ES2310232T3 - Accionamiento linear para un robot industrial o una maquina herramienta. - Google Patents
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Abstract
Eje linear (5) para un robot industrial o para una máquina-herramienta, con una exactitud de movimiento y de posicionamiento más pequeña de 1 mm; con un raíl de guía (10), que define una dirección longitudinal; con un elemento de desplazamiento (20), que puede ser desplazado a lo largo del raíl de guía (10); con un mecanismo de accionamiento (12, 30) para, a discreción, poder desplazar y posicionar el elemento de desplazamiento (20) a lo largo del raíl de guía (10); así como con un dispositivo de retención de seguridad (12, 40, 50, 51, 52, 53), que está previsto para la retención del elemento de desplazamiento (20) en relación con el raíl de guía (10), y esto con independencia del estado de funcionamiento del mecanismo de accionamiento (12, 30); en este caso, el dispositivo de retención de seguridad (12, 40, 50, 51, 52, 53) comprende una cremallera (12), que de manera fija está dispuesta - en el sentido longitudinal del raíl de guía (10) - en una primera parte de una pareja de partes componentes, que está constituida por el raíl de guía (10) y por el elemento de desplazamiento (20); comprende una rueda dentada (40) que - en una forma de disposición, en la que la misma se encuentra en engrane con la cremallera (12) - está dispuesta de manera giratoria por un eje de giro (45) que es estacionario con respecto a la otra, es decir, a la segunda parte de la pareja de partes componentes; como asimismo comprende este dispositivo de retención un dispositivo de freno (50, 51, 52, 53), que está previsto para frenar la rueda dentada (40); comprendiendo el eje linear (5) otros medios adicionales para la generación de una señal de accionamiento, que indica el estado de funcionamiento del mecanismo de accionamiento (12, 30), así como unos medios de control de frenado para controlar el dispositivo de freno (50, 51, 52, 53); en este caso, los medios de control de frenado están realizados de tal manera, que los mismos puedan - en función de la señal de accionamiento - efectuar el accionamiento del dispositivo de freno (50, 51, 52, 53); eje linear éste que está caracterizado porque los medios de control de frenado controlan el dispositivo de freno (50, 51, 52, 53) de tal modo, que el dispositivo de freno (50, 51, 52, 53) sea siempre accionado al indicar la señal de accionamiento que el mecanismo de accionamiento(12, 30) no está impulsando el elemento de desplazamiento (20).
Description
Accionamiento linear para un robot industrial o
una máquina herramienta.
La presente invención se refiere a un eje linear
para un robot industrial o una máquina-herramienta,
conforme a lo indicado en el preámbulo de la reivindicación de
patente 1), como asimismo se refiere a un procedimiento para el
funcionamiento de un eje linear de este tipo. Un tal eje linear es
conocido, por ejemplo, a través de la Patente Núm.
A - 4 600 358 de los Estados Unidos.
A - 4 600 358 de los Estados Unidos.
Por eje linear ha de entenderse un dispositivo,
que sirve para desplazar y posicionar un elemento de
desplazamien-
to - con un determinado grado de libertad de movimiento por traslación - en relación con una base y a lo largo de un eje de movimiento linear. Los ejes lineares, que están diseñados para su empleo en las máquinas-herramientas o en los robots industriales (también conocidos como manipuladores industriales), han de satisfacer unas exigencias especialmente elevadas con respecto a la exactitud en el movimiento y en el posicionamiento, las cuales tienen que ser cumplidas durante el desplazamiento y en el posicionamiento de los elementos de desplazamiento. La exactitud en el movimiento y en el posicionamiento, la cual ha de ser cumplida para los robots industriales o las máquinas-herramientas, es normalmente más pequeña de 1 mm.
to - con un determinado grado de libertad de movimiento por traslación - en relación con una base y a lo largo de un eje de movimiento linear. Los ejes lineares, que están diseñados para su empleo en las máquinas-herramientas o en los robots industriales (también conocidos como manipuladores industriales), han de satisfacer unas exigencias especialmente elevadas con respecto a la exactitud en el movimiento y en el posicionamiento, las cuales tienen que ser cumplidas durante el desplazamiento y en el posicionamiento de los elementos de desplazamiento. La exactitud en el movimiento y en el posicionamiento, la cual ha de ser cumplida para los robots industriales o las máquinas-herramientas, es normalmente más pequeña de 1 mm.
Un eje longitudinal comprende, por regla
general, un raíl de guía; un elemento de desplazamiento, que puede
ser desplazado a lo largo del raíl de guía; como asimismo comprende
un mecanismo de accionamiento para el facultativo movimiento y
posicionamiento del elemento de desplazamiento a lo largo del raíl
de guía. A efectos del posicionamiento del elemento de
desplazamiento en un punto previamente determinado, es necesario que
el mecanismo de accionamiento pueda tanto acelerar como desacelerar
(es decir, frenar) el elemento de desplazamiento a lo largo del
raíl de guía. Por consiguiente, en el contexto de la presente
invención y de sus reivindicaciones, por mecanismo de
accionamiento, que es apropiado para el facultativo movimiento y
posicionamiento de un elemento de desplazamiento de forma
longitudinal a un raíl de guía, ha de ser entendido un mecanismo de
accionamiento que está diseñado tanto para la aceleración como para
el frenado del elemento de desplazamiento, con un movimiento
rectilíneo y a lo largo del raíl de guía. Por regla general, un
mecanismo de accionamiento de este tipo está realizado, además, de
tal modo que el mismo pueda efectuar el desplazamiento también en
línea recta y de manera uniforme (es decir, a una velocidad
constante) a lo largo del raíl de guía.
