ES2303188T3 - Robot de aplicacion con una cinematica paralela. - Google Patents
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Abstract
Robot de aplicación (4, 5) para la aplicación de unos medios de revestimiento sobre un objeto de aplicación que presenta - un efector final (12, 23) para la conducción de una herramienta de aplicación (13, 24), - una cinemática paralela para la conducción mecánica del efector final (12, 23) con la herramienta de aplicación (13, 24), y - una combinación de cinemática paralela por lo menos con una cinemática en serie para la conducción de la herramienta de aplicación (13, 24), caracterizado porque, - el robot de aplicación resulta adecuado para el barnizado de piezas de carrocería de vehículos automóviles (2), y - en el efector final (12, 13) de la cinemática paralela está dispuesto, de manera basculable y/o girable, un brazo de robot (27, 28) que conduce la herramienta de aplicación (13, 24) y/o un eje de mano de robot (25, 26).
Description
Robot de aplicación con una cinemática
paralela.
La invención se refiere a un robot de aplicación
para la aplicación de unos medios de revestimiento sobre un objeto
de aplicación, en particular para el barnizado de piezas de
carrocería de vehículos automóviles, según el preámbulo de la
reivindicación 1.
En las instalaciones de barnizado modernas para
el barnizado de piezas de carrocería de vehículos automóviles se
utilizan, de manera conocida, robots de barnizado de varios ejes con
una cinemática en serie, para conducir los pulverizadores de
rotación utilizados como aparato de aplicación. Los robots de
barnizado de este tipo se conocen, por ejemplo, gracias al
documento DE 100 10 615 A1.
En los robots de barnizado de varios ejes de
este tipo es desventajosa, para la conducción de los aparatos de
aplicación, la compleja mecánica (p. ej. transmisión, elemento de
compensación de masas) de los robots de barnizado de varios
ejes.
Otro inconveniente de los robots de barnizado de
varios ejes convencionales es la desventajosa relación de masas
entre la masa del aparato de aplicación (en un pulverizador de
rotación aproximadamente 15 kg) y la masa del robot de más de 500
kg lo que conduce, entre otras cosas, a un gran consumo de energía
durante el movimiento de la gran masa del robot.
El documento Hesselbach, J. et al.:
"Parallelkinematiken in der Robotertechnik", ZWF Zeitschrift
für wirtschaftliche Fertigung und Automatisierung, Carl Hanser
Verlag, Múnich, DE, Vol. 93, nº 6, junio de 1998
(1998-06), páginas 259-262, da a
conocer diferentes cinemáticas paralelas y una combinación de este
tipo de cinemáticas paralelas con una cabeza de eje de mano para
tareas de montaje y procesos de mecanizado.
El documento Liu K. et al.:
"Stewart-Platform-Based Inlet Duct
Painting System", Proceedings of the International Conference on
Robotics and Automation Atlanta, 2-6 de Mayo, 1993,
Los Alamitos, IEEE Comp. Soc. Press, US, Vol. 1 Conf. 10, 3 de mayo
(1993-05-03), páginas
106-113, da a conocer un robot genérico para el
barnizado interior de tuberías, disponiéndose sobre una cinemática
paralela una tobera de barnizado girable. Un movimiento del robot en
el tubo se consigue mediante el desplazamiento de la cinemática
paralela en el tubo.
El documento
US-A-4.435.116 da a conocer un robot
con una cinemática paralela, en el que se propone también que este
robot se puede utilizar con propósitos de barnizado.
El documento
XP002349396(URL:http//web.archive.org/web/20030203152347/
http://www.maschinenbau.hs-
magdeburg.de/personal/bargfrede/fue/parallel/ani_parallel. html) da a conocer diferentes cinemáticas paralelas para robots, las cuales se pueden desplazar también en un plano.
magdeburg.de/personal/bargfrede/fue/parallel/ani_parallel. html) da a conocer diferentes cinemáticas paralelas para robots, las cuales se pueden desplazar también en un plano.
