ES2344596T3 - Sistema de carrozado para vehiculo autmovil. - Google Patents
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Abstract
Un conjunto de acoplamiento (151) para su uso con un brazo robótico (50) y un brazo de herramienta (40), estando el conjunto de acopiamiento caracterizado por: una placa (152) montada en un brazo de herramienta (40), teniendo la citada placa (152) extremos (154-156) separados entre sí y lados (158, 160) separados entre sí que se extienden entre los citados extremos (154, 156) de placa y que se separan hacia afuera uno de otro, un acoplador (162) montado en un brazo robótico (50), teniendo el citado acoplador (162) una cavidad (174) con lados (170, 172) complementarios en forma a la citada placa (152), en el que con la citada placa (152) situada dentro de la citada cavidad (174) de acoplador, ta citada placa (152) es movible en una dirección de extremo a extremo entre una posición acoplada en la cual el citado acoplador (162) y la citada placa (152) están mecánicamente bloqueados entre sí y una posición desacoplada en ta cual el citado acoplador (162) y la citada placa (152) están mecánicamente desbloqueados uno de otro, un conjunto de pestillo (190) montado en el citado acoplador (162) y movible entre una posición bloqueada en la cual el citado pestillo (190) bloquea al citado acoplador (162) y la citada placa (152) en la citada posición acoplada y una posición desacoplada en la cual el citado acoplador (162) y la citada placa (152) son libremente movibles desde la citada posición acoplada y la citada posición desacoplada.
Description
Sistema de carrozado para vehículo
automóvil.
La presente invención se refiere al campo de los
sistemas de carrozado en la automoción y en particular al conjunto
de acoplamiento para ser utilizado con un brazo robótico y un brazo
de herramienta.
Un conjunto de acoplamiento de acuerdo con el
preámbulo de la reivindicación independiente 1 es conocido del
documento EP 1 518 784 A2.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un conjunto de acoplamiento que permita que un brazo de
herramienta sea fácilmente acoplado con un brazo robótico.
El objeto de la invención es alcanzado por un
conjunto de acoplamiento automático para su uso con un brazo
robótico y un brazo de herramienta, comprendiendo el conjunto de
acoplamiento las características de la reivindicación independiente
1.
De manera breve, un sistema de carrozado de
vehículo comprende una estación de ensamblado que tiene miembros de
carrocería separados. Un portador de vehículo que soporta los
componentes del cuerpo del vehículo en una condición
pre-ensamblada es introducido a continuación en la
estación de ensamblado por un transportador convencional.
Dependiendo del tipo de portador de cuerpo, es
decir un patín o un palé geométrico, estos miembros de carrocería
separados pueden ser movibles verticalmente pero preferiblemente
estacionarios.
Al menos dos estaciones de conexión son fijadas
a cada miembro de carrocería en posiciones predeterminadas a lo
largo del miembro de carrocería. Uno o más brazos de herramienta
está asociado con cada estación de conexión y cada brazo de
herramienta incluye al menos un conjunto de bloques de referencia o
varillas de situación y su mordaza diseñada para acoplar una
superficie de referencia sobre uno de los componentes del cuerpo del
vehículo, para fijar los componentes del cuerpo del vehículo en
posiciones predeterminadas unas con respecto a otras.
Un robot está asociado con cada brazo de
herramienta y llevará preferiblemente tanto su pistola de soldar
como su brazo de herramienta asociado, para evitar una pérdida de
tiempo en cambiar una por otro. El robot mueve cada brazo de
herramienta entre una posición de ensamblado y una posición de carga
del vehículo, donde otros brazos de herramienta dedicados a otros
tipos de vehículo son almacenados.
Durante la operación de carga del cuerpo, se
selecciona el brazo de herramienta adecuado de un soporte 27 de
almacenamiento de brazos de herramienta (Fig. 1) y es acoplado por
el robot. Tan pronto como el nuevo cuerpo
pre-ensamblado montado a partir de piezas sueltas es
situado en la estación de carrocería, cada robot manipula su brazo
de herramienta en la carrocería del cuerpo colocando el bloque de
referencia estacionario en contacto con ta correspondiente
superficie de situación. Una vez en su posición de ensamblado
exacta, cada brazo de herramienta topa contra su estación de
conexión asociada, de manera que cada brazo de herramienta esté
situado en la estación de ensamblado en una posición predeterminada
con respecto a los miembros de carrocería en la estación de
ensamblado. A continuación una mordaza de brazo de herramienta
montada en cada estación de conexión sujeta el brazo de herramienta
en su posición de conexión asociada en una posición predeterminada y
un acoplamiento rápido de medios proporciona aire presurizado y
conexiones eléctricas para energizar las mordazas o cualquier otro
cilindro de aire o interruptores de proximidad.
