Análisis mecatrónico de accionamientos de máquinas herramienta teniendo en cuenta la flexibilidad de la estructura

Abstract

Debido al crecimiento en los últimos años de los sectores de energías renovables, ferrocarril, aviación,plataformas marinas, la energía de fusión en grandes plantas científicas, etc se ha requerido el desarrollode máquinas-herramienta de escala convencional y grande. Para dar servicio a dichos sectores se requierede máquina-herramienta como pueden ser prensas, tornos o fresadoras. La principal aportación de estatesis es el desarrollo de un modelo mecatrónico de 3 grados de libertad que integra la dinámica del motor,la cadena de transmisión del accionamiento, los elementos estructurales de la máquina herramienta y elcontrol en cascada, aportando la formulación completa del modelo, funciones de transferencia relevantesy obtención del amortiguamiento. El modelo ha sido sido simulado en Matlab/Simulink, obteniéndosecomo resultado que en general el elemento terminal de la estructura, donde se colocaría la herramienta,sufre un desplazamiento distinto al que se experimenta al final del accionamiento. El modelo permitecomprobar si un diseño de accionamiento y estructura determinado es capaz de lograr unos requisitos demovimiento predefinidos, es decir, alcanzar una posición dada siguiendo un perfil de movimiento conuna velocidad de avance, aceleración y jerk determinados. El análisis se ha validado experimentalmentesimulando la flexibilidad de una máquina-herramienta en un banco de ensayos con una masa situadasobre dos placas finas en voladizo sujetas a la mesa de un accionamiento husillo a bolas y control Fagor8035 situado en el taller de Máquina Herramienta del Departamento de Ingeniería Mecánica de laUPV/EHU.