El documento XP002349397 (URL:
http://web.archive.org/web/20020610160112/http:///www.hexel.com/custom.
htm) da a conocer un robot de soldadura con una cinemática paralela y una cinemática en serie para utilización en tareas de soldadura.
htm) da a conocer un robot de soldadura con una cinemática paralela y una cinemática en serie para utilización en tareas de soldadura.
El documento De 199 52 530 A1 da a conocer
asimismo un robot con una cinemática paralela, el cual dispone de
una cinemática en serie adicional, siendo este robot adecuado para
un movimiento de una herramienta o de una pieza de trabajo.
La invención se plantea por ello el problema de
mejorar correspondientemente los robots de aplicación
conoci-
dos.
dos.
Este problema se resuelve mediante un robot de
aplicación según la invención según la reivindicación 1.
La invención comprende el conocimiento técnico
general de utilizar, en lugar de un robot de barnizado de varios
ejes convencional con una cinemática en serie, un robot de
aplicación con una cinemática paralela.
En el robot de aplicación según la invención con
una cinemática paralela en lugar de una cinemática en serie
convencional son ventajosas la mecánica más sencilla, la relación de
masas más ventajosa entre la masa del robot y la masa de la
herramienta de aplicación, el menor consumo de energía, la mayor
precisión absoluta y de repetición así como la mejor rigidez
mecánica.
El concepto de cinemática paralela, empleado en
el marco de la invención, significa que el robot de aplicación
según la invención presenta varios ejes de accionamiento, los cuales
actúan paralelamente sobre el efector final, al cual puede ser
sujeta la herramienta de aplicación (p. ej. una pistola de barnizado
o un pulverizador de rotación). Por ejemplo, en el marco de la
invención se puede utilizar una cinemática paralela como la que se
conoce por el documento DE 100 19 162 A1, de manera que el contenido
de esta publicación de ser incluido en toda su extensión en la
presente descripción en lo referente a la estructuración de la
cinemática paralela.
Preferentemente, el efector final de la
cinemática paralela está conectado, a través de varios elementos
cinemáticos, con por lo menos una base, pudiendo tratarse en el
caso de elementos cinemáticos individuales, por ejemplo, de unos
brazos telescópicos que se pueden extender los cuales, por ejemplo,
pueden ser accionados eléctrica, neumática o hidráulicamente.
En un ejemplo de forma de realización preferido,
el efector final de la cinemática paralela es conducido por tres
elementos cinemáticos, de manera que la cinemática paralela puede
ser designada también como trípode. Sin embargo, la invención no
está limitada a tres en lo que respecta al número de elementos
cinemáticos sino que se puede realizar también con cuatro o más
elementos cinemáticos.
La base de los elementos cinemáticos puede ser,
opcionalmente, fija o móvil, siendo en un ejemplo de forma de
realización preferido de la invención la base móvil por todos los
elementos cinemáticos, con el fin de ampliar el robot de aplicación
según la invención. De este modo, existe la posibilidad de que la
base de los elementos cinemáticos sea desplazable linealmente en
por lo menos un carril de desplazamiento.
Además, está previsto en el marco de la
invención que el robot de aplicación presente, para la conducción
del aparato de aplicación, una combinación formada por una
cinemática paralela y una cinemática en serie.
Según la invención, en el efector final de la
cinemática paralela puede estar dispuesto girable y/o basculable un
brazo de robot.
Alternativamente, está dispuesto según la
invención en el efector final de la cinemática paralela o en el
brazo de robot un eje de mano de robot convencional.
En caso de colocación de un brazo de robot en el
efector final de la cinemática paralela ésta se puede bascular
preferentemente alrededor de un eje de giro, el cual discurre
preferentemente paralelo con respecto al eje longitudinal del tren
de barnizado. El eje de giro del brazo de robot discurre por lo
tanto preferentemente paralelo con respecto a la dirección de
avance de los objetos de aplicación en la instalación de barnizado.
Mediante esta orientación del eje de giro del brazo de robot éste
puede llevar a cabo un movimiento en forma de meandro, lo cual
resulta ventajoso durante el barnizado.