Para los ejes lineares, que están previstos para
su empleo en las máquinas-herramientas o en los
robots industriales, existe un elevado número de mecanismo de
accionamiento. Los mecanismos de accionamiento sobre la base de
accionamiento hidráulicos, de mecanismos de
husillo-tuerca, de tracciones por cable, de
accionamientos electro-magnéticos directos o en base
a mecanismos de ruedas dentadas/cremalleras tienen la ventaja de
que los mismos son apropiados tanto para la aceleración como para
el frenado, al igual que para un posicionamiento exacto. Estos
mecanismos de accionamiento son, sin embargo, relativamente caros.
Los mecanismos de accionamiento sobre la base de accionamientos
neumáticos, son, desde luego, más baratos, pero los mismos han de
tener - aparte de los accionamientos neumáticos, que solamente son
apropiados para un posicionamiento basto - también un dispositivo
de freno para así facilitar el posicionamiento exacto. Un tal
mecanismo de accionamiento para el eje linear de un robot
indus-
trial - constituido sobre la base de un mecanismo de freno, que comprende un mecanismo de accionamiento neumático, una rueda dentada así como una cremallera - está descrito, por ejemplo, en la Memoria de la Patente Núm. 4 339 984 de los Estados Unidos.
trial - constituido sobre la base de un mecanismo de freno, que comprende un mecanismo de accionamiento neumático, una rueda dentada así como una cremallera - está descrito, por ejemplo, en la Memoria de la Patente Núm. 4 339 984 de los Estados Unidos.
Con el fin de impedir, en el caso de fallar el
mecanismo de accionamiento, que el elemento de desplazamiento siga
desplazándose de una manera incontrolada, es conocido equipar los
ejes lineares adicionalmente con un dispositivo de retención de
seguridad, que está previsto para retener el elemento de
desplazamiento con respecto al raíl de guía y de forma
independiente de la fase de trabajo del mecanismo de accionamiento.
Los dispositivos de retención de seguridad de este tipo son
empleados, concretamente, en los ejes lineares de caída, sobre todo
en los ejes lineares dispuestos en el sentido vertical. Sin los
dispositivos de retención de seguridad, en estos ejes lineares
existe el peligro de que - al estar fuera de servicio el mecanismo
de accionamiento (como, por ejemplo, en el transcurso de un
mantenimiento o de un ajuste en el eje linear o como consecuencia de
un fallo del mecanismo de accionamiento a causa de una avería) -
el
elemento de accionamiento caiga por si solo, debido a la fuerza de gravedad, y pueda conducir a deterioros en las instalaciones y/o a lesiones de los operarios.
elemento de accionamiento caiga por si solo, debido a la fuerza de gravedad, y pueda conducir a deterioros en las instalaciones y/o a lesiones de los operarios.
A través de la Solicitud de Patente Europea Núm.
EP 0 936 366 A2 es conocido un dispositivo de retención de
seguridad para un eje linear, el cual está basado en un mecanismo
de accionamiento linear directo y el que comprende un cuerpo de
soporte, que puede ser desplazado a lo largo de un raíl de guía.
Este dispositivo de retención de seguridad está provisto de un
convertidor de fuerza electro-mecánico en forma de
un elemento piezo- actuador, que actúa sobre unas zapatas de freno,
que están dispuestas en el cuerpo de soporte, con el fin de
efectuar - al ser accionado el elemento piezo- actuador - un
agarrotamiento del cuerpo de soporte en el raíl de guía.
En la Memoria de Patente Alemana Núm. DE 43 13
900 C1 está descrito un tornillo de banco, que está equipado con un
eje linear vertical, y el mismo comprende, además, un carrito de
sujeción, que puede ser desplazado por un raíl de guía que se
extiende en el sentido vertical. Con el fin de impedir la caída del
carrito de sujeción, está previsto un dispositivo de retención de
seguridad, que comprende un pasador que se encuentra bajo la tensión
de un resorte y está dispuesto dentro de un taladro del carrito o
del raíl de guía, actuando la superficie frontal del pasador sobre
una superficie de guía del raíl de guía o del carrito para, por
medio de una fuerza de rozamiento, sujetar el carrito y retenerlo
de este modo.
Se conocen, además, los dispositivos de
retención de seguridad que comprenden un pasador de enchufe, que
está dispuesto en el elemento de desplazamiento y el que por medio
de la fuerza de resorte puede ser introducido en un agujero oblongo
de una multitud de agujeros oblongos, realizados en el raíl de
guía, con el fin de retener el elemento de desplazamiento en
relación con el raíl de guía.
