESTUDIO DE LOS NUEVOS MODELOS ........................................................ 40 7 METODOLOGIA DEL CALCULO ESTATICO ................................................... 41 8 RESULTADOS DE LOS ESTUDIOS ESTATICOS .............................................. 42 8.1 ROBOT ABB 6400 .............................................................................................. 43 8.1.1 COMPONENTE A6400-1 ........................................................................... 43 8.1.2 COMPONENTE A6400-2 ........................................................................... 45 8.1.3 COMPONENTE A6400-3 ........................................................................... 47 8.1.4 COMPONENTE A6400-4 ........................................................................... 48 8.1.5 RESUMEN DEL ESTUDIO ....................................................................... 49 8.2 FANUC 2000IA ................................................................................................... 50 8.2.1 COMPONENTE FR-2000 ........................................................................... 50 8.2.2 RESUMEN DEL ESTUDIO ....................................................................... 52 8.3 FANUC S-420 IW ................................................................................................ 53 8.3.1 COMPONENTE F420-1 .............................................................................. 53 8.3.2 COMPONENTE F420-2 .............................................................................. 55 8.3.3 COMPONENTE F420-3 .............................................................................. 56 8.3.4 RESUMEN DEL ESTUDIO ....................................................................... 58 9 IMPACTO ECONOMICO ...................................................................................... 59 10 CONCLUSIONES ................................................................................................... 64 11 AGRADECIMIENTOS ........................................................................................... 65 12 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 65 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 5 de 71 INDICE ANEXOS ANEXO 1 – MATERIALES ........................................................................... 68 1. INTRODUCCION.......................................................................... 68 2. ACERO ESTRUCTURAL (E-295) ............................................ 68 3. PROPIEDADES Y ENSAYOS ..................................................... 69 ANEXO 2 – PLANOS ..................................................................................... 71 1. ABB 6400 1.1 A6400-1 1.2 A6400-2 1.3 A6400-3 1.4 A6400-4 1.5 A6400-1R 1.6 A6400-2R 1.7 A6400-3R 2. FANUC R-2000IA 2.1 F2000-1 2.2 F2000-1R 3. FANUC 420 SW 3.1 F420-1 3.2 F420-2 3.3 F420-3 3.4 F420-1R 3.5 F420-2R 3.6 F420-3R CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 6 de 71 INDICE DE FIGURAS Fig. 1 – Geometría ABB 6400 ................................................................................... 13 Fig. 2 – Soporte A6400-1 .......................................................................................... 13 Fig. 3 – Soporte A6400-2 y 3 .................................................................................... 13 Fig.4 – Soporte A6400-4 ........................................................................................... 13 Fig. 5 – Geometría Fanuc 2000iA ............................................................................. 14 Fig. 6 – Soporte FR2000 ............................................................................................ 14 Fig. 7 – Geometria Fanuc S-420 SW ......................................................................... 15 Fig. 8 – Soporte S-420 SW ........................................................................................ 15 Fig. 9 – Soporte S-420 SW ........................................................................................ 15 Fig. 9 – Soporte S-420 SW ........................................................................................ 15 Fig. 10 – Croquis en SolidWorks ............................................................................... 16 Fig. 11 – Extruccion en SolidWorks .......................................................................... 16 Fig. 12 – Modelado 3D en SolidWorks ..................................................................... 17 Fig. 13 – Tabla componentes ABB 6400 ................................................................... 18 Fig. 14 – Tabla componentes Fanuc R-2000 iA ........................................................ 19 Fig. 15 – Tabla componentes Fanuc S-420 SW ......................................................... 20 Fig. 16 – Pantalla principal AMEB ........................................................................... 21 Fig. 17 – Geometría, condiciones apoyo, cargas y resultados de esfuerzos cortante y axil en ABB 6400 con AMEB .................................................................... 25 Fig. 18 – Geometría, condiciones apoyo, cargas y resultados de esfuerzos cortante y axil en Fanuc R-2000 iA con AMEB ......................................................... 26 Fig. 19 – Geometría, condiciones apoyo, cargas y resultados de esfuerzos cortante y axil en Fanuc 420 SW con AMEB ............................................................. 