En un ejemplo de forma de realización de la
invención el aparato de aplicación es conducido sin embargo
exclusivamente por una cinemática paralela.
En la estructuración según la invención del
robot de aplicación es ventajoso el reducido peso en comparación
con robots de aplicación convencionales con una cinemática en serie.
Esto posibilita de nuevo un montaje suspendido del robot de
aplicación según la invención dentro de una celda de barnizado, sin
que la celda de barnizado tenga que ser reforzada esencialmente
para ello. El robot de aplicación según la invención puede presentar
por lo tanto por ejemplo un montaje por encima de la cabeza.
También existe la posibilidad de que el robot de aplicación según
la invención esté sujeto lateralmente a una pared lateral de la
celda de barnizado. Además, es posible también un montaje
convencional del robot de aplicación según la invención.
El robot de aplicación según la invención
presenta, preferentemente, una masa la cual es esencialmente
inferior a 500 kg, lo que está en el orden de magnitud de la masa
de robots de aplicación convencionales con una cinemática en serie.
Por ejemplo, la masa del robot de aplicación según la invención
puede ser inferior a 400 kg, 300 kg, 200 kg, 100 kg o incluso
inferior a 50 kg.
El concepto de robot de aplicación, empleado en
el marco de la presente invención, no está limitado a robots de
barnizado para el barnizado de piezas de carrocería de vehículos
automóviles, sino que comprende también otros robots, en los cuales
se aplican unos medios de aplicación (p. ej. imprimación, pigmento
de carga, barniz básico, barniz claro, cera de transporte) sobre un
objeto de aplicación.
Además, la invención no está limitada a un único
robot de aplicación, sino que comprende asimismo una celda de
barnizado con una cabina de barnizado, cerrada por lo menos
parcialmente, y por lo menos un robot de aplicación según la
invención, como se ha descrito con anterioridad.
La invención comprende asimismo una instalación
de revestimiento completa con un robot de aplicación según la
invención y la novedosa utilización de un robot con una cinemática
paralela como robot de aplicación en una instalación de
revestimiento.
Otros perfeccionamientos ventajosos de la
invención están caracterizados en las reivindicaciones subordinadas
o se explican a continuación con mayor detalle a partir de las
figuras, junto con la descripción del ejemplo de forma de
realización preferido. En los dibujos:
la Figura 1 muestra una vista frontal
esquematizada de una instalación de barnizado con dos robots de
barnizado que no son según la invención,
la Figura 2 muestra una vista lateral de la
instalación de barnizado según la Figura 1,
la Figura 3 muestra un ejemplo de forma de
realización de un robot de barnizado según la invención con una
combinación de una cinemática paralela con una cinemática en
serie,
la Figura 4 muestra una vista frontal
esquematizada de otro ejemplo de forma de realización de una
instalación de barnizado según la invención con dos robots de
barnizado, así como
la Figura 5 muestra una vista lateral de la
instalación de barnizado según la Figura 4.
Los dibujos muestran, de una forma muy
simplificada, una celda de barnizado 1 para el barnizado de piezas
de carrocería de vehículos automóviles, en la que por simplificación
está representada esquemáticamente sólo una carrocería de vehículo
automóvil 2.
La celda de barnizado 1 está limitada al mismo
tiempo por una cabina de barnizado 3, estando dispuesto en cada
caso un robot de barnizado 4, 5 en la célula de barnizado 1, en la
pared interior de la cabina de barnizado 3 arriba, y en la pared
lateral.
En la vista lateral de la Figura 2 se puede
apreciar además que la instalación de barnizado presenta varias
guías lineales 6, 7, 8 en forma de carriles de desplazamiento, a lo
largo de las cuales pueden ser desplazados los dos robots de
barnizado 4, 5 en la dirección longitudinal del tren de
barnizado.
El robot de barnizado 4 presenta como elementos
cinemáticos varios brazos telescópicos 9, 10, 11, extensibles los
cuales, por ejemplo, pueden ser accionados eléctrica, neumática o
hidráulicamente y que conducen un efector final 12, en el cual está
dispuesto un pulverizador de rotación 13.
