ES2623048T3 - Cabezal de soldadura eléctrica por puntos para un robot industrial multiaxial con una estructura de carcasa y soporte; robot que comprende dicho cabezal - Google Patents

Abstract

Cabezal de soldadura eléctrica por puntos para un robot industrial multiaxial, que comprende: - una estructura (110) de soporte con una parte de extremo para su acoplamiento a la muñeca (20) de robot, - un par de electrodos (101, 102) de soldadura portados por los brazos (103, 104) de sujeción de electrodos respectivos montados en dicha estructura (110) de soporte, - en el que al menos uno de dichos brazos (103) de sujeción de electrodos está montado de manera móvil en la estructura (110) de soporte del cabezal (100) entre una posición abierta y una posición cerrada, - un accionador (116) para accionar dicho brazo (103) móvil montado en dicha estructura (110) de soporte y - un transformador (T) eléctrico para la aplicación de la tensión de soldadura eléctrica a los electrodos (101, 102) de soldadura, que tiene una caja con una pared (121) trasera orientada hacia dicha parte de extremo trasera de acoplamiento a la muñeca del robot, una pared (120) delantera opuesta a la pared trasera, dos paredes (122) laterales paralelas a un plano general de los brazos (103, 104) de sujeción de electrodos y dos paredes (123, 124) de extremo, comprendiendo además dicho transformador un conector (D1) eléctrico para la conexión del cable de alimentación del cabezal de soldadura, y dos polos (118, 119) de salida del transformador (T), conectados eléctricamente a los dos brazos (103, 104) de sujeción de electrodos, estando dicho cabezal de soldadura caracterizado porque la estructura del cabezal de soldadura está completamente cubierta por una carcasa (105) que consiste en dos medios armazones (105a, 105b) laterales acoplados entre sí, que tiene unas paredes principales paralelas al plano general de los dos brazos de sujeción de electrodos, teniendo dicha carcasa una abertura trasera para la conexión de la estructura de soporte del cabezal (100) de soldadura a una brida (F) soportada por la muñeca del robot y una abertura delantera desde la que sobresalen los dos brazos (103, 104) de sujeción de electrodos del cabezal (100) de soldadura, porque la estructura (110) de soporte del cabezal de soldadura comprende una horquilla (108) y dos placas (111) planas de soporte paralelas y separadas entre sí, estando dichas placas (111) planas de soporte conectadas de manera rígida entre sí y siendo paralelas al plano general de los dos brazos (103, 104) de sujeción de electrodos, montándose dichos brazos de sujeción de electrodos, dicho transformador (T) y dicho accionador entre dichas placas (111) de soporte, porque dichas placas (111) de soporte están fijadas a la parte trasera de la horquilla (108) para el acoplamiento a la brida (F) soportada por la muñeca del robot, teniendo la horquilla (108) una configuración en forma de U, con dos alas (109) fijadas respectivamente a las dos placas (111) de soporte y a una pared (107) trasera para el acoplamiento a dicha brida (F), y porque dicha pared (107) trasera de dicha horquilla (108) tiene una configuración en forma de U.

Description

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DESCRIPCION

Cabezal de soldadura electrica por puntos para un robot industrial multiaxial con una estructura de carcasa y soporte; robot que comprende dicho cabezal

La presente invencion se refiere al campo de los cabezales de soldadura electrica por puntos para robots industriales multiaxiales, que comprenden:

- una estructura de soporte con una parte de extremo para su acoplamiento a la muneca del robot,

- un par de electrodos de soldadura llevados por los brazos de sujecion de electrodos respectivos montados sobre dicha estructura de soporte,

- en el que al menos uno de dichos brazos de sujecion de electrodos esta montado de forma movil sobre la estructura de soporte del cabezal entre una posicion abierta y una posicion cerrada,

- un accionador para el funcionamiento de dicho brazo movil montado sobre dicha estructura de soporte y

- un transformador electrico para la aplicacion de la tension de soldadura electrica a los electrodos de soldadura, que tiene una carcasa con una pared trasera orientada hacia dicha parte de extremo trasero para su acoplamiento a la muneca del robot, una pared frontal frente a la pared posterior, dos paredes laterales paralelas a un plano general definido por los dos brazos de sujecion de electrodos y dos paredes de extremo, comprendiendo ademas dicho transformador un conector electrico para conectar el cable de alimentacion del cabezal de soldadura, y dos polos de salida del transformador, conectados electricamente a los dos brazos de sujecion de electrodos.

Unos cabezales de soldadura de este tipo se desvelan en el documento JP 2004 148378 A, el documento US 2007/228018 A1 (en el que esta basado el preambulo de la reivindicacion 1), el documento US 2004/0195213 A1, el documento EP 1878 529 A2 y el documento US-A-4 559 438.

El objeto de la invencion es el suministro de un cabezal de soldadura que tenga unas dimensiones compactas, especialmente en la direccion longitudinal que va desde el extremo del cabezal dispuesto para su acoplamiento a la muneca del robot hacia los electrodos de soldadura.

Un objeto adicional de la invencion es el suministro de un cabezal que garantice una proteccion de los cables y/o tubenas asociadas con el cabezal contra el riesgo de interferencia con cuerpos extranos durante el uso de los robots en una planta de produccion, y especialmente el riesgo de un deterioro prematuro de los cables y/o tubenas debido a la exposicion a los agentes externos agresivos (salpicaduras de soldadura, suciedad, etc.) que estan presentes en una lmea de produccion industrial. Este deterioro implica de hecho, en los dispositivos conocidos, reemplazos frecuentes (hasta una vez cada uno o dos anos) de los arneses, con las consiguientes paradas y una baja productividad del robot.