Una vez que los brazos de herramienta están
fijados en sus estaciones de conexión asociadas, cada robot se
desacopla de su brazo de herramienta asociado, mientras que al mismo
tiempo se alcanza toda la secuencia de sujeción. A continuación, un
soldador transportado por al menos uno de los robots se extiende
dentro del pre-ensamble del cuerpo del vehículo con
el fin de sujetar de manera fija los componentes del cuerpo entre sí
en una posición predeterminada unos con respecto a otros,
completando así el ensamblado del cuerpo.
Después de que los componentes del cuerpo están
soldados entre sí, las mordazas son liberadas y cada robot se
reacopla con su brazo de herramienta asociado. A continuación, las
mordazas del brazo de herramienta se desacoplan, liberando así los
brazos de herramienta de sus estaciones de conexión asociadas. Los
robots mueven a continuación los brazos de herramienta lateralmente
hacia afuera hasta su posición de carga del vehículo, y dependiendo
del siguiente vehículo que se va a carrozar o de un proceso
específico, puede mantener el mismo brazo de herramienta o soltarlo
para "respot" el vehículo actual, o coger un nuevo brazo de
herramienta que se adapte al tipo del nuevo vehículo. A
continuación, el conjunto del cuerpo del vehículo ahora ensamblado
es sacado de la estación de ensamblado por el transportador,
mientras que un nuevo portador de vehículo que soporta un nuevo
pre-ensamble de cuerpo es introducido en la estación
de ensamblado, y el proceso anterior se repite.
Una ventaja de tal sistema de carrozado es que
los robots son capaces de manipular los brazos de herramienta de
manera que una porción de uno o más de los brazos de herramienta se
extienden dentro del pre-ensamble del cuerpo y muy
cerca de las superficies de referencia del componente del cuerpo. De
esta manera, se emplean conjuntos de mordaza relativamente poco
costosos transportados por cada brazo de herramienta para situar,
no sólo rápidamente, sino también de manera precisa, los componentes
del cuerpo del vehículo juntos en preparación para el ensamblado
final. Puesto que se usan conjuntos de mordaza relativamente simples
para situar los componentes del brazo del vehículo, se evitan las
imprecisiones provocadas por el desgaste y/o por el diseño de las
mordazas articuladas previamente conocidas y la accesibilidad del
robot de soldadura se maximiza.
Una ventaja de la presente invención es que
diferentes brazos de herramienta pueden ser fácilmente acoplados y
manipulados por los robots con el fin de adaptarse a diferentes
estilos de cuerpos. Además, en caso de interferencia de robots o de
rotura o de otra disfunción del brazo de herramienta, sólo se
necesitará que una fracción simple de la herramienta sea fijada y
calibrada geométricamente.
Puesto que todos los robots instalados son
utilizados completamente tanto en procesos de manejo como de
soldadura, se evitan el extracoste y la huella adicional y el
volumen requerido cerca del cuerpo que se va a carrozar de los
sistemas previos que utilizaban robots dedicados para
manipulación.
La presente invención permite hasta cuatro o
cinco robots de soldadura de capacidad media por cada lado para una
configuración puramente de montaje sobre suelo y, si es necesario,
de cuatro a seis robots adicionales montados sobre un balcón,
reduciendo el tiempo de ciclo total para llevar a cabo un número
dado de soldaduras discontinuas.
Se tendrá una mejor comprensión de la presente
invención con referencia a la siguiente descripción detallada,
cuando se lea junto con el dibujo que se acompaña, en el que números
de referencia similares se refieren a partes similares en las
diferentes vistas, y en el que:
La Fig. 1 es una vista de planta superior que
ilustra la presente invención;
la Fig. 2 es una vista de alzado que ilustra la
presente invención y con partes eliminadas en aras de la
claridad;
la Fig. 3 es una vista fragmentaria de sección
que ilustra una conexión de un brazo de herramienta con su estación
de conexión asociada;
la Fig. 4 es una vista de alzado fragmentaria
que ilustra u brazo de herramienta y una porción de su robot
asociado;
la Fig. 5 es una vista similar a la Fig. 3, pero
que ilustra el brazo de herramienta en una posición conectada con
su estación de conexión asociada;
la Fig. 6 es una vista similar a la Fig. 4, pero
que ilustra el brazo robótico desacoplado de su brazo de
herramienta asociado;
la Fig. 7 es una vista de extremo diagramática
que ilustra el brazo de herramienta en contacto con el brazo que se
va a carrozar y su colocación final en la estación de conexión;
la Fig. 8 es una vista despiezada que ilustra un
acopiamiento preferido de acuerdo con la invención entre el brazo
robótico y el brazo de herramienta;
la Fig. 9 es una vista en perspectiva que
ilustra el conjunto de acoplamiento, estando el brazo de herramienta
eliminado para mayor claridad;
la Fig. 10 es una vista de planta que ilustra un
acoplamiento fluido y la detección del estado del enganche;
la Fig. 11 es una vista de sección tomada a lo
largo de la línea 11-11 en la Fig. 10, que ilustra
un acopiamiento con cámara de fluido;
las Figs. 12-17 son todas vistas
de sección diagramáticas que ilustran las etapas de enganche y
desenganche del conjunto de acoplamiento.