27 Fig. 20 – Menú materiales en SolidWorks ................................................................ 29 Fig. 21 – Menú sujeciones en SolidWorks ................................................................ 30 Fig. 22 – Sujeciones sobre caras cilíndricas en SolidWorks ..................................... 31 Fig. 23 – Imposición de movimientos en superficies de apoyo SolidWorks ............. 31 Fig. 24 – Designación tipo de sujeción en SolidWorks ............................................. 31 Fig. 25 – Menú cargas externas SolidWorks ............................................................. 33 Fig. 26 – Designación de superficies y valor de la fuerza externa en SolidWorks ... 33 Fig. 27 – Menú mallado en SolidWorks .................................................................... 34 Fig. 28 – Configuración de la malla en SolidWorks .................................................. 34 Fig. 29 – Mallado de elemento 3D en SolidWorks ................................................... 35 Fig. 30 – Menú estudio en SolidWorks ..................................................................... 35 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 7 de 71 Fig. 31 – Modelos finales ABB 6400 ........................................................................ 38 Fig. 32 – Modelos finales FANUC R-2000iA ........................................................... 39 Fig. 33 – Modelos finales FANUC 420-SW .............................................................. 40 Fig. 34 – Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo inicial A6400-1 ......................................................................... 43 Fig. 35 –Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo rediseño A6400-1 ...................................................................... 44 Fig. 36 – Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo inicial A6400-2 ......................................................................... 45 Fig. 37 – Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo rediseño A6400-2 ...................................................................... 46 Fig. 38 – Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo inicial A6400-3 ......................................................................... 47 Fig. 39– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo rediseño A6400-3 ...................................................................... 47 Fig. 40– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo inicial A6400-4 ......................................................................... 48 Fig. 41– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo inicial FR-2000 ......................................................................... 50 Fig. 42– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo final FR-2000 ............................................................................ 51 Fig. 43– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo inicial F420-1 ............................................................................ 53 Fig. 44– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo final F420-1 ............................................................................... 54 Fig. 45– Modelo inicial F420-2 ................................................................................. 55 Fig. 46– Modelo final F420-2 .................................................................................... 55 Fig. 47– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo inicial F420-3 ............................................................................ 56 Fig. 48– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo final F420-3 ........................................................................ 57 Fig. 49 – Ensayo tracción en Acero ........................................................................... 68 Fig. 50 – Ductilidad en distintos tipos de Acero ........................................................ 68 Fig. 51 – Ensayos de tracción Acero ......................................................................... 69 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 8 de 71 INDICE DE TABLAS Tabla 1 – Resultados esfuerzos ABB 6400 modelado con AMEB ........................... 26 Tabla 2 – Resultados esfuerzos FANUC R2000iA modelado con AMEB ............... 27 Tabla 3 – Resultados esfuerzos FANUC 420 SW modelado con AMEB ................. 28 Tabla 4 – Propiedades Acero E-295 .......................................................................... 29 Tabla 5 – Cargas a introducir en estudio ................................................................... 32 Tabla 6 – Criterios de diseño soportes. ...................................................................... 37 Tabla 7– Distribución de los resultados ..................................................................... 42 Tabla 8 – Resumen estudio ABB 6400 ...................................................................... 49 Tabla 9 – Resumen estudio FANUC R2000iA ......................................................... 52 Tabla 10 – Resumen estudio FANUC 420SW .......................................................... 58 Tabla 11 – Coste mantenimiento sin soportes ........................................................... 59 Tabla 12 – Coste mantenimiento con soportes .......................................................... 