En vista de la consecucion de estos objetivos, la invencion se refiere a un cabezal de soldadura que tiene las caractensticas especificadas anteriormente y se caracteriza ademas por las funciones de la reivindicacion 1.

El cabezal de la invencion se usa preferentemente en un robot del tipo que comprende una estructura base, una muneca del robot articulada y una cadena de elementos de robot articulados entre sf que conectan dicha estructura base a dicha muneca del robot, en el que dicha muneca del robot finaliza de manera adicional con una brida a la que esta conectada de manera ngida una herramienta que necesita un suministro de energfa y/o un suministro de fluido, y en el que a traves de dicha cadena de elementos de robot articulados entre sf y a traves de dicha muneca del robot se define un paso continuo interno, en el que se reciben uno o mas cables y/o tubenas de dicho suministro de energfa y/o dicho suministro de fluido a la herramienta.

Un robot del tipo especificado anteriormente se describe e ilustra, por ejemplo, en el documento US 8.006.586 B2 propiedad del mismo solicitante.

En robots del tipo especificado anteriormente, los arneses de los cables y las tubenas para el suministro de energfa y el suministro de fluido al cabezal de soldadura soportados por el robot plantea diversos problemas. Por un lado, es necesario preparar los sistemas de sujecion y guiado para estos cables y tubenas para que minimicen el riesgo de que puedan interferir o llegar a enredarse con cuerpos extranos durante el uso de los robots en una lmea de produccion. Por otra parte, tambien es necesario guiar estos cables o tubenas con el fin de reducir, tanto como sea posible, la deformacion por flexion y torsion a la que estan sujetos durante los movimientos del robot y, especialmente, con el fin de reducir el deterioro al que estan sujetos los cables por la exposicion a agentes externos agresivos (salpicaduras de soldadura, suciedad, etc.) que a menudo se encuentran en las lmeas de produccion industrial. La exposicion de los cables a estos agentes a menudo conduce a un mayor y prematuro desgaste de tales componentes, con el resultado de que los arneses de los cables y las tubenas deben reemplazarse con mas frecuencia (incluso despues de solo uno o dos anos a partir de la primera utilizacion), requiriendo, en consecuencia, un mayor numero de paradas y una menor productividad del robot. Finalmente, tambien es importante preparar los arneses de una manera tal que su sustitucion pueda efectuarse de una manera simple y rapida.

De acuerdo con un aspecto adicional, la presente invencion tambien se refiere a un robot industrial multiaxial que incluye un cabezal de soldadura compacto de acuerdo con la invencion y caracterizado ademas por el hecho de que

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dichos cables y/o tubenas para el suministro de ene^a y/o el suministro de fluido al cabezal de soldadura continue sin interrupcion en un paso formado a traves de dicha brida del robot hasta el cabezal, por lo que dichos cables y/o tubenas estan dispuestos completamente en el interior del robot y en el interior del cabezal, sin la necesidad de proporcionar cables o tubenas independientes para el cabezal conectado a los cables y las tubenas del robot en correspondencia con dicha brida (vease la reivindicacion 2), como ocurre en cambio en las soluciones conocidas.

Por lo tanto, en esta realizacion preferida espedfica, el cabezal de soldadura de acuerdo con la invencion esta provisto de unos conectores electricos y de unos conectores de fluidos para la conexion directa de los cables y tubenas de suministro pertenecientes al robot, y por lo tanto esta desprovisto de sus propios cables y/o tubenas, destinados a conectarse a los cables y/o tubenas del robot.

Una ventaja esencial de esta solucion es que la proteccion total de los cables y tubenas de suministro evita por completo el desgaste prematuro de estos componentes determinados en las soluciones conocidas de la contaminacion por agentes externos agresivos (salpicadura de soldadura, suciedad, etc.) presentes en el entorno industrial. Los experimentos realizados por el solicitante han permitido a los inventores predecir que la invencion dara lugar a una enorme ventaja en terminos de menos sustituciones de los arneses del robot, dado que la duracion media de un arnes puede cambiar desde un tiempo mmimo de alrededor de 1,5 a 2 anos a un tiempo mmimo de alrededor de 8 a 10 anos, casi comparable a la vida del robot. Por consiguiente, la invencion es capaz de producir un verdadero avance en la practica del uso del robot.

Por supuesto, el cabezal de soldadura compacto de acuerdo con la invencion puede usarse tambien en un robot de tipo tradicional.

Debena tenerse en cuenta tambien que, por razones de mayor facilidad de mantenimiento, las tubenas para suministrar un fluido a la herramienta todavfa pueden estar provistas de una parte de extremo independiente, asociada con la herramienta y conectada por medio de acoplamientos rapidos para las tubenas correspondientes asociadas con el robot. En este caso, el principio basico de la invencion se aplica todavfa a los cables electricos (de alimentacion y/o de senal) asociados con el robot.