Con referencia en primer lugar a la Fig. 1, se
muestra un sistema de carrozado de automóvil para su uso con una
línea de fabricación para vehículos automóviles. Tal como se utiliza
en esta patente, el término "sistema de carrozado" abarca no
sólo a la carrocería del vehículo de un vehículo automóvil, sino
también a cualquier aplicación en la que se desee una colocación
precisa de dos o más componentes del cuerpo. Por ejemplo, tal
sistema de carrozado incluiría también colocación de guardabarros,
colocación de techo, colocación de puertas, así como de otros
componentes del cuerpo del vehículo diferentes de los de la
carrocería del vehículo. Un transportador 12 alargado, ilustrado
solo en forma de diagrama, transporta secuencialmente portadores 14
de cuerpos de vehículo automóvil a una estación 16 de
ensamblado.
Como se muestra mejor en la Fig. 2, cada
portador 13 de cuerpo de vehículo soporta un
pre-ensamble 18 de cuerpo que comprende una
pluralidad de componentes 20 del cuerpo del vehículo. Los
componentes 20 del cuerpo del vehículo están sólo fijados entre sí
sin apretar en su posición de ensamble final aproximada mediante
placas de retención, conocidas también como pestañas de juego, u
otro medios convencionales (no mostrados). Además, el portador 14
de cuerpos del vehículo es convencionalmente conocido como un patín
o un palé de geometría en la industria de la automoción.
Con referencia ahora particularmente a la Fig.
2, la estación de ensamblado 16 se muestra con mayor detalle y
comprende un par de miembros 22 de carrocería separados que se
extienden a lo largo de lados opuestos del portador 14 del cuerpo
del vehículo y de este modo a lo largo de lados opuestos del
pre-ensamble 18 del cuerpo. Preferiblemente,
travesaños 24 se extienden lateralmente entre los miembros 22 de
carrocería para fijar los miembros 22 de carrocería entre sí en una
posición fija predeterminada.
En referencia aun a la Fig. 2, al menos dos y
preferiblemente tres o cuatro estaciones de conexión 26 existen a
lo largo de cada lado de la estación de ensamblado 16. Cada estación
de conexión 26 está fijada de manera fija a los miembros 22 de
carrocería de manera que la posición de cada estación de conexión 26
está fija con respecto al miembro 22 de carrocería y así con
respecto a la estación de ensamblado 16.
Como se muestra mejor en las Figs. 2 y 3, cada
estación de conexión 26 incluye al menos una y preferiblemente tres
varillas de situación 28 de manera que cada varilla de situación 28
está situada en un vértice de una superficie 30 triangular,
preferiblemente orientada a 45 grados desde la horizontal de la
estación de conexión 26. Como se muestra mejor en la Fig. 3, cada
varilla de situación 28 es preferiblemente
tronco-cónica en forma, con un ángulo de conicidad
preferido de 90 grados, y las varillas 28 están fijadas de manera
fija a sus estaciones de conexión 26 asociadas.
Cada estación de conexión 26 incluye también un
acoplamiento 58 rápido de medios (Figs. 3 y 5) que proporciona aire
a presión y señales eléctricas al brazo de sujeción asociado con el
fin de energizar las mordazas 64 de carrocería así como otro
cilindro de aire o interruptores de proximidad.
Con referencia ahora particularmente a las Figs.
2 y 4, el sistema de carrozado incluye también una pluralidad de
brazos de herramienta 40 que, como se describirá en breve, sujetan
de manera selectiva los componentes 20 del cuerpo del vehículo
entre sí en una posición predeterminada unos respecto a otros antes
del ensamble final. Debe comprenderse, por supuesto, que la
configuración precisa de cada brazo de herramienta 40 variará
dependiendo del tipo de vehículo ensamblado en la estación de
ensamblado 16. Consecuentemente, los brazos de herramienta 40
ilustrados en el dibujo son sólo para propósito de ilustración.