La Memoria de la Patente Núm. 4 600 358 de los
Estados Unidos se refiere a un aparato manipulador de dos ejes para
piezas de trabajo, el cual está apropiado para la carga y descarga
de unos alimentadores planos así como para otros sistemas de
robotización. En un carrito, que puede ser desplazado en el sentido
vertical, está dispuesta una rueda dentada, que es impulsada por un
mecanismo de accionamiento neumático; rueda dentada ésta que se
encuentra en engrane con una cremallera para desplazar la cremallera
- así como una herramienta de pinzas, dispuesta en la cremallera -
en la dirección vertical. La rueda dentada, que es impulsada de
forma neumática, soporta la carga principal de las piezas, que
pueden ser desplazadas de forma vertical y que están unidas con la
cremallera. En el carrito está dispuesta otra rueda dentada, que
también está en engrane con la cremallera, y esta rueda es
impulsada por un motor de accionamiento, sirve solamente para el
posicionamiento exacto de la cremallera, y la misma no se encuentra
bajo la carga del peso de ésta última. En el motor de accionamiento
está dispuesto un freno, que es accionado electrónicamente para la
rueda dentada. En el caso de fallar la aportación de energía para
el accionamiento neumático, queda bloqueado el freno para impedir
que caigan hacia abajo la cremallera y la pinza, que está unida con
la misma. El freno es controlado a través del sistema de control de
la máquina.
Además, a través de la Patente Británica Núm.
GB-A-2 130 682 es conocido un
mecanismo de accionamiento para la cremallera de un ascensor.
Los hasta ahora conocidos dispositivos de
retención de seguridad para los ejes lineares, que están previstos
para ser empleados en robots industriales o en
máquinas-herramientas, no son por completo
satisfactorios en relación con la seguridad en el caso de
presentarse un fallo en el mecanismo de accionamiento.
La presente invención tiene el objeto de
perfeccionar la seguridad en el caso de una avería y/o de una no
intencionada parada del mecanismo de accionamiento de un eje
linear, que está diseñado para un robot industrial o para una
máquina-herramienta; eje linear éste que está
provisto del mecanismo de accionamiento así como de un dispositivo
de retención de seguridad.
De acuerdo con la presente invención, este
objeto se consigue por medio de las características de la
reivindicación de patente 1).
En el contexto de la presente invención, y sin
declaraciones en contra, por eje de giro ha de ser entendido
siempre el eje geométrico, es decir, un eje en el sentido
matemático. Desde luego, el eje de giro (geométrico), alrededor del
cual es giratoria la rueda dentada, puede estar constituido,
concretamente, por un eje de giro mecánico que está dispuesto de
forma fija en la segunda parte de la pareja de piezas (es decir, en
el elemento de desplazamiento o en et raíl de guía). No obstante,
este eje de giro también puede estar constituido por un eje de uno
o de varios muñones, que actúan en conjunto con los cojinetes
correspondientes, o de otros apropiados medios de articulación
giratoria.
Gracias a la rueda dentada y a la cremallera, es
conseguido, por un lado, un dispositivo de retención de seguridad,
que en arrastre de forma actúa entre el raíl de guía y el elemento
de desplazamiento, y este dispositivo está ampliamente insensible a
un ensuciamiento y/o a una lubricación inadecuada. Por el otro
lado, durante el desplazamiento del elemento de desplazamiento en
relación con el raíl de guía resulta, que la rueda dentada permanece
constantemente en engrane con la cremallera; en este caso, y al
estar anulado el dispositivo de freno, la rueda dentada es
arrastrada en su giro por el eje, prácticamente al estilo de marcha
o de piñón libre. En el caso de necesidad, la rueda dentada puede
quedar bloqueada en cualquier momento mediante un accionamiento del
dispositivo de freno, con lo cual el elemento de desplazamiento
puede ser retenido de inmediato así como en cualquier posición con
respecto al raíl de guía, y esto sin que, en primer lugar, tenga
que ser recorrido un tramo de arrastre sincrónico. Quiere decir
esto, que queda proporcionado un dispositivo de retención de
seguridad sin ningún escalonamiento. A este efecto, el dispositivo
de freno está realizado de tal manera, que el mismo pueda ser
accionado con completa independencia del mecanismo de
accionamiento. Sobre todo puede el dispositivo de freno ser
accionado también en el caso en el que el mecanismo de accionamiento
esté fuera de funcionamiento como, por ejemplo, en base a la falta
de corriente eléctrica, a causa de otro tipo de avería y con la
finalidad de efectuar unos trabajos de mantenimiento o de ajuste.
En comparación con los convencionales dispositivos de retención de
seguridad, se consigue con ello una mejora en la seguridad,
concretamente en los raíles de guía, dispuestos de forma inclinada
o en el sentido vertical.
Además, el eje linear puede estar provisto de
medios para la generación de una señal de accionamiento, que
representa el estado o fase de funcionamiento del mecanismo de
accionamiento, como asimismo puede estar provisto de medios de
control del freno para así controlar el dispositivo de freno. Estos
medios de control del freno están realizados, además, de tal modo
que los mismos puedan efectuar - en función de la señal de
accionamiento - un accionamiento del dispositivo de freno. Los
medios de control del freno están diseñados de tal manera, que los
mismos puedan efectuar el accionamiento del dispositivo de freno,
siempre que la señal de accionamiento indique que el elemento de
desplazamiento no esté siendo impulsado por el mecanismo de
accionamiento. Según esta variante de realización de la presente
invención, el eje linear asegura - aparte de una retención, que es
independiente del estado de funcionamiento del mecanismo de
accionamiento - también una retención del elemento de
desplazamiento, la cual están en función del estado de
funcionamiento del mecanismo de accionamiento. Gracias a ello,
queda incrementada la seguridad en el caso de un bloqueo del
elemento de desplazamiento, el cual es originado por el mecanismo
de accionamiento.