La invencion se describira ahora con referencia a los dibujos adjuntos, proporcionados puramente a modo de ejemplo no limitativo, en los que:

- La figura 1 es una vista en perspectiva de una primera realizacion del cabezal de soldadura de acuerdo con la presente invencion,

- La figura 2 es una vista lateral esquematica de la estructura interna del cabezal de soldadura de la figura 1,

- La figura 3 es una vista en perspectiva de la estructura interna del cabezal de la figura 1,

- La figura 4 es una vista en perspectiva del transformador electrico dispuesto en el cabezal de soldadura de la

figura 1,

- Las figuras 5-8 son vistas en perspectiva a una escala ampliada que ilustran diversos detalles de la estructura interna mostrada en la figura 2,

- La figura 9 es una vista en perspectiva de una segunda realizacion del cabezal de soldadura de acuerdo con la invencion,

- La figura 10 es una vista lateral esquematica de la estructura interna del cabezal de soldadura de la figura 9,

- La figura 11 es una vista en perspectiva de la estructura interna del cabezal de soldadura de la figura 9,

- La figura 12 es una representacion esquematica de un robot industrial multiaxial de acuerdo con la tecnica anterior del documento US 8.006.586 B2 del solicitante, referenciado en el presente puramente a modo de ejemplo de un robot en el que es aplicable el cabezal de soldadura de la invencion,

- La figura 13 es una vista a una escala ampliada y en seccion de la muneca del robot de la figura 12,

- La figura 14 es una vista lateral en alzado, esquematica, de una primera realizacion de robots de acuerdo con la

invencion,

- La figura 15 es una vista esquematica en perspectiva de una segunda realizacion del robot de la invencion,

- La figura 16 es una vista en perspectiva del robot de la figura 14, con el cabezal de soldadura retirado,

- La figura 17 es una vista lateral esquematica adicional, parcialmente seccionada, del robot de la figura 3, y

- La figura 18 es una vista en perspectiva a una escala ampliada de la horquilla de conexion entre la brida del robot y la estructura de soporte del cabezal de soldadura.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una primera realizacion del cabezal de soldadura de acuerdo con la invencion. El numero 100 designa el cabezal de soldadura en su conjunto, que comprende dos electrodos 101, 102 de soldadura soportados por los brazos 103, 104 de sujecion de electrodos respectivos. La estructura interna del cabezal esta, oculta por una carcasa 105, que tiene una abertura trasera para la conexion a la muneca del robot y una abertura delantera a partir de la que sobresalen los brazos 103, 104 de electrodos del cabezal de soldadura. La carcasa 105 esta formada por dos medios armazones 105a, 105b laterales acoplados entre sf, que tiene unas paredes principales paralelas al plano general definido por los dos brazos 103, 104 de sujecion de electrodos y bloqueadas por el tirante de bloqueo 106. La figura 1 muestra tambien la pared 107 trasera en forma de U de una horquilla 108 de conexion, que se ve mejor en la figura 18, que sirve para conectar la brida F de la muneca del robot a la estructura de soporte del cabezal de soldadura. Como se muestra en la figura 18 y de acuerdo con la presente

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invencion, la horquilla 108 incluye la pared 107 trasera y dos alas 109 que son paralelas y estan espaciadas, que se proyectan ortogonalmente desde la pared 107 trasera. Con referencia a las figuras 2, 3, el cabezal 100 de soldadura comprende una estructura 110 de soporte, que incluye dos placas 111 planas de acero que son paralelas y estan espaciadas, conectadas de manera ngida entre sf y paralelas al plano general definido por los dos brazos 103, 104 de sujecion de electrodos, que estan montados entre las dos placas. La estructura del brazo 104 de sujecion de electrodos esta conectada de manera ngida por medio de unos tornillos a un par de horquillas 112 (figura 3) fijadas a las superficies internas de las dos placas 111. La estructura del brazo 103 de sujecion de electrodos esta conectada, en cambio, a un brazo 113 oscilante que esta montado de manera articulada entre las dos placas 111 alrededor de un eje 114 de oscilacion y el cual se controla mediante el vastago 115 de un accionador 116 electromecanico, que tambien esta montado entre las dos placas 111. El accionador 116 es en sf un tipo conocido, que comprende un motor electrico, una caja de engranajes y una tuerca colocada en rotacion mediante el motor electrico a traves de la unidad de engranajes. El giro de la tuerca provoca un movimiento lineal de un tornillo atornillado en ella, estando este tornillo conectado al vastago 115. Los componentes del accionador 116 no se ilustran en el presente documento, ya que, como se ha dicho, este accionador puede realizarse de acuerdo con cualquier configuracion conocida, y la eliminacion de estos detalles de los dibujos hace que estos ultimos se entiendan mas pronto y facilmente.

La corriente de soldadura electrica se lleva a traves de los electrodos 101, 102 haciendola pasar a traves de la estructura de los brazos 103, 104, fabricados de aluminio, y que tienen una configuracion de prisma hueco, con paredes laterales que tienen unos orificios 117 de aligeramiento. El cuerpo de los brazos 103, 104 esta conectado electricamente a los dos polos 118, 119 de salida de un transformador T electrico dispuesto entre las dos placas 111 de la estructura de soporte del cabezal de soldadura.

Tambien con referencia a la figura 4, el cuerpo del transformador T tiene una pared 120 trasera que se orienta hacia la brida del robot, una pared 121 delantera opuesta a ella, dos paredes 122 laterales, y paredes 123 y 124 de extremo (superior e inferior, respectivamente, en la orientacion mostrada).

