4.5 Conclusion
5.1.2 Notre contribution : caract´ erisation de la diffusion clas-
Para a integração dos componentes originais do manipulador e os novos elementos adquiridos, é ne- cessário projetar e fabricar as luvas, flanges e o banco de capacitores indicados na Subseção 4.3.1.
4.3.2.1 Projeto e Fabricação das Luvas
É necessário projetar por meio do software CAD/CAM as peças que possibilitem o acoplamento dos novos motores para que seja compatível com os harmonic drives originais do robô. As luvas têm que ser projetadas pois os antigos eixos dos motores tem um diâmetro maior do que os novos. Na Figura 4.19 é apresentado o projeto final em software tipo CAD.
Figura 4.19: Luvas projetadas e fabricadas
Após o planejamento das luvas, as quais foram fabricadas em uma impressora 3D com material ABS e posteriormente foram fixadas aos novos motores como é apresentado na Figura 4.20.
Figura 4.20: Motor com o Harmonic drive
a) Servomotor com Luvas em ABS; b) Servomotor antes de Montagem
Após os testes de ajuste entre o eixo do motor e o wave-generator, a luva foi fabricada em alumino tipo 2024-T3. Como os eixos dos motores originais do manipulador eram iguais em suas dimensões, foi possível fazer um único projeto para as cinco luvas dos cinco graus de liberdade do manipulador ASEA IRB6-S2, para adaptar o wave-generator do harmonic drive aos eixos dos motores selecionados. O projeto detalhado das luvas pode ser consultado no Apêndice C.
4.3.2.2 Projeto e Fabricação das Flanges: Juntas Dois e Três
É necessário projetar e fabricar duas flanges para fixar o motor do conjunto das juntas dois e três aos parafusos de esferas associados à estrutura mecânica do manipulador. Originalmente o fornecedor do robô não projetou as flanges, mas segundo as dimensões dos novos motores é vital a fabricação das peças para o adequado funcionamento da redução tipo parafuso de esferas. Na Figura 4.21 é apresentada a flange projetada e que foi fabricada em alumínio 2024-T3.
Figura 4.21: Flange fabricada e projetada para a junta dois
Foi projetada a flange para unir o motor da junta três a estrutura mecânica do manipulador. Posterior- mente a que foi fabricada no mesmo material (2024-T3) que a flange do conjunto da junta três. A diferença com as dimensões da flange associada à junta dois foi no diâmetro do furo central da flange, sendo pro- porcional ao diâmetro do acoplamento entre o motor e o parafuso das esferas da estrutura mecânica do manipulador.
Os planos técnicos do projeto com maior detalhe para cada uma das flanges projetadas e fabricadas pode ser consultado no Apêndice D e Apêndice E.
4.3.2.3 Projeto e Fabricação do Banco de Capacitores
O manipulador vai ser operado de forma contínua para tarefas próprias de uma célula de manufatura flexível (FMC) presente no Laboratório GRACO da Universidade de Brasília. Além disso, esses robôs industrias foram projetados para funcionarem sem interrupção na indústria. Os motores selecionados na Subseção 4.3.1, segundo suas caraterísticas técnicas disponíveis no (Keling Technology Inc, 2016), têm uma corrente de pico e uma corrente de operação. A corrente de pico é associada ao torque máximo neces- sário para que o motor inicie a operação saindo do estado de inércia (BOSTICK, 2013). Na Tabela 4.10 as especificações técnicas do motor necessárias para estabelecer as características do banco de capacitores.
Tabela 4.10: Especificação do motor DC - KL23-130-60
Variavel Valor nominal Valor máximo
Corrente pico (Ip) 3.5 A 20 A
Tensão (Vm) 60 VDC 60 VDC
Frequência rede (fr) 60 Hz 60 Hz
Tempo corrente pico (Tp) - 90 ms
Fonte: (Keling Technology Inc, 2016)
Foi necessário projetar e fabricar uma placa de capacitores com a capacidade de suportar o tempo requerido até que os motores associados às juntas do manipulador vençam a inércia. Os capacitores usados foram eletrolíticos, recomendados para aplicações com um período de tempo curto, onde existe a fase do torque máximo gerado pelo motor (NATARAJAN, 2005). Nas Eq. 4.1 apresentam-se as operações matemáticas para se obter o valor da capacitância do banco de capacitores para a operação continua e sem falhas dos cinco motores do manipulador ASEA IRB6-S2 (BOMFIM, 2013).
Qcapacitor= Tp· Ip = 1.8C (4.1a) c = Qcapacitor Vm = 0.03 F = 3 × 10 4µF (4.1b) cprojetada= c + 20% = 3.6 × 104µF (4.1c) Vprojetado= Vm+ 20% = 72 V (4.1d)
Para a operação dos cinco motores com a corrente de pico, é necessário que o banco de capacitores
tenha 3.6 × 104µF. Foi projetada a fonte com quatro capacitores, cada um de 1 × 104µF, para uma capa-
citância projetada total do banco de capacitores de 4 × 104µF, além da tensão projetada para cada um dos
capacitores de 72 V. Se apresenta na Tabela 4.11 o detalhamento das características do banco projetado com os valores de capacitores comerciais.
Tabela 4.11: Especificação do banco de capacitores
Elemento Tipo Capacitância Tensão Qnt
Capacitor Electrolítico 1 × 104µF
80 V 4
CNC na Universidade de Brasília, adaptada para fazer placas de circuito impresso simples. O desenho técnico para a fabricação da placa pode ser consultado no Apêndice H. Na Figura 4.23 é apresentada a máquina no momento da fabricação da PCB do banco de capacitores.
Figura 4.23: Processo de fabricação da PCB para o banco de capacitores
Na Figura 4.24 é apresentado o banco de capacitores projetado com os componentes instalados na placa fabricada. O banco é parte do subsistema de alimentação do manipulador, responsável por fornecer a energia requerida para o controle do robô.
Foram projetados e fabricados os componentes dos subsistemas identificados para o controle do ma- nipulador, além de ter as especificações dos componentes adquiridos para continuar com a metodologia proposta baseada na técnica retrofitting para que o robô ASEA IRB6-S2 se torne funcional. O desenho electro/eletrônico do sistema de controle é apresentado no Apêndice I, com a interligação dos componen- tes escolhidos e adquiridos para o retrofitting.
Figura 4.24: Banco de capacitores projetado para o manipulador
4.4 Atualização Software
A seleção de uma plataforma de controle é indispensável na metologia apresentada no Capítulo 3, in- tegrando a geração de tarefas específicas e os cálculos da cinemática do robô, além da compatibilidade dos elementos escolhidos na Seção 4.3. São detalhados os passos associados à Figura 3.6, com as carac- terísticas e a configuração da plataforma LinuxCNC, permitindo enviar e receber instruções específicas ao manipulador.