Modelado y simulación dinámica del sistema de posicionamiento de una máquina herramienta de cinemática paralela

Abstract

A diferencia de una máquina-herramienta convencional, en una máquina de cinemática paralela todos los eslabones del mecanismo se conectan directamente del chasís de la máquina al cabezal de corte o soporte de la pieza. Las máquinas herramientas como las fresadoras convencionales, taladros, tornos y robots de ejes fijos cuentan con una arquitectura similar, conocida como arquitectura serial o de lazo abierto. En esta configuración, cada eje debe soportar las cargas trasmitidas de los eslabones posteriores, incluyendo en algunos casos la carga impuesta por el peso de los actuadores. Esto genera errores acumulativos, puesto que un posicionamiento inexacto en un eje afecta a la ubicación de las juntas posteriores en la cadena cinemática. Adicional a esta condición de diseño, se tiene que estos sistemas requieren de bases con una gran inercia para poder satisfacer los requerimientos de estabilidad dinámica. El presente trabajo de investigación persigue el desarrollo y verificación un modelo matemático para una plataforma de cinemática paralela en una máquina herramienta educacional, con miras a la optimización de su arquitectura para su aplicación industrial y/o académica. Se emplea una metodología sistemática para desarrollar el diseño básico del sistema (inexistente en la literatura) que parte de una definición de especificaciones y una revisión del estado del arte. Finalmente, se establecen nuevos índices de desempeño para optimizar el sistema, el cual es simulado y pre-seleccionado para comprobar su factibilidad.