De acuerdo con una caractenstica fundamental de la realizacion ilustrada, que permite una retransmision de especial compacidad al cabezal de soldadura, los dos polos 118 y 119 de salida del transformador T estan dispuestos en diferentes paredes del cuerpo del transformador. En el ejemplo mostrado, el polo 118 se proporciona en la pared 121 delantera, mientras que el polo 119 se proporciona en la pared 124 de extremo inferior. Los polos

118 y 119 estan conectados tambien electricamente a la estructura de los brazos 103, 104 respectivos por medio de una tira 125 deformable elasticamente, que tiene una configuracion general en forma de U (figura 2) y una tira 126, tambien deformable elasticamente, que tiene una configuracion general en forma de S. La disposicion de uno de los dos polos de salida del transformador T (espedficamente el polo 119) en la pared 124 inferior del transformador T permite la reduccion de la distancia en la direccion horizontal de la figura 2 entre el transformador T y los brazos 103, 104 de sujecion de electrodos. Por lo tanto, resulta que el tamano del cabezal se reduce especialmente en su direccion longitudinal, es decir, en una direccion que va desde la brida del robot hasta los electrodos 101, 102 de soldadura.

Tanto el transformador T como los electrodos 101, 102 de soldadura necesitan una refrigeracion por fluido. Por lo tanto, en el manojo de cables y tubenas que vienen desde el robot se incluyen al menos una tubena de suministro del fluido refrigerante y al menos una tubena de retorno del fluido refrigerante. Con referencia a las figuras 4, 5 y 6, la tubena de suministro del fluido refrigerante envfa el fluido refrigerante, ante todo, al circuito de refrigeracion (no mostrado) proporcionado en el interior del transformador T. Desde el circuito de refrigeracion interno al transformador T, el fluido refrigerante fluye a traves de dos canales 127a, 127b, formados respectivamente en los cuerpos cilmdricos que constituyen los polos 118, 119 de salida del transformador T. El conducto 127a sobresale radialmente desde el cuerpo 118, mientras que el conducto 127b sobresale coaxialmente, en el extremo del cuerpo

119 de terminal. En el extremo de salida de los conductos 127a, 127b, estan dispuestos los conectores (no mostrados) para la conexion de las tubenas que conducen el fluido refrigerante al brazo 103 y al electrodo 101 y al brazo 104 y al electrodo 102, respectivamente. Especialmente (vease la figura 2), a continuacion, el electrodo 101 recibe el fluido refrigerante a traves de un tubena 128 flexible dispuesta a traves de la cavidad interna del brazo 103, a continuacion, el fluido refrigerante calentado por el electrodo 101 se transporta al interior de otra tubena 129 flexible, que tambien esta dispuesta en la cavidad interna del brazo 103. Los extremos proximales de las tubenas 128, 129 estan conectados a traves de los conectores 130 (veanse las figuras 2 y 7). Uno de los dos conectores 130 esta conectado mediante un tubena flexible al conector dispuesto en el extremo de salida del conducto 127a (figura 5), mientras que el otro conector 130 esta conectado a un tubena flexible (no mostrada) que vuelve al interior del robot, sin pasar a traves del transformador T. Este conducto transporta el fluido de retorno refrigerante desde el electrodo 101 al robot. Ademas, dentro del brazo 104, se proporcionan dos tubenas 131, 132 flexibles para enviar el fluido refrigerante al electrodo 102 y para el retorno del fluido refrigerante que ha enfriado el electrodo 102. Las dos tubenas flexibles se designan con los numeros 131, 132 y estan conectadas a los dos conectores 133 (figuras 2 y 8). Uno de los dos conectores 133 esta conectado por medio de una tubena flexible (no mostrado) al conector dispuesto en el extremo de salida del conducto 127b (figura 6), mientras que el otro conector 133 esta conectado a un tubena flexible que se devuelve directamente al interior del robot.

La figura 4 de los dibujos adjuntos muestra tambien que en la pared 120 trasera del transformador T se proporciona un conector D1 electrico de tres polos, para la conexion de los cables de energfa electrica, con los tres polos

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alineados en una direccion paralela a la direccion transversal del cabezal (es dedr, la direccion ortogonal al plano general de los dos brazos). Tambien, en la pared 120 esta dispuesto un conector D2 electrico para cables de senal electrica. Tales conectores estan destinados a recibir los cables que vienen directamente del robot, en el caso de la aplicacion en la que el cabezal esta integrado en el robot y no esta provisto de sus propios cables y/o tubenas. Sin embargo, como ya se ha indicado, el cabezal de acuerdo con la invencion tambien puede usarse en cualquier tipo de robot conocido y convencional, en el que el cabezal puede conectarse rapidamente a la muneca del robot y esta provisto de sus cables y tubenas de suministro que estan conectados a los cables y las tubenas que pertenecen al robot.