Con referencia a continuación a las Figs.
2-4, el brazo de herramienta 40 incluye un cuerpo
principal 42 que está construido de cualquier material rígido pero
ligero, tal como acero de pared fina con refuerzos, aleación de
aluminio o de magnesio. Una superficie 44 de situación (Fig. 3) en
un extremo del cuerpo del brazo de herramienta 42 incluye al menos
uno y preferiblemente tres zócalos 46 de situación. Los zócalos 46
de situación son complementarios en forma y número a las varillas
de situación 28. Además, los zócalos 46 de situación están situados
sobre la superficie 44 del brazo de herramienta 40 de manera que un
zócalo 46 se corresponda y esté alineado con una varilla de
situación 28 en la estación de conexión 26. Preferiblemente, la
forma del cuerpo principal 42 del brazo de herramienta tendrá un
perfil tetraédrico, con una base triangular que encaje con el patrón
exterior del zócalo de situación.
Un brazo robótico 50 (Fig. 4) de un robot 52
(Fig. 1) está asociado con cada transportador de herramienta 40.
Además, el brazo robótico 50 está selectivamente fijado a su brazo
de herramienta 40 asociado mediante un acoplamiento 51 robótico
convencional de manera que el brazo robótico 50 mueve su brazo de
herramienta 40 asociado entre una posición de carga de vehículo
retraída y una posición de ensamblado. En la posición de carga del
vehículo, el brazo robótico 50 mueve su brazo de herramienta 40
asociado lateralmente hacia afuera de la estación de ensamblado 16
para permitir que un nuevo pre-ensamble de cuerpo
entre en la estación de ensamble. Por el contrario, en su posición
de ensamblado, el brazo robótico 50 mueve selectivamente su brazo
de herramienta 40 asociado de manera que los bloques 60 de
referencia, por ejemplo varillas de situación, soportados por el
brazo de herramienta entren en contacto con sus superficies de
correspondencia sobre la carcasa del cuerpo, y a continuación los
zócalos 46 de situación acoplen los varillas de situación 28 como
se muestra en la Fig. 5. Un conjunto de mordaza 54 convencional
montado en la estación de conexión 26 acopla entonces una varilla
de sujeción 56 sobre el brazo de herramienta 40 para bloquear el
brazo de herramienta 40 de manera separable a su estación de
conexión 26 asociada en una posición predeterminada y fija con
respecto a los miembros 22 de carrocería de la estación de
ensamblado. A partir de entonces, el brazo robótico 50 se desacopla
de su brazo de herramienta 40 asociado desbloqueando el acoplamiento
51 robótico, como se muestra en la Fig. 6.
En referencia ahora particularmente a las Figs.
2 y 4, al menos una, y más típicamente dos o más, mordazas 64 de
carrocería son fijadas a cada brazo de herramienta 40. Estas
mordazas de carrocería 64, una vez que el brazo robótico 50 ha
situado los bloques 60 de referencia de su brazo de herramienta 40
asociado sobre la carcasa del cuerpo, y su brazo de herramienta 40
asociado sobre la estación de conexión 26, se acoplan a través de
las superficies 62 de fijación sobre los componentes 20 del cuerpo.
Mediante la activación de las mordazas 64 de carrocería, las
mordazas 64 de carrocería fijan los componentes 18 del cuerpo contra
el bloque 60 de referencia en una posición predeterminada con
respecto al miembro 22 de carrocería de la estación de ensamblado,
y así uno con respecto a otro. Cuando todas las mordazas 64 de
carrocería se acoplan a sus respectivas superficies de sujeción
sobre los componentes 20 del cuerpo, el pre-ensamble
18 del cuerpo está listo para ser fijado o soldado.
Como se muestra mejor en la Fig. 6, después de
que el brazo robótico 50 ha situado su brazo de herramienta 40
asociado en su estación de conexión 26 asociada, y una vez que el
bloqueo 54 de la estación de conexión (Fig. 5) está acoplado, el
brazo robótico 50 se desacopla de su brazo de herramienta 42
asociado desbloqueando el acoplamiento robótico 51. A partir de
entonces, una pistola de soldar 70 fijada al brazo robótico 50 es
entonces manipulada por el brazo robótico 50 en el
pre-ensamble 18 del cuerpo. Mediante la activación
de la pistola de soldar 70, la pistola de soldar 70 fija los
componentes 20 del cuerpo entre sí, completando de este modo el
ensamble del cuerpo del automóvil.
Debe entenderse, por supuesto, que aunque los
componentes 20 del cuerpo son típicamente fijados entre sí mediante
soldadura, otros tipos de medios de unión pueden alternativamente
ser utilizados sin desviación de ningún ámbito o espíritu de la
presente invención.