Por el lado de la cabina los brazos telescópicos
9-11 se apoyan en cada caso en una base 14, 15 ó 16,
siendo las bases 14-16 desplazables a lo largo de
la guía lineal 6, como se puede ver en la Figura 2.
De esta manera, se puede desplazar el robot de
barnizado 4 en la dirección longitudinal de la guía lineal 6.
Mediante un control adecuado de los brazos telescópicos
9-11 individuales, el efector final 12 puede ser
posicionado de forma ampliamente libre dentro de espacio de trabajo
del robot de barnizado 4, lo que posibilita una conducción
correspondientemente libre del pulverizador de rotación 13 alrededor
de la carrocería de vehículo automóvil 2.
El robot de barnizado 5 dispuesto en el lado de
la cabina de barnizado 3 presenta asimismo varios brazos
telescópicos 17, 18, 19 extensibles, los cuales pueden ser
accionados eléctrica, neumática o hidráulicamente, y los cuales se
apoyan por el lado de la cabina en cada caso en una base 20, 21,
22.
La base 20 está al mismo tiempo conducida de
manera que se puede desplazar en la guía lineal 7, mientras que las
dos bases 21, 22 son conducidas desplazables en la guía lineal 8
inferior. Mediante un desplazamiento correspondiente de las bases
20-22 se puede desplazar por lo tanto la totalidad
del robot de barnizado 5 en la dirección longitudinal del tren de
barnizado.
En su otro extremo, los brazos telescópicos
17-19 soportan otro efector final 23, en el cual
está dispuesto asimismo un pulverizador de rotación 24.
Los dos robots de barnizado 4, 5 presentan por
lo tanto en cada caso una cinemática paralela para la conducción
del efector final 12 ó 23 lo que conduce, en comparación con robots
de barnizado de varios ejes convencionales, a una relación de masas
más favorable entre la masa del aparato de aplicación y la masa del
robot.
El ejemplo de forma de realización de un robot
de barnizado 4 representado en la Figura 3 coincide extensamente
con el robot de barnizado 4 mostrado en la Figura 1, de manera que
para evitar repeticiones se remite ampliamente a la descripción
anterior de la Figura 1, utilizándose para componentes
correspondientes los mismos signos de referencia que en la Figura
1.
Una particularidad de este ejemplo de forma de
realización consiste en que el pulverizador de rotación 13 no está
colocado directamente en el efector final 12.
En lugar de esto está dispuesto en el efector
final 12 un eje de mano de robot 25 con una cinemática en serie,
conduciendo el eje de mano de robot 25 el pulverizador de rotación
13 de forma muy móvil. El eje de mano de robot 25 puede estar
formado ampliamente de manera convencional, de manera que en lo que
respecta a la estructura y la forma de funcionamiento del eje de
mano de robot 25 se remite al estado de la técnica correspondiente.
El control mecánico del eje de mano de robot 25 no está representado
en la presente memoria, sin embargo, por
simplifica-
ción.
ción.
Este ejemplo de forma de realización del robot
de barnizado 4 está caracterizado porque presenta una combinación
de una cinemática paralela con una cinemática en serie del eje de
mano de robot 25.
La instalación de barnizado que se describe a
continuación y que está representada en las Figuras 4 y 5 coincide
ampliamente con las instalaciones de barnizado descritas
anteriormente, de tal manera que para evitar repeticiones se remite
ampliamente a la descripción anterior, utilizándose para componentes
correspondientes los mismos signos de referencia.
Una particularidad de este ejemplo de forma de
realización consiste en que el eje de mano de robot 25 ó 26 no está
colocado directamente en el efector final 12 ó 23. En lugar de ello
está dispuesto, entre el efector final 12 ó 23 y el eje de mano de
robot 25 ó 26, un brazo de robot 27 ó 28, siendo basculable el brazo
de robot 27 alrededor de un eje de basculación 29, mientras que el
brazo de robot 28 es basculable alrededor de un eje de basculación
30. Los dos ejes de basculación 29, 30 discurren al mismo tiempo
paralelos con respecto al eje longitudinal del tren de barnizado,
de manera que el robot de barnizado 5 puede llevar a cabo un
movimiento en forma de meandro en el lado del tren de barnizado, lo
que resulta ventajoso para el barnizado.