La figura 9 de los dibujos adjuntos es una vista en perspectiva que ilustra una variacion de la figura 1 correspondiente a la version con el brazo deslizante del cabezal de soldadura. En esta figura, las partes comunes a las de la figura 1 se designan con los mismos numeros de referencia. Tambien en este caso la estructura del cabezal 100 de soldadura esta completamente cubierta por una carcasa 105 que consiste en dos medios armazones 105a, 105b laterales unidos entre sf por unos medios de conexion de tirantes a 106. La estructura de soporte del cabezal de soldadura de la figura 9 es visible en las figuras 10, 11. Es esencialmente analoga a la de la version que ya se ha descrito anteriormente, excepto que en este caso el brazo 104 fijo tiene una configuracion de codo de tal manera que el electrodo 102 esta dispuesto en el eje del accionador 116. El otro brazo 103 esta constituido por un vastago guiado de manera deslizante dentro de una grna 200 prismatica soportada en los extremos por dos placas 201 fijadas a las placas 111 de la estructura del cabezal. El vastago 103 esta conectado en su extremo al vastago del accionador 116 de manera que pueda desplazarse de manera lineal a lo largo del eje del accionador 116 entre una posicion abierta, en la que los electrodos 101, 102 estan espaciados entre sf, y una posicion cerrada, en la que estos electrodos estan en contacto entre sf. La disposicion del transformador T es identica a la descrita anteriormente con los polos de salida del transformador T dispuestos en la pared delantera y en la pared inferior del transformador. En este caso, la tira 125 deformable elasticamente tiene una configuracion en forma de U orientada horizontalmente (figura 10) en lugar de verticalmente como en el caso de la version de la figura 2 y esta directamente conectada al vastago que constituye el brazo 103. Tambien en este caso, se proporciona un circuito de refrigeracion de los electrodos, por supuesto de forma similar a la descrita anteriormente con referencia a la figura 2, que no se muestra en la figura 10 para una mayor simplificacion del dibujo.

Como se ha indicado en repetidas ocasiones, el cabezal de soldadura de acuerdo con la invencion puede usarse en cualquier robot de un tipo conocido. Simplemente a modo de ejemplo, la figura 12 muestra el robot conocido a partir del documento US 8.006.586 B2.

En el caso del ejemplo ilustrado en la figura 12, el robot 10 comprende una estructura 12 base que soporta un montante 13 que puede girar alrededor de un primer eje I vertical. El montante 13, a su vez, soporta un brazo 14 vertical que puede girar alrededor de un segundo eje II, dirigido horizontalmente. A su vez, el extremo superior del brazo 14 vertical soporta una estructura 16 que soporta un brazo 18, que puede girar alrededor de un tercer eje III, dirigido horizontalmente. El brazo 18 esta soportado por la estructura 16 alrededor de un cuarto eje IV, que coincide con el eje principal del brazo 18. El extremo distal del brazo 18 soporta una muneca 20 articulada que esta ilustrada a una escala ampliada y en seccion en la figura 13. Como sera evidente en la siguiente seccion, la principal caractenstica de la muneca 20 reside en el hecho de que es una muneca hueca, adaptada para definir un paso continuo dentro de sf misma en el que puede guiarse el manojo de cables y tubenas de suministro de la herramienta. Sin embargo, es evidente que las ensenanzas de la presente invencion son tambien aplicables a un robot que tenga cualquier configuracion diferente y, especialmente, una muneca hueca de una configuracion diferente de la que se ilustra en el presente documento a modo de ejemplo.

Con referencia a la figura 13, la muneca 20 comprende un primer cuerpo 22 hueco esencialmente en forma de codo, y que incluye unos extremos primero y segundo y una cavidad pasante, que conduce a estos extremos. El primer extremo del primer cuerpo 22 hueco esta destinado a conectarse de manera ngida por medio de unos tornillos 19 al brazo 18 del robot que puede girar alrededor del eje IV. La muneca 20 comprende ademas, un segundo cuerpo 24 hueco esencialmente en forma de codo, y que comprende unos extremos primero y segundo y una cavidad pasante que conduce a estos extremos. El primer extremo del segundo cuerpo 24 hueco esta montado en el segundo extremo del primer cuerpo 22 hueco, que puede girar alrededor de un eje V inclinado con respecto al primer eje IV. La muneca 20 comprende finalmente un tercer cuerpo 26 hueco que comprende unos extremos primero y segundo y una cavidad pasante que conduce a estos extremos. El primer extremo del tercer cuerpo hueco esta montado en el segundo extremo del segundo cuerpo 24 hueco, que puede girar alrededor de un eje VI inclinado con respecto al segundo eje V.

Como ya se ha indicado, las cavidades pasantes de dichos cuerpos 22, 24, 26 huecos primero, segundo y tercero forman un paso continuo a lo largo de los ejes IV, V, VI, a traves de los cuales estan dispuestos los cables y/o las tubenas para el suministro de energfa/fluidos, asf como el control de la herramienta asociado con una brida F soportada por el tercer cuerpo 26 hueco. El paso mencionado tiene una capacidad sustancial con lo que el numero total de cables y/o tubenas que puede recibir es considerable.

Por ejemplo, en el caso de que la herramienta sea un cabezal de soldadura electrica por puntos, las lmeas de suministro de energfa que pasan a traves del paso interno de la muneca del robot comprenden dos tubenas de suministro de un fluido refrigerante, dos tubenas de retorno del fluido refrigerante, un cable para la senal de control

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de un motor electrico motriz del cabezal, un cable de alimentacion de este motor electrico, un cable multi-bus, y tres de suministro de energfa (o, como alternativa, un solo cable de alimentacion con tres cables) para la corriente de soldadura electrica.

De nuevo con referencia al ejemplo ilustrado, los ejes IV y VI estan inclinados en relacion al eje V un angulo entre aproximadamente 50° y 70°. Preferentemente, este angulo de inclinacion es de 60°. Esta eleccion de inclinacion del eje de giro V, respecto a los ejes IV y VI, permite la obtencion de una amplia zona de trabajo de la muneca del robot, y al mismo tiempo garantiza un paso simple y continuo de los cables y/o las tubenas dentro de la muneca. Como puede verse, en la condicion en la que los ejes IV, V, VI son coplanares, estos definen una configuracion Z.