59 Tabla 13 – datos líneas de producción ...................................................................... 60 Tabla 14 – Coste perdidas no producción sin soportes Lat. Corsa ......................... 61 Tabla 15 – Coste perdidas no producción con soportes Lat. Corsa ........................ 61 Tabla 16 – Resumen costes lat. Corsa ...................................................................... 61 Tabla 17 – Coste perdidas no producción sin soportes Lat. Meriva ....................... 62 Tabla 18 – Coste perdidas no producción con soportes Lat. Meriva ...................... 62 Tabla 19 – Resumen costes lat. Meriva .................................................................... 62 Tabla 20 – Coste perdidas no producción sin soportes Piso trasero Meriva .......... 63 Tabla 21 – Coste perdidas no producción con soportes Piso trasero Meriva ......... 63 Tabla 22 – Resumen costes Piso trasero Meriva ...................................................... 63 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 9 de 71 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 16 de 71 F ig. 10 – Croquis en SolidWorks F ig. 11 Extruccion en SolidWorks 3.3 MODELOS DE PARTIDA La siguiente modelación se ha llevado con SolidWorks, plasmando las distintas geometrías de los componentes con su medida real. Para ello se ha hecho uso de las herramientas de coquizado para dibujar las diferentes vistas de cada soporte. Una vez coquizadas, se pasa al modelado, en donde se llevan a cabo las acciones de extruir solido, crear chaflanes, taladros, etc. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 17 de 71 F ig. 12 – Modelado 3D en SolidWorks Repitiendo los pasos mencionados anteriormente, se obtiene la modelización del soporte en 3D. En las siguientes tablas, se representan modelas en 3D los empleados para cada tipo de robot. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 18 de 71 3.3.1 ROBOT ABB IRB 6400 COMPONENTE MODELO CON SOLIDWORKS NUMERO DE PIEZAS A6400-1 1 A6400-2 1 A6400-3 2 A6400-4 1 Fig. 13 – Tabla componentes ABB 6400 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 19 de 71 3.3.2 FANUC R-2000 IA COMPONENTE MODELO CON SOLIDWORKS NUMERO DE PIEZAS FR2000 1 Fig. 14 – Tabla componentes Fanuc R-2000 iA 3.3.3 FANUC S-420 SW COMPONENTE MODELO CON SOLIDWORKS NUMERO DE PIEZAS F420-1 1 F420-2 1 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 20 de 71 COMPONENTE MODELO CON SOLIDWORKS NUMERO DE PIEZAS F420-3 1 Fig. 15 – Tabla componentes Fanuc S-420 iW 4 OBTENCION DE ESFUERZOS Para la obtención de los esfuerzos que soporta cada componente, se ha utilizado el programa AMEB, el cual realiza el análisis estático (elástico-lineal), mediante análisis matricial de estructuras planas articuladas o rígidas. Se opto por este programa, porque una vez instalados los soportes en los robots, la geometría final, se puede simular como estructuras planas. 4.1 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA AMEB 4.1.1 ASPECTOS GENERALES Consta básicamente de tres ventanas, la de la derecha destinada a la visualización del problema a resolver, la de la izquierda donde se define la estructura, y la de abajo en donde se muestran los resultados. Se puede modificar el tamaño de las tres ventanas según las necesidades del usuario en cada momento. Sobre las ventanas están los menús de Archivo, Edición, Ver, Proceso, Ayuda; y una serie de botones cuya leyenda se presenta a continuación: CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 21 de 71 A. Actualizar (F7): Actualiza la vista sobre la ventana de la derecha. B. Analizar (F9): Realiza el cálculo del problema. C. Stop: Permite parar el cálculo que se esté realizando. D. Ver apoyos. E. Ver cargas. F. Ver numeración. G. Ver escalas. H. Ver ejes. I. Ver reacciones. J. Ver deformada. K. Ver diagrama de esfuerzos axiles. L. Ver diagrama de esfuerzos cortantes. M. Ver diagrama de momentos flectores. Fig. 16 – Pantalla principal AMEB CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 22 de 71 4.1.2 INTRODUCCIÓN DE DATOS DEL PROBLEMA Los datos de la estructura a resolver se introducen modificando los datos originales del fichero de partida, sobre la ventana superior izquierda. A continuación se describe cómo introducir los datos más importantes:  Nudos: definido el número de nudo se introducen las coordenadas x e y de dicho punto. (Unidades Cm, por ejemplo). Se han definido los puntos del centro de masas, apoyo de los soportes y componentes del robot. PUNTOS $ pun X Y 1 0.0 152.13 2 148.94 115  Barras: se define el número de la barra, se pueden definir barras rectas (POL) o barras curvas (ARC). A continuación se define el inicio y fin de la línea (POL) y para barras curvas el punto inicial, intermedio y final LINEAS $ lin tipo pun 1 POL 1 16 2 POL 2 3  Materiales: Se definen tantos tipos de materiales (1, 2,...) como distintos materiales haya, indicándose a continuación el tipo de propiedad. Se introduce, en este caso el módulo de Young (YOU) del material del robot (Acero estructural) en Kp/cm2 MATERIALES $ mat pro 1 YOU 210.0e6 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 23 de 71  Tipos de secciones o perfiles: Se definen los datos de la sección (área, inercia). Cada barra de la estructura del robot tiene distinta área, aunque se ha considerado la misma inercia para todas, de ahí que haya varias propiedades definidas. PROPIEDADES $ pro are iner 1 9121.02 10000.0 2 17959.77 10000.0  Características