Después de que los componentes 20 del cuerpo del
vehículo han sido soldados o fijados entre sí de otra manera por
los robots 50 que manipulan las pistolas de soldar 70 o mediante
otros medios de unión, cada brazo robótico 50 se acopla entonces de
nuevo con su brazo de herramienta 40 asociado, bloqueando el brazo
de herramienta 40 al brazo robótico 50 mediante el acoplamiento 51,
como se muestra en la Fig. 4. Mientras tanto, todas las mordazas 64
de carrocería son liberadas. A continuación se actúa sobre el
conjunto de mordaza 54 del brazo de herramienta (Fig. 5) para
llevarlo a su posición desbloqueada, permitiendo así que el brazo de
herramienta 40 se desacople de su estación de conexión 26 asociada.
Las mordazas 64 de carrocería son también abiertas, de manera que
cada brazo robótico 50 sea entonces capaz de mover su brazo de
herramienta 40 asociado de su posición de ensamble a una posición
de carga del vehículo en una posición separada lateralmente hacia
afuera de la estación de carrocería 16. En el caso de que se vaya a
carrozar un nuevo modelo de vehículo, el robot soltará el brazo de
herramienta 40 previo en su almacén 27 de brazos de herramienta
(Fig. 1) y cogerá uno nuevo adecuado para el nuevo modelo.
Después de que los brazos de herramienta 40 son
movidos a su posición de carga del vehículo, el cuerpo de automóvil
ahora ensamblado es sacado por el transportador 12 de la estación de
ensamblado 16, un nuevo portador 14 de vehículo con su
pre-ensamble 18 de cuerpo es introducido en la
estación de ensamblado 16 y el proceso anterior se repite.
Con referencia ahora a la Fig. 7, una ventaja
importante es que cada brazo robótico 50 es capaz de manipular
porciones de su brazo de herramienta 40 asociado en el interior del
pre-ensamble 18 del cuerpo, de manera que bloques
60 de referencia estacionarios son situados muy cerca adyacentes con
las superficies de referencia sobre los componentes 20 del cuerpo.
Por ejemplo, como se muestra en la Fig. 7, el brazo robótico 50
puede ser utilizado para manipular su brazo de herramienta 40
asociado para mover secciones del brazo de herramienta 40 a través
de aberturas 68 relativamente pequeñas del
pre-ensamble 18 del cuerpo antes de unir el brazo de
herramienta 40 a su estación de conexión 26 como se muestra en
línea continua. Esto, a su vez, permite que se utilicen bloques 60
de referencia estacionarios poco costosos y precisos y mordazas 64
de actuación rápida para fijar los componentes 20 del cuerpo entre
sí y a su posición deseada antes del ensamble.
Otra ventaja más es que diferentes estilos de
cuerpos de vehículo pueden ser ensamblados en la misma estación de
ensamblado 16 y utilizando los mismos robots 52. Más
específicamente, puesto que los brazos robóticos 50 de los robots
52 se acoplan y desacoplan selectivamente de sus brazos de
herramienta 40 asociados, los brazos robóticos 50 pueden también
acoplar selectivamente diferentes brazos de herramienta 40 con el
fin de adaptarse a diferentes estilos de cuerpos de automóvil. Así,
simplemente acoplándose y desacoplándose selectivamente con
diferentes brazos de herramienta 40, diferentes estilos de cuerpo
pueden ser fácilmente adaptados y ensamblados en la misma estación
de ensamblado 16. Debido a la modularidad del conjunto de
herramienta utilizado, si el diseño de dos cuerpos diferentes
presenta algún elemento en común, tal como un bloque frontal, sólo
una fracción del conjunto de herramienta puede ser cambiada para
carrozar este cuerpo diferente.
Con referencia ahora a las Figs.
8-11, se ilustra un acoplamiento 151 robótico
preferido para acoplar selectivamente el brazo de herramienta 40
(Fig. 11) al brazo robótico 50. El acoplamiento robótico 151 incluye
una placa 152 que tiene dos extremos 154 y 156 y dos lados 158 y
160 separados entre sí. La placa 152 es fijada al brazo de
herramienta 40 de cualquier manera convencional, tal como mediante
pernos u otros elementos de sujeción roscados.
Con referencia ahora particularmente a las Figs.
8 y 11, los lados 158 y 160 de la placa 152 se separan uno de otro
del extremo inferior 156 y el extremo superior 154 de la placa 152.
Además, como se muestra mejor en la Fig. 11, una superficie
superior 159 y 161 de los lados 158 y 160, respectivamente, se
acercan una a otra.