De forma preferente, el dispositivo de freno
comprende un freno que está dispuesto dentro de una carcasa
principalmente cerrada, que está fijada en la segunda parte de la
pareja de piezas - consistente en el elemento de desplazamiento y
en el raíl de guía - la cual está provista de la rueda dentada del
dispositivo de retención de seguridad, o bien esta carcasa se
encuentra unida con la referida segunda parte. La carcasa facilita
una eficaz protección del freno contra un ensuciamiento. Como
principio, también es posible adoptar otras medidas para impedir un
ensuciamiento del freno, o bien puede ser empleado un freno que sea
ampliamente insensible a un ensuciamiento. Además, en el caso de un
entorno limpio de trabajo, puede ser prescindido por completo de
adoptar medidas protectoras con respecto al ensuciamiento del
dispositivo de freno.
El dispositivo de freno puede comprender un
freno de disco que está provisto de por lo menos un disco de freno
y de una mordaza de frenado. En la construcción de vehículos y de
maquinaria, los frenos de esta clase son empleados, con una amplia
difusión, para un elevado número de distintas aplicaciones de
freno, teniendo en cuenta que los mismos son eficientes, de un
fácil movimiento así como de un reducido costo. Sin embargo, como
alternativa y/o como complemento a los frenos de disco también
pueden ser empleados frenos de otro tipo para el dispositivo de
retención de seguridad del eje linear de la presente invención como
son, por ejemplo, los frenos de tambor, los frenos de corrientes
parásitas u otros frenos similares.
Al tratarse de un freno de disco, el disco de
freno del mismo está dispuesto, de forma conveniente, de una manera
segura al giro en el árbol de una rueda dentada el que, a su vez,
está unido - también de una manera segura al giro - con la rueda
dentada del dispositivo de retención de seguridad. De este modo, se
consigue una construcción especialmente sencilla y compacta. No
obstante, y como alternativa, el freno también puede estar
acoplado, de otra manera apropiada, directamente o indirectamente
(por ejemplo, a través de un engranaje de freno) a la rueda dentada
del dispositivo de retención de seguridad.
Según una preferida forma de realización de la
presente invención, resulta que un eje linear puede estar provisto,
además, de unos medios sensores del freno para medir las
condiciones del frenado del dispositivo de freno, como asimismo
puede estar provisto de unos medios de control del accionamiento
para controlar el mecanismo de accionamiento del eje linear. A este
efecto, los medios sensores del freno están realizados de tal
manera, que los mismos puedan generar una señal de freno, que
representa las condiciones del frenado, para transmitir esta señal
a tos medios de control del accionamiento. Los medios de control
del accionamiento están realizados, a su vez, de tal modo que los
mismos puedan impedir - en función de esta señal de freno (es
decir, al indicar la señal de freno un accionamiento del dispositivo
de freno) - una impulsión del mecanismo de accionamiento para
desplazar el elemento de desplazamiento en relación con el raíl de
guía. Al tratarse de un freno de disco, los medios sensores del
freno pueden estar previstos, por ejemplo, para medir el
entrehierro entre un disco de freno y la correspondiente mordaza
de
frenado.
frenado.
Según otra preferida variante de realización de
la presente invención es así, que el eje linear está equipado con
un mecanismo de accionamiento que comprende una cremallera, que de
forma fija está dispuesta - en el sentido longitudinal al raíl de
guía - o en el raíl de guía o en el elemento de desplazamiento,
como asimismo comprende este mecanismo una rueda dentada que -
dentro de una forma de disposición de engrane con la cremallera -
está dispuesta de forma giratoria por un eje de giro que, al estar
la cremallera rígidamente dispuesta en el raíl de guía, está fijo
con respecto al elemento de desplazamiento, y este eje de giro está
fijo en relación con el raíl de guía al estar la cremallera
dispuesta de forma rígida en el elemento de desplazamiento. Los
mecanismos de accionamiento de este tipo son especialmente
apropiados para los ejes lineares según la presente invención. No
obstante, como principio pueden ser empleados también otros
mecanismos para los ejes lineares de la presente invención.
En el caso de la anteriormente mencionada
variante de realización de la presente invención, con un mecanismo
de accionamiento en base a una cremallera y con una rueda dentada,
la cremallera del mecanismo de i accionamiento puede estar realizada
al mismo tiempo también como la cremallera del dispositivo de
retención de seguridad. Se consigue, de este modo, una construcción
del eje linear, la cual es compacta y ahorra espacio.
En este caso, además, la rueda dentada del
dispositivo de retención de seguridad y la rueda dentada del
mecanismo de accionamiento pueden estar dispuestas en unos puntos,
que están distanciados entre si, de tal manera que las mismas
puedan engranar con la cremallera simultáneamente en dos puntos
distintos. Gracias a ello, es conseguida una adicional seguridad,
habida cuenta de que es improbable que la cremallera se rompa - por
ejemplo, a causa de un excesivo desgaste - simultáneamente en dos
puntos distintos o bien falle de otro modo.
Como alternativa a las ruedas dentadas,
dispuestas en los distintos puntos - del mecanismo de
accionamiento, por una parte, y del dispositivo de retención de
seguridad, por la otra parte - y en el caso de existir una
cremallera común, tanto para el mecanismo de accionamiento como para
el dispositivo de retención de seguridad, existe asimismo la
posibilidad de que la rueda dentada del mecanismo de accionamiento
esté prevista al mismo tiempo como la rueda dentada del dispositivo
de retención de seguridad. De ello resulta una construcción del eje
linear, la cual es especialmente compacta y ahorra espacio.