de las barras: Se asigna a cada barra, el tipo del elemento barra (nudos articulados ART; articulado-articulado ART_ART; articulado-rígido ART_RIG; rígido-articulado RIG_ART; rígido RIG); el tipo de material, y la sección anteriormente definida. Las partes que componen al conjunto del robot, esta unidas mediante engranajes, los cuales se han simulado como si fueran rotulas, el resto de uniones de sus componentes se han tomado como rígidos. ELEMENTOS_LINEAS $ lin tipo mat pro 14,15,2 RIG 1 2 1 RIG 1 1  Condiciones de apoyo o desplazamientos impuestos: Se indica el nudo y si el grado de libertad correspondiente está restringido (0.0) o libre (LIB). Para los desplazamientos en los soportes se ha tomado un apoyo fijo, impidiendo el movimiento horizontal como vertical pero permitiendo el giro. DESPLAZAMIENTOS_GLOBALES_PUNTOS $ pun est DX DY GZ 7 1 0.0 0.0 LIB 10 1 LIB 0.0 LIB CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 24 de 71  Cargas globales en puntos (cargas puntuales): Se indica el nudo y el valor de la fuerza o momento con el signo correspondiente según el grado de libertad. Las cargas han sido colocadas en los centros de gravedad de los componentes principales del robot. CARGAS_GLOBALES_PUNTOS $ pun est FX FY MZ 1 1 0.0 -100.0 0.0 16 1 0.0 -100.0 0.0 Una vez introducida la estructura, clicar en el botón de Analizar (B) o F9, para obtener los resultados. Inicialmente aparecen sobre la estructura todos los diagramas de esfuerzos, clicando en los botones correspondientes (J-M) se pueden ver los distintos diagramas y la deformada. Los resultados de esfuerzos, desplazamientos, giros, etc. se puede visualizar, en el cuadro inferior del programa. Para el estudio realizado, nos interesan los esfuerzos axiles en los puntos de apoyo de cada soporte. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 25 de 71 4.2 MODELOS EN AMEB En las siguientes figuras se muestra el proceso de modelado y obtención de los resultados que se han obtenido a trabes de la modelización de los componentes utilizando el programa AMEB. Al final de cada modelo, se adjunta una tabla con los valores de las tensiones que actúan en cada soporte. 4.2.1 ABB 6400 Fig. 17 – Geometría, condiciones apoyo, cargas y resultados de esfuerzos cortante y axil en ABB 6400 con AMEB CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 32 de 71 5.1.4 CONDICIONES DE CARGA Define todo el conjunto de solicitaciones a los que va a estar sometido cada soporte una vez instalados en los robots. Conocidos los pesos de los componentes que forman el conjunto del robot y las geometrías de los mismos con los soportes instalados, se procede a buscar los tipos de esfuerzos y los valores con que actúan en cada soporte. Para ello, como se ha explicado en el apartado anterior, se ha utilizado el programa de cálculo estructural AMEB, donde se han plasmado las geometrías de cada robot con sus cargas y condiciones de contorno que más se adecuan al objeto de estudio. Las cargas a introducir para realizar el estudio serán: ABB 6400 Componente Axil (Kp) Cortante (Kp) Resultante (Kp) A6400-1 160 0 160 A6400-2 286 530 602 A6400-3 0 0 0 A6400-4 0 0 0 FANUC R-2000 FR2000 (Arriba) 35 520 521 FR2000 (Abajo) 380 0 380 FANUC 420 F420-1 332 411 528 F420-2 0 0 0 F420-3 721 0 721 Tabla 5 – Cargas a introducir en estudio CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 33 de 71 Para introducir las cargas en SolidWorks, clicando en el desplegable izquierdo, se selecciona la pestaña “Cargas externas”, pulsando el cursor derecho se abre la pestaña de “Cargas externas”  “Fuerza”, seleccionar la cara sobre las que actúa así como las unidades y poner su valor. Fig. 25 – Menú cargas externas SolidWorks F ig. 26 – Designación de superficies y valor de la fuerza externa en SolidWorks CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 34 de 71 5.1.5 MALLADO DEL ELEMENTO Una vez introducidos todos los datos anteriores, se lleva a cavo el mallado para poder ejecutar el estudio y así obtener los resultados. SolidWorks desarrolla este estudio mediante el método de los elementos finitos, un método que da resultados bastante similares a la realidad, por esto, es un método muy extendido y utilizado en la industria. Para el mallado, entre más densa sea esta, mejores resultados se obtienen en cuanto a precisión, para este estudio se realizara un mallado medio. La creación de la malla en SolidWorks, se realiza clicando en el desplegable izquierdo seleccionando la pestaña “Malla”, pulsando el cursor derecho se abre la pestaña de “Crear malla”, elegir su densidad y clicar en ok. F ig. 27 – Menú mallado en SolidWorks F ig. 28 – Configuración de la malla en SolidWorks CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 35 de 71 5.1.6 EJECUTAR ESTUDIO Realizados los pasos anteriores, en el menú de la figura 30, clicar en el icono “Ejecutar” para obtener los resultados del estudio en cuestión. Conocidos los esfuerzos y las zonas criticas de cada soporte tras realizar el estudio estático, se entrara en la tercera y última fase del proyecto. F ig. 29 – Mallado de elemento 3D en SolidWorks F ig. 30 – Menú estudio en SolidWorks. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 36 de 71 6 REDISEÑO, OPTIMIZACIÓN Y ESTUDIO DEL MODELO INICIAL. Tras realizar el estudio, se procede al rediseñado los modelos iniciales mediante el programa de CAD SolidWorks. 