En referencia aun a las Figs. 8 y 11, el
acoplamiento 51 robótico incluye también un acoplador 162 que es
fijado al brazo robótico 50, bien sea directamente o mediante una
herramienta unida a este brazo robótico, de cualquier manera
convencional, tal como mediante pernos. El acoplador 162 incluye una
parte superior 164, una parte inferior 168 y lados 170 y 172 que,
juntos, definen una cavidad 174 que es complementaria en forma a la
placa 154. Consecuentemente, los lados 170 y 172 del acoplador 162
se separan de la parte inferior 168 y hacia su parte superior 164.
Adicionalmente, las superficies superiores de los lados 170 y 172
están inclinadas hacia adentro como se muestra en 176,
respectivamente, como se muestra mejoren la Fig. 11.
Con referencia ahora particularmente a las Figs.
8 y 9, la parte superior 164 del acoplador 162 está abierta de
manera que la placa 152 puede ser situada de manera plana contra una
parte inferior 178 del acoplador 162 estando los extremos 168 y 156
del acoplador 162 y de la placa 152 separados uno de otro. En esta
posición, la placa 152 y el acoplador 162 están en una posición
desacoplada en la cual el acoplador 162 con su brazo robótico 50
unido puede ser movido independientemente de la placa 152 con su
brazo de herramienta 140 asociado.
Por el contrario, a medida que los extremos 168
y 156 del acoplador 162 y de la placa 152 se mueven juntos como se
muestra en las Figs. 9 y 11, ta placa 152 se introduce dentro de la
cavidad 174. En esta posición acoplada los lados 158 y 160 de la
placa 152 se encajan en cola de milano con los lados 170 y 172 del
acoplador 162 para bloquear la placa 152 y el acoplador 162 juntos
contra movimiento relativo. Con la placa 152 y el acoplador 162 en
la posición ilustrada en la Fig. 9, el brazo robótico 50 puede ser
utilizado para manipular el brazo de herramienta 40 en la manera
deseada.
Con referencia ahora particularmente a las Figs.
8, 16 y 17, un conjunto de pestillo 190 está contenido dentro del
acoplador 162 para bloquear selectivamente el acoplador 162 y la
placa 152 juntos cuando la placa 152 y el acoplador 162 están en su
posición acoplada (Fig. 9). Este conjunto de pestillo 190 incluye
una barra de pestillo 192 que está montada de manera pivotante
mediante una varilla 200 al acoplador 162. Una placa 194 de
actuación está montada en el acoplador 162 y tiene un extremo 216
conectado de manera pivotante a la barra de pestillo 192 de manera
que la barra de pestillo 192 pivota alrededor de la varilla 200 en
unísono con el movimiento de la placa de actuación 194. La placa de
actuación 194 es movible entre una posición extendida, ilustrada en
la Fig. 17 y una posición retraída ilustrada en la Fig. 16. En su
posición extendida, la barra de pestillo 192 sobresale hacia afuera
desde la parte inferior 178 del acoplador 162 y por el contrario, en
su posición retraída (Fig. 14), la barra de pestillo 192 está
generalmente enrasada con la parte inferior 190 del acoplador
162.
Como se muestra mejor en las Figs. 10 y 12, un
par de resortes de compresión 202 están atrapados en un estado de
compresión entre el acoplador 162 y la barra de pestillo 192. Los
resortes 202 arrastran a la barra de pestillo 192 hacia su posición
extendida ilustrada en la Fig. 12.
Con referencia ahora a las Figs.
10-12, un diafragma 204 elástico está unido al
acoplador 162 por medio de un anillo 206 de junta formando así una
cámara 208 de fluido entre el diafragma 204 y el acoplador 162. Esta
cámara 208 de fluido, a su vez, es accesible por el fluido mediante
una compuerta 210 de fluido (Fig. 11).
Como se muestra mejor en las Figs. 10 y 11, el
diafragma 204, junto con su anillo 206 de junta, preferiblemente
incluye alas 212 que se extienden hacia arriba, opuestas de manera
substancialmente diametral. Estas alas facilitan el acceso a la
cámara 208 por la compuerta 210 del fluido manteniendo aun un perfil
muy delgado para el acoplador 162.
Con referencia ahora a la Fig. 12, cuando la
cámara 208 de fluido está en su posición deshinchada, los resortes
202 mantienen la barra de pestillo 192 en su posición extendida. Por
el contrario, cuando la cámara 208 de fluido está hinchada,
típicamente mediante presión neumática como se muestra en la Fig.