- 1
- célula de barnizado
- 2
- carrocería de vehículo automóvil
- 3
- cabina de barnizado
- 4, 5
- robot de barnizado
- 6-8
- guías lineales
- 9-11
- brazos telescópicos
- 12
- efector final
- 13
- pulverizador de rotación
- 14-16
- bases
- 17-19
- brazos telescópicos
- 20-22
- bases
- 23
- efector final
- 24
- pulverizador de rotación
- 25
- eje de mano de robot
- 26
- eje de mano de robot
- 27
- brazo de robot
- 28
- brazo de robot
- 29
- eje de basculación
- 30
- eje de basculación
Claims (12)
1. Robot de aplicación (4, 5) para la aplicación
de unos medios de revestimiento sobre un objeto de aplicación que
presenta
- -
- un efector final (12, 23) para la conducción de una herramienta de aplicación (13, 24),
- -
- una cinemática paralela para la conducción mecánica del efector final (12, 23) con la herramienta de aplicación (13, 24), y
- -
- una combinación de cinemática paralela por lo menos con una cinemática en serie para la conducción de la herramienta de aplicación (13, 24),
- caracterizado porque,
- -
- el robot de aplicación resulta adecuado para el barnizado de piezas de carrocería de vehículos automóviles (2), y
- -
- en el efector final (12, 13) de la cinemática paralela está dispuesto, de manera basculable y/o girable, un brazo de robot (27, 28) que conduce la herramienta de aplicación (13, 24) y/o un eje de mano de robot (25, 26).
2. Robot de aplicación (4, 5) según la
reivindicación 1, caracterizado porque el efector final (12,
23) de la cinemática paralela está conectado, a través de varios
elementos cinemáticos (9-11, 17-19),
con por lo menos una base (14-16,
20-22).
3. Robot de aplicación (4, 5) según la
reivindicación 2, caracterizado porque los elementos
cinemáticos (9-11, 17-19) de la
cinemática paralela son unos brazos telescópicos extensibles, los
cuales son accionados eléctrica, neumática o hidráulicamente.
4. Robot de aplicación (4, 5) según la
reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque la base
(14-16, 20-22) de los elementos
cinemáticos (9-11, 17-19) es
móvil.
5. Robot de aplicación (4, 5) según la
reivindicación 4, caracterizado porque la base
(14-16, 20-22) de los elementos
cinemáticos (9-11, 17-19) se puede
desplazar linealmente por lo menos en una guía lineal
(6-8).
6. Robot de aplicación (4, 5) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
herramienta de aplicación (13, 24) es una pistola de barnizado o un
pulverizador de rotación.
7. Robot de aplicación (4, 5) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el eje de
mano de robot (25, 26) está dispuesto en el brazo de robot (27,
28).
8. Robot de aplicación (4, 5) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el brazo
de robot (27, 28) se puede girar alrededor de un eje de giro (29,
30), el cual se extiende esencialmente en paralelo con respecto a
la dirección de avance del objeto de aplicación (2).
9. Robot de aplicación (4, 5) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta
un montaje suspendido por encima de la cabeza o un montaje en pared
lateral.
10. Célula de barnizado que presenta una cabina
de barnizado (3) cerrada por lo menos parcialmente y que presenta
por lo menos un robot de aplicación (4, 5) según una de las
reivindicaciones anteriores.
11. Instalación de revestimiento que presenta
por lo menos un robot de aplicación (4, 5) según una de las
reivindicaciones 1 a 9.
12. Utilización de un robot de aplicación (4, 5)
según una de las reivindicaciones 1 a 9 en una instalación de
revestimiento.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| DE102004033329 | 2004-07-09 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| ES2303188T3 true ES2303188T3 (es) | 2008-08-01 |
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ID=35056987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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