De nuevo con referencia al ejemplo ilustrado, en la conexion entre el brazo 18 y el cuerpo 22 hueco se proporciona una caja para un primer grupo de motores 27 de engranajes reductores. De acuerdo con el tamano del primer cuerpo 22 hueco y su parte cilmdrica destinada a acoplarse al brazo 18 del robot, la caja para el primer motor 27 de engranajes reductores puede estar contenida totalmente en el primer cuerpo 22 hueco o incluso parcialmente en el brazo l8 del robot, pero siempre de tal manera que el primer motor 27 de engranajes reductores este incluido esencialmente dentro de los volumenes definidos por la geometna del brazo 18 y el primer cuerpo 22 hueco, con particular referencia a la mayor parte de la seccion de este brazo. En correspondencia con el segundo cuerpo 24 hueco se proporciona una caja adicional para un segundo motor 29 de engranajes reductores. Especialmente, como se ve en la figura 13, el cuerpo 24 hueco presenta externamente un asiento en su pared lateral en el que se recibe el segundo motor 29 de engranajes reductores, esencialmente orientado en paralelo al eje VI. Gracias a la conformacion del codo de los cuerpos 22 y 24 huecos, el motor 29 de engranajes reductores se encuentra espaciado de las paredes del cuerpo 22 hueco de manera que nunca interfiere con la ultima posicion angular, cualquiera que sea, asumida por el cuerpo 24 hueco con respecto al cuerpo 22 hueco. La disposicion espedfica del motor 29 de engranajes reductores descrita anteriormente permite el mantenimiento de la mayor parte transversal de la muneca dentro de un umbral limitado. Ademas, puesto que el motor 29 de engranajes reductores esta inclinado con respecto al eje V un angulo igual al angulo de inclinacion del eje VI con respecto al eje V, en este caso igual a aproximadamente 60° cuando se hace girar mediante el cuerpo 24 hueco, se limitan las fuerzas de inercia que se oponen al movimiento de giro del motor 29 de engranajes reductores.

Entre el primer cuerpo 22 hueco y el segundo cuerpo 24 hueco esta dispuesto un solo cojinete 33 de rodillos cruzados de un tipo conocido, que tiene un anillo 32 interno y esta conectado de manera ngida al primer cuerpo 22 hueco, mientras que un anillo 34 externo esta conectado de manera ngida al segundo cuerpo 24 hueco. Tambien se proporciona un solo cojinete 37 de rodillos cruzados entre el segundo cuerpo 24 hueco y el tercer cuerpo 26 hueco, con un anillo 36 externo conectado de manera ngida al segundo cuerpo 24 hueco y un anillo 38 interno conectado de manera ngida al tercer cuerpo 26 hueco.

Cada motor 27, 29 de engranajes reductores comprende un motor 28, 30, una brida 31 de acoplamiento, una caja 40 de engranajes como ya se ha indicado anteriormente, y un pinon 42, 46. Las cajas 40 de engranajes se caracterizan por una alta relacion de transmision y son, preferentemente, del tipo epicicloidal o armonico. Cada caja 40 de engranajes se acopla en uno de sus extremos a su motor 28, 30 relativo a traves de la brida 31 de acoplamiento. La brida de acoplamiento esta conectada mediante tornillos 35a al motor 28, 30 y a la caja de engranajes por medio de otros tornillos 35b.

En el otro extremo, la caja 40 de engranajes soporta el pinon 42, 46 para la transmision de movimiento, que actualmente se fija por medio de una pluralidad de tornillos 35c. El primer motor 27 de engranajes reductores que comprende el primer motor 28, la caja 40 de engranajes y un pinon 42 conico estan fijados mediante unos tornillos que hacen tope con una pared 39 de la parte inferior de la caja respectiva. Entre la pared 39 de la parte inferior de la caja y el extremo de la caja de engranajes al que esta fijado el pinon 42 conico, se interpone una brida 41 para la fijacion y el ajuste de la holgura. Durante el montaje de la muneca, el espesor del buje 41 esta adaptado con el fin de obtener el engrane correcto del par de engranajes conicos. El pinon 42 conico se engrana con los dientes internos de un engranaje 44 conico de anillo, y esto, fijandose por medio de unos tornillos (no mostrado) al anillo 34 externo del cojinete 33, que esta conectado de manera ngida al segundo cuerpo 24 hueco. El segundo motor 29 de engranajes reductores que comprende el segundo motor 30, la caja 40 de engranajes y un pinon 46 cilmdrico se inserta en la caja formada en el segundo cuerpo 24 hueco y que se fija, haciendo tope con una pared 43 de la parte inferior de dicha caja, por medio de unos tornillos. El pinon 46 cilmdrico se engrana con una rueda 48 de anillo cilmdrica que esta fijada al anillo 38 interno del cojinete 37. El movimiento de giro del motor 28 se transforma a traves de la caja 40 de engranajes y se transfiere al pinon 42 conico que hace girar el engranaje 44 conico de anillo conectado de manera ngida al anillo 34 externo del cojinete 33 a su vez fijado al segundo cuerpo 24 hueco. De esta manera, se realiza el giro del segundo cuerpo 24 hueco alrededor del eje V. Cuando se activa el segundo motor 30, el giro se transfiere a traves de la caja 40 de engranajes al pinon 46 cilmdrico. El pinon 46 cilmdrico se engrana con el cilindro 48 de rueda, que esta conectado de manera ngida al anillo 38 interno y al tercer cuerpo 26 hueco. De esta manera, se realiza el giro del tercer cuerpo 26 hueco alrededor del eje VI.