Al tratarse de la variante de realización de la
presente invención, la cual tiene un mecanismo de accionamiento
sobre la base de cremalleras y de rueda dentada, en lugar de una
cremallera del mecanismo de accionamiento, la que al mismo tiempo
está prevista como la cremallera del dispositivo de retención de
seguridad, resulta que la cremallera del mecanismo de accionamiento
puede estar realizada como una cremallera separada, que se
encuentra distanciada de la cremallera del dispositivo de retención
de seguridad y la que puede ser impulsada con independencia de ésta
última. Gracias a la disposición de dos separadas cremalleras -
para el mecanismo de accionamiento, por una parte, y para el
dispositivo de retención de seguridad, por la otra parte - las
cuales pueden ser impulsadas con independencia entre si, puede ser
perfeccionada aún más la seguridad del eje linear, y esto por el
hecho de que el dispositivo de retención de seguridad puede estar
realizado para retener el elemento de desplazamiento en relación
con el raíl de guía, no solamente con independencia del estado de
funcionamiento, sino también de forma independiente de cualquier
estado del mecanismo de accionamiento.
Con el fin de poder controlar periódicamente el
dispositivo de freno del dispositivo de retención de seguridad del
eje linear de la presente invención es así, que el elemento de
desplazamiento es retenido, en primer lugar y de forma preferente,
mediante el dispositivo de retención de seguridad y en relación con
el raíl de guía; a continuación, y estando retenido el elemento de
desplazamiento, por medio del mecanismo de accionamiento es generada
una fuerza de impulsión previamente definida, la que actúa entre el
elemento de desplazamiento y el raíl de guía. De este modo resulta
que, de una manera sencilla - y con una inversión mínima de tiempo,
que apenas perturba el funcionamiento del eje linear - puede, en el
caso de necesidad, ser verificada, cada vez de nuevo, la capacidad
de funcionamiento del dispositivo de freno, lo cual incrementa
adicionalmente la seguridad en el funcionamiento del eje
linear.
Una instalación de manipulación de piezas según
la presente invención, la cual está diseñada como un robot
industrial o como una máquina- herramienta, está equipada con por lo
menos un eje linear que comprende un raíl de guía, que define una
dirección longitudinal; comprende un elemento de desplazamiento,
que puede ser desplazado a lo largo del raíl de guía; comprende un
mecanismo de accionamiento para, a discreción, poder desplazar y
posicionar el elemento de desplazamiento en el sentido longitudinal
al raíl de guía; como asimismo comprende este eje linear un
dispositivo de retención de seguridad que, a los efectos de retener
el elemento de desplazamiento con respecto al raíl de guía, está
realizado de forma independiente del estado de funcionamiento del
mecanismo de accionamiento. A su vez, el dispositivo de retención
de seguridad comprende una cremallera que, a lo largo del raíl de
guía, está fijada de forma rígida en una primera parte de una
pareja de partes componentes, que se compone del raíl de guía y del
elemento de desplazamiento; comprende una rueda dentada que - en
una forma de disposición prevista para su engrane con la cremallera
- está dispuesta de manera giratoria por un eje de giro, que está
fijo en relación con la parte antagónica, o sea, la segunda parte
de la pareja de partes componentes; como asimismo comprende este
dispositivo de retención un dispositivo de freno, que está previsto
para frenar la rueda dentada. La instalación de manipulación de
piezas de la presente invención proporciona - en el caso de un
fallo y/o de una programada parada del mecanismo de accionamiento
del eje linear de la instalación de manipulación de piezas - una
seguridad, que es perfeccionada en comparación con la seguridad de
las instalaciones de manipulación de piezas hasta ahora
conocidas.
En la detallada descripción, relacionada a
continuación, así como en el conjunto de las reivindicaciones
pueden ser apreciadas otras convenientes formas para la realización
de la presente invención y unas combinaciones de las
características de la misma.
Para la explicación de un ejemplo de realización
se emplean los planos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 muestra la vista parcial
esquematizada y simplificada de un eje linear según una preferida
forma de realización de la presente invención; vista ésta que ha
sido efectuada desde un lado; mientras que
La Figura 2 indica una simplificada y
esquematizada vista de sección transversal, la cual ha sido
efectuada a lo largo de la línea A-A, indicada en la
Figura 1.
Como principio, en las Figuras de los planos se
indican con las mismas referencias las partes componentes, que son
idénticas entre si.
La guía linear 5, indicada en las vistas
parciales de las Figuras 1 y 2, es parte integrante de un robot
industrial para el transporte y el posicionamiento de bloques de
cilindros para motores de vehículos automóviles durante el
mecanizado de los bloques de cilindros en los distintos puestos de
mecanizado. Esta guía linear 5 comprende un raíl de guía
longitudinal 10 que se extiende principalmente en el sentido
vertical y que está dispuesto de forma fija en la bancada (no
indicada aquí) de una máquina-herramienta (tampoco
indicada aquí). Por el lado delantero del raíl de guía 10) está
rígidamente dispuesta una cremallera 12, que se extiende en la
dirección longitudinal del raíl de guía 10 (es decir, en el sentido
vertical), y la misma cubre principalmente todo el lado frontal del
raíl de guía 10. Por su lado delantero, la cremallera 12 está
provista de unos peines y de ranuras, que se extienden de forma
transversal a la dirección longitudinal (es decir, principalmente
en el sentido horizontal), y los mismos definen los dientes de la
cremallera 12. Esta cremallera forma parte integrante, tanto del
mecanismo de accionamiento, que se describe a continuación, como
asimismo del dispositivo de retención del eje linear 5, el cual
está descrito más abajo.