16, el diafragma 204 mueve la placa de actuación 194 hacia afuera
con respecto al diafragma 204, haciendo así pivotar a la barra de
pestillo 192 de su posición extendida a su posición retraída contra
la fuerza de los resortes 202.
Con referencia ahora a las Figs.
12-17, se describirá ahora la operación del
acoplamiento robótico 151. Con referencia primero a la Fig. 12 y
asumiendo que el acoplador 162 y la placa 152 están desacoplados uno
de otro, el brazo robótico 50 mueve el acoplador 162 en la
dirección de la flecha 220, hacia la placa 152. En este momento, el
extremo 156 de la placa 152 está separado hacia arriba del extremo
168 del acoplador 162 de manera que la placa 152 pueda estar
situada de manera plana contra la parte inferior 174 del acoplador
162 como se muestra en la Fig. 13, Además, cuando el acoplador 162
se mueve de la posición mostrada en la Fig. 12 y hacia la posición
mostrada en ta Fig. 13, la placa 152 se acopla con la barra de
pestillo 192 que sobresale hacia afuera y pivota la barra de
pestillo 192 desde su posición extendida mostrada en la Fig. 12 y
hacia su posición retraída mostrada en la Fig. 13.
Con referencia ahora a las Figs. 13 y 14,
después de que el brazo robótico 50 ha situado el acoplador en
acoplamiento plano con la placa 152 como se muestra en la Fig. 13,
el brazo robótico 50 mueve el acoplador 162 en la dirección de la
flecha 222, es decir, en una dirección de extremo a extremo tanto
con respecto al acoplador 162 como con respecto a la placa 152,
hacia la posición acoplada ilustrada en la Fig. 14. En este momento,
los lados del acoplador 162 y la placa 152 topan, o casi topan
entre sí, bloqueando así ta placa 152 y el acoplador 162 entre sí.
Simultáneamente, la barra de pestillo 192 registra con una abertura
224 en la placa 152 y la fuerza de los resortes 202 devuelve la
barra de pestillo 192 a su posición extendida (Fig. 14). Y de este
modo, la barra de pestillo 192 es situada dentro de la abertura 224
bloqueando así la placa 152 y el acoplador 162 entre sí, contra un
movimiento de extremo a extremo mientras que la introducción de los
lados uno en otro en cola de milano del acoplador 162 y la placa
152 bloquea el acoplador 162 y la placa 152 entre sí contra un
movimiento en el otro eje. Una vez que el brazo de herramienta es
liberado de su estación de conexión, el robot 50 puede ser
utilizado para manipular el brazo de herramienta 40 a la posición
deseada.
Con referencia ahora a las Figs. 15 y 16, una
vez que el brazo de herramienta 40 está situado en la posición
deseada, la cámara 208 es presurizada moviendo así la placa de
actuación 194 hasta una posición extendida y pivotando la barra de
pestillo 192 hasta su posición retraída como se muestra en la Fig.
15. Con la barra de pestillo 192 en su posición retraída, el brazo
robótico 50 mueve a continuación el acoplador 162 en un movimiento
de extremo a extremo hacia abajo en la dirección indicada por la
flecha 230, desacoplando de este modo la placa 152 del acoplador
162. El brazo robótico 50 mueve el acoplador 162 hasta una posición
completamente desacoplada de la placa 152 como se muestra en la
Fig. 17. Adicionalmente, la cámara 208 es despresurizada en la Fig.
17, volviendo así la barra de pestillo 192 a su posición extendida
por la fuerza de los resortes 202.
Con referencia ahora a la Fig. 9, con el fin de
permitir la liberación de emergencia de la placa 152 del acoplador
162, por ejemplo en el caso de fallo del diafragma, existe una
abertura 232 a través del acoplador 162. Esta abertura está
alineada con un área bajo la placa de actuación 194 adyacente a la
barra de pestillo 192. Consecuentemente, la inserción de una
herramienta, tal como un destornillador, permite que mecánicamente
se haga pivotar la barra de pestillo 192 mediante la herramienta
hasta su posición retraída, liberando así la placa 152 del acoplador
162.
El acoplamiento robótico ilustrado en las Figs.
8-17 disfruta de muchas ventajas sobre los
acoplamientos robóticos previamente conocidos. Quizás lo más
importante, el acoplamiento 151 robótico no sólo es ligero, sino que
también disfruta de un perfil muy delgado, puesto que tanto el
acoplador 162 cono la placa 152 pueden ser de un espesor muy
pequeño, por ejemplo aproximadamente una pulgada. Además, la
presente invención proporciona una unión segura entre la placa 152
y el acoplador 162 debido a la conexión en cola de milano entre la
placa 152 y el acoplador 162. Además, sólo se requiere un
movimiento limitado del brazo robótico 50 con el fin de mover la
placa 152 y el acoplador 162 entre sus posiciones acoplada y
desacoplada.