La cavidad interna de la muneca permite el paso de los cables de alimentacion y/o los conductos C del cabezal de soldadura destinados a asociarse con la brida F. Estos cables y/o conductos C estan asociados con un buje 47.

Una posible aplicacion del cabezal de soldadura de acuerdo con la invencion preve el montaje del cabezal de un

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robot del tipo conocido ilustrado en las figuras 12, 13 descrito anteriormente. De acuerdo con la tecnica anterior, este montaje se realiza con la ayuda de un sistema de union rapida y proporciona una conexion entre los cables y las tubenas de suministro pertenecientes al robot y los cables y las tubenas que pertenecen al cabezal.

Una aplicacion especialmente ventajosa adicional es la que proporciona una integracion completa del cabezal de soldadura de acuerdo con la invencion en un robot del tipo especificado anteriormente, con la eliminacion de los cables y las tubenas del cabezal y una conexion directa de los cables y las tubenas del robot a las conexiones proporcionadas en el cabezal.

La figura 14 de los dibujos adjuntos muestra una primera variante de esta solucion de un robot con el cabezal integrado. En esta figura, las partes comunes a las de la figura 12 se designan por el mismo numero de referencia.

La figura 14 muestra una realizacion en la que el cabezal de soldadura de la figura 1 esta integrado en el robot, en el que uno de los dos brazos de sujecion de electrodos esta fijo, mientras que el otro brazo esta montado de manera oscilante. En lugar de tal cabezal de soldadura con un brazo oscilante, es posible, sin embargo, proporcionar un cabezal de soldadura del tipo mostrado en la figura 9, en el que uno de los dos brazos de sujecion de electrodos es fijo y el otro brazo es deslizable linealmente, como se muestra espedficamente en la figura 17.

Como se ve en la figura 17, el robot mostrado y el robot conocido de la figura 12 tienen en comun el hecho de que a traves de toda la cadena de elementos del robot y a traves de la muneca del robot se define un paso interno continuo en el que se recibe el manojo C de cables y las tubenas de suministro. En la figura 17, se ilustra el caso en el que todos los cables y las tubenas estan contenidas dentro de una sola envoltura flexible, pero por supuesto esta caractenstica no es esencial y el manojo de cables y tubenas puede proporcionarse simplemente a lo largo de su extension de una pluralidad de abrazaderas de apriete.

En el caso de robots conocidos, y tambien en el caso espedfico del robot conocido ilustrado en las figuras 12, 13, el manojo de cables y tubenas de suministro se interrumpe en correspondencia con la brida F de conexion de la herramienta asociada con el robot. Normalmente, tal brida esta provista de una pluralidad de conexiones para la conexion de cables y tubenas dispuestos en el robot con cables y/o tubenas individuales que estan asociados con el cabezal de soldadura montado en el robot.

En contraste con esta disposicion, en el robot de las figuras 14-17 no se proporciona una rapida sustitucion del cabezal de soldadura soportado por el robot, y el cabezal de soldadura no esta provisto de cables y tubenas individuales que esten conectados a los cables y las tubenas del robot cuando el cabezal esta montado en la brida del robot. Como claramente se ve en las figuras 16, 17, en el caso del robot mostrado en estas figuras, los cables y las tubenas que pasan a traves de toda la extension del robot y la muneca hueca del robot continuan sin interrupcion por un paso formado a traves de la brida F F1 (figura 16) hasta un conector de entrada proporcionado en el transformador T electrico dispuesto dentro de la estructura del cabezal de soldadura.

Como sera evidente a partir de la descripcion siguiente, la invencion proporciona por lo tanto un solo manojo de cables que atraviesa todo el robot, la muneca del robot y alcanza el equipamiento de usuario a bordo de la herramienta, de tal manera que toda la extension del manojo de cables y tubenas esta completamente contenida dentro de la estructura del robot, dentro de la estructura de la muneca y dentro de la estructura del cabezal de soldadura.

Por lo tanto, en el caso de la aplicacion espedfica ilustrada en las figuras 14-17, el cabezal de soldadura esta completamente integrado en el robot, de modo que el robot y el cabezal de soldadura juntos forman una unica “maquina de soldadura”, sin ninguna distincion entre la parte del “robot” y la parte de la “herramienta” y sin ninguna posibilidad de una sustitucion rapida de la herramienta. Esta solucion, en comparacion con la solucion conocida a partir del documento US 8.006.586 B2, tiene la ventaja de no proporcionar ningun conector de la conexion entre los cables y las tubenas del robot y los cables y las tubenas independientes dispuestas a bordo del cabezal de soldadura y por lo tanto no comporta el inconveniente de esta solucion conocida, en la que los cables y las tubenas asociadas con el cabezal, que se extienden desde la brida del robot hacia el cabezal, estan al menos parcialmente expuestas al exterior.

Como los inventores han apreciado, esta ventaja se mejora adicionalmente proporcionando la carcasa 105 externa del cabezal de soldadura que forma una prolongacion del cuerpo del robot y que oculta completamente el tramo de cables y tubenas que se extienden mas alla de la brida del robot.