La guía linear 5 comprende, además, un elemento
de desplazamiento en forma de un carrito 20 que - tal como esto
está indicado en la Figura 1 por medio de la doble flecha 14 -
puede ser desplazado a lo largo del raíl de guía 10 (es decir,
principalmente en el sentido vertical). El carrito 20 está previsto
para la sujeción de un husillo de fresa (no indicado aquí) de la
máquina- herramienta, que está equipada con la guía linear 5. Este
carrito posee unos rodillos de guía, 22 y 24 que están alojados de
forma giratoria por los muñones, 26 y 28, que están dispuestos de
manera fija en el carrito 20, de tal modo que los rodillos puedan
rodar por la cara dorsal del raíl de guía 10 para así guiar el
carrito 20 a lo largo del raíl de guía 10.
Para desplazar y posicionar discrecionalmente el
carrito 20 a lo largo del raíl de guía 10 (es decir, en el sentido
vertical) está previsto un mecanismo de accionamiento que posee,
aparte de la cremallera 12, también una rueda dentada 30. La rueda
dentada 30 está dispuesta - de una manera segura al giro - en un
árbol de rueda dentada 32, que dentro de unos rodamientos (no
indicados aquí) está alojado de una manera giratoria por un eje de
giro (geométrico) horizontal; en este caso, los rodamientos están
dispuestos en el carrito 20 de tal modo, que el eje de giro sea
estacionario con respecto al carrito 20. La rueda dentada 30 y el
árbol de rueda dentada 32 del mecanismo de accionamiento están
dispuestos en el carrito 20 en una forma de disposición, en la que
la rueda dentada se encuentra en engrane con la cremallera 12. El
mecanismo de accionamiento comprende, además, un motor de impulsión
y de ajuste (no indicado aquí), que está ubicado en el carrito 20,
y el mismo está realizado para impulsar y para frenar el árbol de
rueda dentada 32, de tal manera que por medio del motor pueda ser
ajustada exactamente - incluso bajo carga - la posición de giro de
este árbol. Vistos en su conjunto, el mecanismo de accionamiento -
que comprende la rueda dentada 30, la cremallera 12 así como el
motor - hace posible efectuar, a discreción, el desplazamiento y el
posicionamiento del carrito 20 a lo largo del raíl de guía 10.
El eje linear 5, que está representado en las
Figuras 1 y 2, está equipado, además, con un dispositivo de
retención de seguridad, que está realizado para la retención del
carrito 20 en relación con el raíl de guía 10, y esto con
independencia del estado de funcionamiento del mecanismo de
accionamiento. Este dispositivo de retención de seguridad
compren-
de - aparte de la cremallera 12 - también una rueda dentada 40. La rueda dentada 40 está dispuesta - de una manera segura al giro - en un árbol de rueda dentada 42, que dentro de unos rodamientos, 43 y 44, está alojado de forma giratoria por un eje de giro (geométrico) horizontal 45; en este caso, los rodamientos, 43 y 44, están dispuestos en el carrito 20 de tal modo, que el eje de giro sea estacionario en relación con el carrito 20. La rueda dentada 40 y el árbol de rueda dentada 42 del dispositivo de retención de seguridad se encuentran situados en el carrito 20, a una distancia de aproximadamente 10 cms. Por debajo de la rueda dentada 30 y del árbol de rueda dentada 32, respectivamente, del mecanismo de accionamiento, y en una forma de disposición en la que la rueda dentada está en engrane con la cremallera 12.
de - aparte de la cremallera 12 - también una rueda dentada 40. La rueda dentada 40 está dispuesta - de una manera segura al giro - en un árbol de rueda dentada 42, que dentro de unos rodamientos, 43 y 44, está alojado de forma giratoria por un eje de giro (geométrico) horizontal 45; en este caso, los rodamientos, 43 y 44, están dispuestos en el carrito 20 de tal modo, que el eje de giro sea estacionario en relación con el carrito 20. La rueda dentada 40 y el árbol de rueda dentada 42 del dispositivo de retención de seguridad se encuentran situados en el carrito 20, a una distancia de aproximadamente 10 cms. Por debajo de la rueda dentada 30 y del árbol de rueda dentada 32, respectivamente, del mecanismo de accionamiento, y en una forma de disposición en la que la rueda dentada está en engrane con la cremallera 12.
Además, en el árbol 42 de la rueda dentada 40
del dispositivo de retención de seguridad está dispuesto - de una
manera segura al giro - el disco de freno 50 de un freno de disco,
que forma parte integrante del dispositivo de retención de
seguridad. El plano del disco de freno 50 está dispuesto de forma
normal con respecto al árbol de rueda dentada 42 (es decir, en el
sentido vertical), en el cual está fijado el disco de freno 50. Este
freno de disco comprende, además, un asiento 53, que está provisto
de unas escotaduras cilíndricas, dentro de las cuales están
alojados los pistones, 51 y 52, que están provistos de forros de
fricción. Los pistones, 51 y 52, pueden ser impulsados
hidráulicamente para desde la dirección opuesta empujar sobre la
superficie exterior del disco de freno 50 con el objeto de frenar
éste último a través de la fuerza de fricción. Visto en su
conjunto, el dispositivo de retención de seguridad - que comprende
la rueda dentada 40, la cremallera 12 así como los discos de freno
50, 51, 52 y 53 - hace posible la retención del carrito 20 en
relación con el raíl de guía 10, y esto con independencia del
estado de funcionamiento del mecanismo de accionamiento del eje
linear 5.