6.1 CRITERIOS DE OPTIMIZACION Dicha reducción no se ha hecho “a la ligera”, ya que al tratarse de unos elementos que forman parte del conjunto del robot, hay que respetar las geometrías de amarre soporte – robot. Por ello, las modificaciones geométricas NO deben afectar las geometrías de amarre. Al tener ya creados los modelos de partida, se ha procedido a eliminar material en aquellos puntos en los que la tensión era despreciable frente a los puntos críticos de carga, a fin de reducir el peso y volumen de los soportes iniciales. 6.2 CRITERIOS DE REDISEÑO Para poder analizar el modelo y todas las piezas que lo componen hay que basarse en determinados criterios, los cuales serán explicados detenidamente en este apartado. Analizados, rediseñados y sabidas las condiciones de carga de los soportes, para darlos por aptos o no aptos, se utilizara como criterio de fallo la teoría de cortadura máxima, criterio de Tresca. Se ha optado por esta teoría por dos razones fundamentales:  El material utilizado en los soportes es dúctil.  Es más conservador que otros criterios para materiales dúctiles. Esta teoría predice que el fallo de un material se producirá cuando la tensión de cortadura máxima absoluta (max) alcance la tensión que provoca que el material ceda en una prueba de tensión simple. Con lo anteriormente mencionado, queda:    σFLUENCIA 2τ TRABAJO CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 37 de 71 Donde:  τTRABAJO, es la tensión cortante máxima a la que trabaja el elemento evaluado. τTRABAJO σ, 2  σFLUENCIA, es el límite elástico del material. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta deformaciones permanentes y no recupera su forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite elástico es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke, el cual se obtiene mediante ensayos mecánicos. El material que se ha escogido para el modelado de los soportes es Acero E-295 cuyo límite elástico es de 275 MPa. Se ha determinado un coeficiente de seguridad mayor o igual a 2, a fin de evitar posibles daños personales o en la maquina. En el caso de que el soporte no cumpliera esta especificación, sería necesario efectuar un rediseño de esa pieza añadiendo material o suprimiendo concentradores de tensiones como aristas vivas, etc. Finalmente, para aceptar o no un modelo de soporte, se tendrán en cuenta los siguientes requisitos: REQUISITO OK NOK Coeficiente seguridad  2 Desplazamiento (mm)  1 Tabla 6 – Criterios de diseño soportes. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 38 de 71 6.3 MODELOS FINALES 6.3.1 ABB 6400 COMPONENTE MODELO CON SOLIDWORKS NUMERO DE PIEZAS A6400-1 1 A6400-2 1 A6400-3 2 A6400-4 1 Fig. 31 – Modelos finales ABB 6400 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 39 de 71 6.3.2 FANUC R-2000IA COMPONENTE MODELO CON SOLIDWORKS NUMERO DE PIEZAS FR2000 1 Fig. 32 – Modelos finales FANUC R-2000iA 6.3.3 FANUC 420- SW COMPONENTE MODELO CON SOLIDWORKS NUMERO DE PIEZAS F420-1 1 F420-2 1 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 40 de 71 COMPONENTE MODELO CON SOLIDWORKS NUMERO DE PIEZAS F420-3 1 Fig. 33 – Modelos finales FANUC 420-SW 6.4 ESTUDIO DE LOS NUEVOS MODELOS Los pasos para realizar el estudio a los nuevos soportes, serán los mismos utilizados que en el apartado 5.1. Se evaluaran detenidamente los criterios impuestos buscando que se cumplan se cumplan al 100 % los objetivos propuestos. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 41 de 71 7 METODOLOGIA DEL CALCULO ESTATICO Para conocer los esfuerzos y tensiones que actúan en cada soporte, se ha utilizado el método de los elementos finitos. El Método de los Elementos Finitos (MEF) es un método numérico utilizado para resolver sistemas de ecuaciones diferenciales. Su evolución y desarrollo desde mediados del siglo XX hasta nuestros días ha sido constante y en la actualidad puede considerarse como el método numérico más utilizado en la mayoría de los ámbitos de la ingeniería para determinar la distribución de tensiones y deformaciones en un material elástico. Los casos particulares de dichos problemas pueden variar desde problemas bidimensionales de tensión o deformación plana, sólidos de revolución y flexión de placas y láminas, hasta el análisis más general de sólidos tridimensionales. El MEF consiste en la división del dominio espacial, ya sea uni, bi o tridimensional en una serie de subdominios de geometría simple, a los cuales se les denomina elementos. Estos elementos se encuentran formados por una serie de puntos que definen su geometría y se denominan nodos. En el interior de cada elemento se interpola una función de desplazamientos que se formula en función de los valores de los desplazamientos que existen en los nodos. La forma de trabajo de estos elementos consiste en aplicar las ecuaciones de compatibilidad y comportamiento para obtener una relación entre la fuerza aplicada sobre los elementos y los desplazamientos de los nodos. Dependiendo del tipo de formulación del problema se determina si el problema es lineal (elasticidad lineal) o si no es lineal (grandes desplazamientos o deformaciones, comportamiento del material complejo). El proceso de cálculo se realiza mediante los siguientes pasos:  Planteamiento de continuidad de desplazamientos y equilibrio de fuerza entre elementos.  Sistema de ecuaciones globales de la estructura.  Tipo de formulación inicial (lineal o no lineal).  Resolución.  Obtención de los desplazamientos nodales (incógnitas básicas).  Obtención de otras variables: deformaciones y tensiones. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 48 de 71 Al no tener ninguna solicitación, este componente se ha modificado principalmente para que tenga una buena conexión mediante pasadores con el componente A6400-2 además de horrar en peso y material. 8.1.4 COMPONENTE A6400-4 MODELO INICIAL Y FINAL Fig. 40– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo inicial A6400-4. No ha tenido modificación alguna, no presenta ningún tipo de solicitación. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 49 de 71 8.1.5 RESUMEN DEL ESTUDIO ABB 6400 A6400-1 Modelo inicial Modelo final % Peso (Kg) 2,8 1,05 -62,50 Tensión Máxima (MPa) 31,7 26,4 -16,72 Desplazamiento Max. (Mm) 0,0052 0,0078 50,00 Coeficiente seguridad >2 >2 N/A A6400-2 Modelo inicial Modelo final % Peso (Kg) 8,03 3 -62,64 Tensión Máxima (MPa) 129,02 98,7 -23,50 Desplazamiento Max. (Mm) 0,4633 0,344 -25,75 Coeficiente seguridad >2 >2 N/A A6400-3 Modelo inicial Modelo final Peso (Kg) 0,67 0,47 -29,85 Tensión Máxima (MPa) N/A N/A N/A Desplazamiento Max. (Mm) N/A N/A N/A Coeficiente seguridad N/A N/A N/A A6400-4 Modelo inicial Modelo final Peso (Kg) 1,14 N/A N/A Tensión Máxima (MPa) N/A N/A N/A Desplazamiento Max. (Mm) N/A N/A N/A Coeficiente seguridad N/A N/A N/A Tabla 8 – Resumen estudio ABB 6400 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 50 de 71 8.2 FANUC 2000IA 8.2.1 COMPONENTE FR-2000 MODELO INICIAL Fig. 41– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo inicial FR-2000. La tensión máxima aparece en la cara cilíndrica del taladro central realizado para el amarre del soporte a la estructura del robot (146.7 MPa), se distribuye uniformemente a lo largo de la base hasta el saliente anterior con un valor aproximado de 52 MPa, el saliente posterior no tiene ninguna tensión y el perfil cuadro solo tiene tensiones en sus extremos, siendo estas mayores en la parte superior, más concretamente en la unión con el arco donde se observan tensiones máximas de 105 MPa aproximadamente. En cuando a los desplazamientos, la sección más solicitada es el extremo derecho del arco (1.68 mm), incumpliendo las condiciones de diseño especificadas anteriormente. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 51 de 71 El factor de seguridad mayor a 2, se cumple para toda la pieza, en la imagen inferior derecha se observa que toda la geometría está completamente pintada de color azul. MODELO FINAL Fig. 42– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo final FR-2000. Se ha eliminado el saliente posterior adema de haber reforzado el saliente anterior, también, en los puntos de amarre, se ha optado por hacer salientes circulares a fin de disminuir las tensiones producidas en dichos puntos; también se ha insertado una chapa de 8 mm de espesor que va desde el brazo rectangular hasta el extremo derecho del arco, a fin de reducir el desplazamiento en dicho punto. La tensión máxima aparece en la cara lateral del soporte de la base (92.5 MPa), se distribuye uniformemente a lo largo de la base hasta el saliente anterior con un valor aproximado de 30 MPa, el perfil cuadro solo tiene tensiones en sus extremos, siendo estas mayores en la parte superior, más concretamente en la unión con el arco donde se observan tensiones máximas de 40 MPa aproximadamente. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 52 de 71 En cuando a los desplazamientos, la sección más solicitada es el extremo derecho del arco (1 mm), gracias a la chapa metálica insertada en el lateral, se ha conseguido disminuir el desplazamiento hasta el valor impuesto en las condiciones de diseño. El factor de seguridad mayor a 2, se cumple para toda la pieza, en la imagen inferior derecha se observa que toda la geometría está completamente pintada de color azul. 8.2.2 RESUMEN DEL ESTUDIO FANUC R-2000iA FR2000 Antes estudio Después estudio % Peso (Kg) 7,46 6,86 -8,04 Tensión Máxima (MPa) 146,7 92,5 -0,45 Desplazamiento Max. (Mm) 1,66 1,00 -39,78 Coeficiente seguridad >2 >2 N/A Tabla 9 – Resumen estudio FANUC R2000iA CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 53 de 71 8.3 FANUC S-420 SW 8.3.1 COMPONENTE F420-1 MODELO REDISEÑO Fig. 43– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo inicial F420-1. La tensión máxima aparece en el pliegue de la unión atornillada con un valor de (258.3 MPa), se distribuye uniformemente a lo largo del perfil hasta la unión con la cara inclinada, con un valor medio aproximado de 150MPa. El otro saliente, que sirve de apoyo también presenta ciertas solicitaciones pero mucho menores a las anteriores (64.5 MPa). El resto de elementos estructurales de este soporte, apenas tienen estados de tensión. En cuando a los desplazamientos, la sección más solicitada es el extremo del pliegue donde se sustenta la unión atornillada (1.30 mm), un desplazamiento que es intolerable para los criterios de diseño impuestos. En se observa en la figura relativa a el coeficiente de seguridad, hay una zona de color rojo, que notifica un coeficiente de seguridad menor a 2, no cumpliendo así las especificaciones de diseño. El resto de componentes al estar en color azul, si cumplen con este criterio. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 54 de 71 MODELO FINAL Fig. 44– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo final F420-1. Se ha eliminado la estructura triangular hueca además de la chapa metaliza que iba de extremo superior a extremo inferior ya que presentaban un estado de cargas bastante elevado, se ha optado por introducir un perfil cuadrado macizo, disminuyendo así las tensiones y el desplazamiento considerablemente. La tensión máxima se produce en la unión del perfil circular con las orejeras de amarre (115.5 MPa), en determinadas zonas de la estructura, más concretamente en las uniones de los perfiles con distinta geometría, aparecen varios estados de tensiones comprendidos entre 45 y 65 MPa. En cuando a los desplazamientos, la sección más solicitada es el extremo superior (0.58 mm). El factor de seguridad mayor a 2, se cumple para toda la pieza, en la imagen inferior derecha se observa que toda la geometría está completamente pintada de color azul. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 55 de 71 8.3.2 COMPONENTE F420-2 MODELO INICIAL Fig. 45–Modelo inicial F420-2. No presenta ningún tipo de solicitación. MODELO FINAL Fig. 46– Modelo final F420-2. Al no tener ninguna solicitación, se ha modificado principalmente para horrar en peso y material. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 56 de 71 8.3.3 COMPONENTE F420-3 MODELO INICIAL Fig. 47– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo inicial F420-3. La tensión máxima se da en las zonas de amarre, tanto en la parte superior como en la inferior produce (171.0 MPa), en la cara cilíndrica se da una tensión de aproximadamente 12 MPa. En cuando a los desplazamientos, la sección más solicitada es la cabeza del tornillo, lugar donde apoya el compensador del robot, su desplazamiento es de (0.022 mm). El factor de seguridad mayor a 2, se cumple para toda la pieza, en la imagen inferior derecha se observa que toda la geometría está completamente pintada de color azul. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 57 de 71 MODELO FINAL Fig. 48– Mallado, distribución de tensiones, desplazamientos y coeficiente seguridad en modelo final F420-3. Eliminando el perfil circular, se ha conseguido una tensión bastante inferior en el amarre soporte-robot, y su estado de tensiones es mucho menor a lo largo de la geometría. La tensión máxima se produce en la cabeza del tornillo (87.9 MPa), distribuyéndose a lo largo de la rosca con una tensión aproximada de 51.3 MPa y finalmente afectando muy poco al cuerpo del soporte, donde se da una tensión máxima focalizada en la zona posterior de aproximadamente 30 MPa. En cuando a los desplazamientos, la sección más solicitada es la zona posterior (0.14 mm). El factor de seguridad mayor a 2, se cumple para toda la pieza, en la imagen inferior derecha se observa que toda la geometría está completamente pintada de color azul. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 64 de 71 10 CONCLUSIONES Con base en el desarrollo del estudio, se lograron importantes cambios en la geometría, distribución de las tensiones y desplazamientos de los soportes durante la ejecución de su trabajo. 1. Estas modificaciones han repercutido directamente en la disminución del peso, distribuciones más equilibradas de las tensiones y desplazamientos a las que está sometido el soporte. 2. Lo anterior se logra cumpliendo las premisas de seguridad establecidas para el nuevo diseño siendo una de las principales el mantener el coeficiente de seguridad con un valor mayor que 2 (dos). 3. Soportes baratos y de fácil mecanización. 4. Amortización inmediata, teniendo en cuenta los costes derivados de personal más los costes derivados por el paro de las líneas de producción. 5. Con referencia a los tiempos de mantenimiento y reparación, el nuevo diseño ha permitido:  Una reducción en el tiempo de operaciones de mantenimiento de aproximadamente 4.5 horas a 30 minutos.  Para el tipo de reparaciones más corrientes es suficiente desmontar los soportes averiados y reemplazarlos en el mismo sitio por otros funcionales o de otras piezas o motores, evitando con esto todos los movimientos de reparación que hasta ahora se realizaban. (Véase numeral 1.2).  Reducción del gasto de mano de obra en un 90%, además de la eliminación del personal encargado del trasporte del robot al sitio de reparación primero y después al sitio de trabajo del robot.  Eliminación de riesgos derivados por la manipulación y trasporte del robot.  Mayor eficiencia en las líneas de producción ocasionadas por el fallo de los robots. Con lo anteriormente mencionado, cave mencionar que las casas fabricantes de robots, deberían ver la importancia de estos utensilios de trabajo y sus beneficios para sus clientes desde el primer día de uso de estos soportes. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 65 de 71 11 AGRADECIMIENTOS Al equipo de mantenimiento industrial nave de carrocerías de General Motors, especialmente a Antonio Baleriola, al departamento de ingeniería mecánica, tanto a Javier Abad como a María Ángeles Pérez, así como en el departamento de Ingeniería de proyectos a Manuel Auria. Por guiarme en este proyecto y su voluntad de compartir sus conocimientos para la realización del mismo. A mi familia y amigos por su apoyo incondicional. A todos ellos, gracias. 12 BIBLIOGRAFIA  MANUAL ROBOT ABB 6400.  MANUAL ROBOT FANUC 420-SW.  MANUAL ROBOT FANUC R-2000 IA.  DISEÑO DE MAQUINAS, Apuntes asignatura 3er curso de Ingeniería Técnica Industrial Mecánica.  INGENIERIA DE MATERIALES PARA INDUSTRIA Y CONSTRUCCION, Editorial Mira.  