Claims (9)
1. Un conjunto de acoplamiento (151) para su uso
con un brazo robótico (50) y un brazo de herramienta (40), estando
el conjunto de acopiamiento caracterizado por:
una placa (152) montada en un brazo de
herramienta (40), teniendo la citada placa (152) extremos
(154-156) separados entre sí y lados (158, 160)
separados entre sí que se extienden entre los citados extremos (154,
156) de placa y que se separan hacia afuera uno de otro,
un acoplador (162) montado en un brazo robótico
(50), teniendo el citado acoplador (162) una cavidad (174) con
lados (170, 172) complementarios en forma a la citada placa
(152),
en el que con la citada placa (152) situada
dentro de la citada cavidad (174) de acoplador, ta citada placa
(152) es movible en una dirección de extremo a extremo entre una
posición acoplada en la cual el citado acoplador (162) y la citada
placa (152) están mecánicamente bloqueados entre sí y una posición
desacoplada en ta cual el citado acoplador (162) y la citada placa
(152) están mecánicamente desbloqueados uno de otro,
un conjunto de pestillo (190) montado en el
citado acoplador (162) y movible entre una posición bloqueada en la
cual el citado pestillo (190) bloquea al citado acoplador (162) y la
citada placa (152) en la citada posición acoplada y una posición
desacoplada en la cual el citado acoplador (162) y la citada placa
(152) son libremente movibles desde la citada posición acoplada y
la citada posición desacoplada.
2. El conjunto de acoplamiento tal como se
define en la reivindicación 1, en el que la citada placa (152)
incluye una abertura (224) y en el que el citado conjunto de
pestillo (190) comprende una barra de pestillo (192) montada
pivotantemente en el citado acoplador (162) entre una posición
extendida en la cual la citada barra de pestillo (192) se extiende
dentro de la citada abertura de placa (224) cuando la citada placa
(152) y el acoplador (162) están en la citada posición extendida
para prevenir con ello el movimiento del citado acoplador (162) y
la citada placa (152) de la citada posición acoplada a la citada
posición desacoplada, y una posición retraída en ta cual la citada
barra de pestillo (192) está retraída de la citada abertura (224)
de la placa.
3. El conjunto de acoplamiento tal como se
define en la reivindicación 2, y que comprende un resorte (202) que
arrastra elásticamente la citada barra de pestillo (192) hacia la
citada posición extendida.
4. El conjunto de acoplamiento tal como se
define en la reivindicación 3, y que comprende una placa (194) de
actuación montada en el citado acoplador (162) y movible entre una
primera posición y una segunda posición, estando la citada placa
(194) de actuación conectada entre la citada barra de pestillo (194)
de manera que pivota entre las citadas posiciones extendida y
retraída en unísono, mientras la citada placa (194) de actuación se
mueve entre las citadas posiciones primera y segunda,
respectivamente.
5. El conjunto de acoplamiento tal como se
define en la reivindicación 4, en el que la placa (194) de actuación
actúa como un amplificador de golpe, convirtiendo el pequeño
golpe/elevada fuerza desarrollada por el actuador neumático en una
fuerza mayor a una fuerza de retracción menor para el pestillo
(190).
6. El conjunto de acoplamiento tal como se
define en la reivindicación 5, y que comprende un diafragma (204)
operado mediante fluido montado en el citado acoplador (162) a tope
con la citada placa (194) de actuación de manera que, mediante
inflado, el citado diafragma (204) mueve la citada placa (194) de
actuación desde la citada primera posición y la citada segunda
posición suficiente para retraer completamente el pestillo
(190).
7. El conjunto de acoplamiento tal como se
define en la reivindicación 2, en el que el citado acoplador (162)
incluye una abertura (232) de liberación manual abierta al citado
conjunto de pestillo (190).
8. El conjunto de acoplamiento tal como se
define en la reivindicación 1, en el que los citados lados (158,
160) de la citada placa (152) se desvían uno hacia otro a lo largo
de una superficie superior (159, 161) de la citada placa (152) y en
el que el citado acoplador (162) incluye superficies (176)
complementarias a la citada superficie superior (159, 161) desviada
de la citada placa.
9. El conjunto de acoplamiento tal como se
define en la reivindicación 8, en el que la citada placa (152)
desviada y el acoplador (162) se acoplan entre sí en cola de milano,
proporcionando un cumplimiento de deslizamiento vertical para la
muñeca del robot cuando se carga el brazo de herramienta (40) sobre
su estación de conexión (26).
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