El conjunto del freno de disco - es decir, el
disco de freno, el asiento de freno 53 y los pistones de freno, 51
y
52 - se encuentra alojado dentro de una carcasa de freno 60, que de forma fija está dispuesta en el carrito 20. La carcasa de freno 60 circunda asimismo una parte del árbol de rueda dentada 42 así como los rodamientos, 43 y 44, dentro de los cuales se encuentra alojado el árbol de rueda dentada 42. Esta carcasa de freno está principalmente cerrada, con la excepción de un paso para et árbol de rueda dentada. A través de la carcasa de freno 60, que está principalmente cerrada, el freno de disco 50, 51, 52 y 53 está protegido eficazmente contra un ensuciamiento.
52 - se encuentra alojado dentro de una carcasa de freno 60, que de forma fija está dispuesta en el carrito 20. La carcasa de freno 60 circunda asimismo una parte del árbol de rueda dentada 42 así como los rodamientos, 43 y 44, dentro de los cuales se encuentra alojado el árbol de rueda dentada 42. Esta carcasa de freno está principalmente cerrada, con la excepción de un paso para et árbol de rueda dentada. A través de la carcasa de freno 60, que está principalmente cerrada, el freno de disco 50, 51, 52 y 53 está protegido eficazmente contra un ensuciamiento.
El mecanismo de accionamiento, 12 y 30,
comprende unos medios para la generación de una señal de
accionamiento, que indica el estado de funcionamiento del motor de
impulsión y de ajuste: Esta señal de accionamiento es transmitida
hacia una unidad de control de freno (no representada aquí), que
controla el freno 50, 51, 52 y 53 de tal manera, que este freno 50,
51, 52 y 53 sea accionado cuando la señal de accionamiento indica
que el mecanismo de accionamiento, 12 y 30, no hace funcionar el
motor de impulsión y de ajuste y, por consiguiente, no impulsa al
carrito 20.
El eje linear 5 está provisto, además, de un
sensor óptico (no indicado aquí), que mide el entrehierro entre uno
de los pistones, 51 o 52, y el disco de freno 50 para luego
generar, en función de esta medición, una señal de frenado que
indica si el freno se encuentra en una posición de frenado o en una
posición libre. Esta señal de frenado es transmitida hacia una
unidad de control de accionamiento (no representada aquí), que
controla el mecanismo de accionamiento, 12 y 30, del eje linear 5 y
esto de tal manera, que quede impedido un accionamiento de este
mecanismo de accionamiento, 12 y 30, al encontrarse el freno 50,
51, 52 y 53 en una posición de frenado.
Con el fin de poder comprobar periódicamente la
capacidad de funcionamiento de todo el dispositivo de retención de
seguridad, y sobre todo del freno de disco 50, 51, 52 y 53, resulta
que al término de un número de horas de trabajo, el cual es
previamente determinado, en primer lugar es retenido - con respecto
al raíl de guía 10 - el carrito 20 por medio del freno de disco 50,
51, 52 y 53, a través de la rueda dentada 40 del dispositivo de
retención de seguridad así como por medio de la cremallera 12. A
continuación, y con el carrito 20 retenido, por medio del mecanismo
de accionamiento, 12 y 30, y del motor de impulsión y de ajuste, es
aplicada sobre el carrito 20 una fuerza de impulsión previamente
determinada y así es comprobado si el dispositivo de retención de
seguridad puede resistir a esta fuerza de impulsión.
Como resumen, puede ser constatado que por medio
de la presente invención queda perfeccionada la seguridad en el
caso de una avería y/o de una parada involuntaria del mecanismo de
accionamiento de un eje linear del tipo, que está equipado con un
tal mecanismo de accionamiento así como con un dispositivo de
retención de seguridad.
Claims (12)
1. Eje linear (5) para un robot industrial o
para una máquina-herramienta, con una exactitud de
movimiento y de posicionamiento más pequeña de 1 mm; con un raíl de
guía (10), que define una dirección longitudinal; con un elemento
de desplazamiento (20), que puede ser desplazado a lo largo del raíl
de guía (10); con un mecanismo de accionamiento (12, 30) para, a
discreción, poder desplazar y posicionar el elemento de
desplazamiento (20) a lo largo del raíl de guía (10); así como con
un dispositivo de retención de seguridad (12, 40, 50, 51, 52, 53),
que está previsto para la retención del elemento de desplazamiento
(20) en relación con el raíl de guía (10), y esto con independencia
del estado de funcionamiento del mecanismo de accionamiento (12,
30); en este caso, el dispositivo de retención de seguridad (12, 40,
50, 51, 52, 53) comprende una cremallera (12), que de manera fija
está dispuesta - en el sentido longitudinal del raíl de guía (10) -
en una primera parte de una pareja de partes componentes, que está
constituida por el raíl de guía (10) y por el elemento de
desplazamiento (20); comprende una rueda dentada (40) que - en una
forma de disposición, en la que la misma se encuentra en engrane
con la cremallera (12) - está dispuesta de manera giratoria por un
eje de giro (45) que es estacionario con respecto a la otra, es
decir, a la segunda parte de la pareja de partes componentes; como
asimismo comprende este dispositivo de retención un dispositivo de
freno (50, 51, 52, 53), que está previsto para frenar la rueda
dentada (40); comprendiendo el eje linear (5) otros medios
adicionales para la generación de una señal de accionamiento, que
indica el estado de funcionamiento del mecanismo de accionamiento
(12, 30), así como unos medios de control de frenado para controlar
el dispositivo de freno (50, 51, 52, 53); en este caso, los medios
de control de frenado están realizados de tal manera, que los
mismos puedan - en función de la señal de accionamiento - efectuar
el accionamiento del dispositivo de freno (50, 51, 52, 53); eje
linear éste que está caracterizado porque los medios de
control de frenado controlan el dispositivo de freno (50, 51, 52,
53) de tal modo, que el dispositivo de freno (50, 51, 52, 53) sea
siempre accionado al indicar la señal de accionamiento que el
mecanismo de accionamiento(12, 30) no está impulsando el
elemento de desplazamiento (20).