CONSULTAS WEB o http://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada o http://www.solidworks.es o http://www.metal- Service.net/pdf/CARACTERISTIQUES%20ACERS.pdf o http://www.3dcadbrowser.com o http://www.3dcontentcentral.com/default.aspx CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 66 de 71 CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 67 de 71 ANEXOS CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 68 de 71 ANEXO 1 – MATERIALES 1.-INTRODUCCIÓN Análisis del material elegido para la fabricación de los soportes iniciales y finales. 2.-ACERO ESTRUCTURAL (E-295) Se define como acero estructural al producto de la aleación de hierro, carbono y pequeñas cantidades de otros elementos como pueden ser el fósforo, el azufre, el silicio y el oxígeno. El acero laminado en caliente, fabricado con fines estructurales, se denomina como acero estructural al carbono, con límite de fluencia de 420 MPa. Este acero se caracteriza por su alta resistencia, y su homogeneidad convirtiéndolo en un acero muy fiable. Es un material elástico, es decir, aplicada una fuerza de tracción, si esta supera el límite elástico, el material comienza la etapa de fluencia, deformándose hasta su rotura, siendo fácil predecir cuándo puede haber peligro por fallo de un componente, a diferencia de un material plástico, que rompe sin previo aviso. Fig. 49 – Ensayo tracción en Acero. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 69 de 71 Fig. 50 – Ductilidad en distintos tipos de Acero En la imagen superior se obtiene la deformación en función de la tensión aplicada para distintos aceros, observándose como se va perdiendo ductilidad a medida que se aumenta la resistencia. Para el estudio en cuestión, se ha optado por un acero de resistencia media a fin de prever la rotura del mismo. Destaca por una buena soldabilidad en todos los procesos convencionales de soldadura sin que, en la mayoría de los casos, sea necesario aplicar tratamientos de calentamientos previos o posteriores. Además de presentar buenos niveles de propiedades mecánicas, los aceros estructurales alcanzan valores de resiliencia muy satisfactorios. 3. PROPIEDADES Y ENSAYOS El ensayo de tracción consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. En un ensayo de tracción pueden determinarse diversas características de los materiales elásticos:  Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razón entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a la dirección de la fuerza.  Límite de proporcionalidad: valor de la tensión por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada.  Límite elástico: valor de la tensión ha la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 70 de 71  Carga de rotura o resistencia a tracción: carga máxima resistida por la probeta dividida por la sección inicial de la probeta.  Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se expresa en tanto por ciento.  Estricción: es la reducción de la sección que se produce en la zona de la rotura. Fig. 51 –Ensayo tracción Acero ANEXO 2 – PLANOS Planos a escala de los soportes para cada tipo de robot. CALCULO, REDISEÑO Y OPTIMIZACION DE SOPORTES PARA EL CAMBIO DE MOTORES Y CONJUNTOS REDUCTORES EN ROBOTS Página 71 de 71 1 ABB 6400 1.1 A6400-1 1.2 A6400-2 1.3 A6400-3 1.4 A6400-4 1.5 A6400-1R 1.6 A6400-2R 1.7 A6400-3R 2 FANUC R-2000IA 2.1 F2000-1 2.2 F2000-1R 3 FANUC F420 SW 3.1 F420-1 3.2 F420-2 3.3 F420-3 3.4 F420-1R 3.5 F420-2R 3.6 F420-3R SECCIÓN Z-Z 20 260 76 24 SECCIÓN A-A 40 5 50 12M 5° 60 122 30 73 6 M14 ZZ A A 12/05/2011 A6400-1 FECHA N. DAPENA HOJA 12/05/2011 1:2 PLANO NOMBRE COMPROB. DIBUJADO 1 1 DE 7 ESCALA: M. AURIA 220 50 AA B BSECCIÓN B-B 122° 5 R 15 65 120 8 20 M12 80° SECCIÓN A-A AH 21 70 275 35 DETALLE AH ESCALA 2 : 5 30 50 38 24 12/05/2011 A6400-2 FECHA N. DAPENA HOJA 12/05/2011 1:5 PLANO NOMBRE COMPROB. DIBUJADO 2 2 DE 7 ESCALA: M. AURIA VISTA AF 5 70R 82R 17° 12 335 12/05/2011 F2000-1R FECHA N. DAPENA HOJA M. AURIA 1:5 PLANO NOMBRE COMPROB. DIBUJADO 2 2 DE 2 ESCALA: 12/05/2011 168 20 20° 70 12 5 R 20 59 50 120 15 Z Z AC 120 10 5 59 50 150 92 46 10 38 SECCIÓN Z-Z AF 120° M14 29 88 43 10 50 525 8 59 5 DETALLE AC ESCALA 1 : 2 13 145° X 28 9 177 170 10 510 94 58 R5 S S DETALLE V ESCALA 2 : 5 21 45 SECCIÓN U-U 24 15 95 36 120 43 66 SECCIÓN S-S V 12 8 5 R 10 28° R5 96 M 18 120 62 210 40 10 58 U U 12/05/2011 F420-1 FECHA N. DAPENA HOJA M. AURIA 1:5 PLANO NOMBRE COMPROB. DIBUJADO 1 1 DE 6 ESCALA: 12/05/2011 SECCIÓN V-V 95 R15 80 14 40 120° 78 17 40 25 10 245 40 245 X XSECCIÓN X-X 25 38 10 V V 12/05/2011 F420-2 FECHA N. DAPENA HOJA M. AURIA 1:5 PLANO NOMBRE COMPROB. DIBUJADO 2 2 DE 6 ESCALA: 12/05/2011 60M M12x1.25 I I SECCIÓN I-I 40 12 88 16 M 18 3 HOJA 12/05/2011 1:2 FECHA DIBUJADO NOMBRE COMPROB. PLANO F420-3 N. DAPENA M.AURIA 12/05/2011 ESCALA 3 DE 6 75 55 OO M MVISTA T 55 22 61 29 VISTA R 22 27 55 DETALLE S ESCALA 2 : 5 14 M12 DETALLE Q ESCALA 2 : 5 30 16 SECCIÓN P-P Q 67 15 M 33 50° 68 50 SECCIÓN O-O 295 16 220 10 30 P P SECCIÓN M-M S R T 263 238 15 58 32 27° R5 12/05/2011 F420-1R FECHA N. DAPENA HOJA M. AURIA 1:5 PLANO NOMBRE COMPROB. DIBUJADO 4 4 DE 6 ESCALA: 12/05/2011 10° DETALLE W ESCALA 2 : 5 R9 U V 7 76 15 40 120° 40 24 W 170 530 30 59 18 DETALLE U ESCALA 2 : 5 10 10 M15 DETALLE V ESCALA 2 : 5 5 38 R 135° 170 5 250 12/05/2011 F420-2R FECHA N. DAPENA HOJA M. AURIA 1:5 PLANO NOMBRE COMPROB. DIBUJADO 5 5 DE 6 ESCALA: 12/05/2011 SECCIÓN B-B 12 5 R 25 103° 61,500 8 M 16 21 12 M 19 R5 43,500 6 HOJA 12/05/2011 1:1 FECHA DIBUJADO NOMBRE COMPROB. PLANO F420-3R N. DAPENA M. AURIA 12/05/2011 ESCALA 6 DE 6 88 50 B B