2. Eje linear (5) conforme a la reivindicación
1) y caracterizado porque el dispositivo de freno (50, 51,
52, 53) comprende un freno (50, 51, 52, 53), que está ubicado
dentro de una carcasa (60), que es principalmente cerrada; en este
caso, la carcasa (60) se encuentra unida con la segunda parte de la
pareja de partes componentes.
3. Eje linear (5) conforme a las
reivindicaciones 1) o 2) y caracterizado porque el
dispositivo de freno (50, 51, 52, 53) comprende un freno de disco
(50, 51, 52, 53) con por lo menos un disco de freno (50).
4. Eje linear (5) conforme a la reivindicación
3) y caracterizado porque el disco de freno (50) está
dispuesto de forma anti-giratoria en un árbol de
rueda dentada (42), que de una manera segura al giro se encuentra
unido con la rueda dentada (40).
5. Eje linear (5) conforme a una de las
reivindicaciones 1) hasta 4) y caracterizado porque están
previstos, además, unos medios sensores para la medición del estado
de frenado del dispositivo de freno (50, 51, 52, 53), así como unos
medios de control de accionamiento para el control del mecanismo de
accionamiento (12, 30); en este caso, los medios sensores de frenado
y los medios de control de accionamiento están realizados de tal
manera, que los medios sensores de frenado puedan generar una señal
de frenado, que corresponde al estado de frenado, mientras que los
medios de control de accionamiento puedan impedir - en función de
esta señal de frenado - un accionamiento del mecanismo de
accionamiento (12, 30) en cuanto al desplazamiento del elemento de
desplazamiento (20) en relación con el raíl de guía (10).
6. Eje linear (5) conforme a una de las
reivindicaciones 1) hasta 5) y caracterizado porque el
mecanismo de accionamiento (12, 30) comprende una cremallera (12),
que de forma fija está dispuesta o en el raíl de guía (10) o en el
elemento de desplazamiento (20), como asimismo comprende este
mecanismo de accionamiento una rueda dentada (30) que - en una forma
de disposición, en la que la misma se encuentra en engrane con la
cremallera (12) - está dispuesta de manera giratoria por un eje de
giro, que es estacionario o en relación con el elemento de
desplazamiento (20) o con respecto al raíl de guía (10).
7. Eje linear (5) conforme a la reivindicación
6) y caracterizado porque la cremallera (12) del mecanismo
de accionamiento (12, 30) está realizada al mismo tiempo como la
cremallera (12) para el dispositivo de retención de seguridad (12,
40, 50, 51, 52, 53).
8. Eje linear (5) conforme a la reivindicación
7) y caracterizado porque la rueda dentada (40) del
dispositivo de retención de seguridad (12, 40, 50, 51, 52, 53) está
dispuesta en un lugar, que está distanciado de la rueda dentada
(30) del mecanismo de accionamiento (12, 30).
9. Eje linear (5) conforme a la reivindicación
7) y caracterizado porque la rueda dentada del mecanismo de
accionamiento está realizada al mismo tiempo como la rueda dentada
para el dispositivo de retención de seguridad.
10. Eje linear (5) conforme a la reivindicación
8) y caracterizado porque la cremallera del mecanismo de
accionamiento está realizada como una cremallera adicional, que
está distanciada de la cremallera del dispositivo de retención de
seguridad y es independiente de ésta última.
\newpage
11. Procedimiento para el control de un
dispositivo de freno (50, 51, 52, 53) de un eje linear (5) conforme
a una de las reivindicaciones 1) hasta 10); procedimiento éste que
está caracterizado porque el elemento de desplazamiento (20)
es retenido - en relación con el raíl de guía (10) - por medio del
dispositivo de retención de seguridad (12, 40, 50, 51, 52, 53) y, al
mismo tiempo, a través del mecanismo de accionamiento (12, 30) es
aplicada una fuerza de accionamiento entre el elemento de
desplazamiento (20) y el raíl de guía (10), la cual es previamente
definida.
12. Instalación de manipulación de piezas, sobre
todo robot industrial o máquina-herramienta,
equipados con por lo menos un eje linear (5) conforme a una de las
reivindicaciones 1) hasta 10).
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES03405265T Expired - Lifetime ES2310232T3 (es) | 2002-04-18 | 2003-04-16 | Accionamiento linear para un robot industrial o una maquina herramienta. |
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