La figura 15 muestra una aplicacion adicional de la invencion en la que el robot 10 tiene una estructura esencialmente identica a la del robot de la figura 14, pero esta montado en la posicion invertida, con la estructura 12 base fijada a un “techo” 13 (un bastidor de sobrecarga) de una planta industrial.

La figura 16 muestra el robot de la figura 14 con el cabezal de soldadura desmontado y destacado, como en el robot de acuerdo con la invencion, el manojo de cables y tubenas C que sale a traves de un abertura F1 central de la brida F del robot y continuando directamente hasta los conectores R que se conectan directamente a los conectores electricos y los acoplamientos hidraulicos proporcionados dentro del cabezal de soldadura. Por lo tanto, el manojo C va desde la base del robot hasta el equipamiento dentro del cabezal de soldadura permaneciendo completamente

oculto dentro de la estructura del robot y dentro de la carcasa 105 del cabezal 100 de soldadura sin ninguna parte expuesta, incluso en el tramo final entre la brida F del robot y el equipamiento dentro del cabezal de soldadura, y sin ninguna interrupcion o conexion de cables o tubenas en la brida del robot. Esta disposicion tambien es claramente visible, como ya se ha descrito anteriormente, en la figura 17, que se refiere a modo de ejemplo al caso de un 5 cabezal de soldadura del tipo de electrodo deslizante, entendiendose que tambien puede aplicarse inmediatamente al caso de un cabezal de soldadura con brazo oscilante.

Por supuesto, sin perjuicio al principio de la invencion, los detalles de construccion y las realizaciones pueden variar ampliamente con respecto a lo que se ha descrito e ilustrado puramente a modo de ejemplo, sin alejarse del alcance de la presente invencion como se define en las reivindicaciones adjuntas.

10 Especialmente, como se ha senalado de manera repetida, el cabezal de soldadura de acuerdo con la invencion puede usarse en cualquier tipo de robot, las aplicaciones ilustradas en el presente documento se proporcionan unicamente a modo de un ejemplo preferido.

Claims (2)

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   REIVINDICACIONES

   1. Cabezal de soldadura electrica por puntos para un robot industrial multiaxial, que comprende:

   - una estructura (110) de soporte con una parte de extremo para su acoplamiento a la muneca (20) de robot,

   - un par de electrodos (101, 102) de soldadura portados por los brazos (103, 104) de sujecion de electrodos respectivos montados en dicha estructura (110) de soporte,

   - en el que al menos uno de dichos brazos (103) de sujecion de electrodos esta montado de manera movil en la estructura (110) de soporte del cabezal (100) entre una posicion abierta y una posicion cerrada,

   - un accionador (116) para accionar dicho brazo (103) movil montado en dicha estructura (110) de soporte y

   - un transformador (T) electrico para la aplicacion de la tension de soldadura electrica a los electrodos (101, 102) de soldadura, que tiene una caja con una pared (121) trasera orientada hacia dicha parte de extremo trasera de acoplamiento a la muneca del robot, una pared (120) delantera opuesta a la pared trasera, dos paredes (122) laterales paralelas a un plano general de los brazos (103, 104) de sujecion de electrodos y dos paredes (123, 124) de extremo, comprendiendo ademas dicho transformador un conector (D1) electrico para la conexion del cable de alimentacion del cabezal de soldadura, y dos polos (118, 119) de salida del transformador (T), conectados electricamente a los dos brazos (103, 104) de sujecion de electrodos,

   estando dicho cabezal de soldadura caracterizado porque la estructura del cabezal de soldadura esta completamente cubierta por una carcasa (105) que consiste en dos medios armazones (105a, 105b) laterales acoplados entre sf, que tiene unas paredes principales paralelas al plano general de los dos brazos de sujecion de electrodos, teniendo dicha carcasa una abertura trasera para la conexion de la estructura de soporte del cabezal (100) de soldadura a una brida (F) soportada por la muneca del robot y una abertura delantera desde la que sobresalen los dos brazos (103, 104) de sujecion de electrodos del cabezal (100) de soldadura, porque la estructura (110) de soporte del cabezal de soldadura comprende una horquilla (108) y dos placas (111) planas de soporte paralelas y separadas entre sf, estando dichas placas (111) planas de soporte conectadas de manera ngida entre sf y siendo paralelas al plano general de los dos brazos (103, 104) de sujecion de electrodos, montandose dichos brazos de sujecion de electrodos, dicho transformador (T) y dicho accionador entre dichas placas (111) de soporte,

   porque dichas placas (111) de soporte estan fijadas a la parte trasera de la horquilla (108) para el acoplamiento a la brida (F) soportada por la muneca del robot, teniendo la horquilla (108) una configuracion en forma de U, con dos alas (109) fijadas respectivamente a las dos placas (111) de soporte y a una pared (107) trasera para el acoplamiento a dicha brida (F), y

   porque dicha pared (107) trasera de dicha horquilla (108) tiene una configuracion en forma de U.
2. 2. Robot industrial multiaxial, que comprende:

   - una estructura (12) base,

   - una muneca (20) de robot articulada, y

   - una cadena de elementos (13, 14, 16, 18) de robot articulados entre sf que conecta dicha estructura (12) base a dicha muneca (20) de robot,

   - en el que dicha muneca (20) de robot termina con una brida (F) para el acoplamiento de un cabezal (100) de soldadura electrica por puntos, que necesita un suministro de energfa y/o un suministro de fluido,

   - en el que a traves de dicha cadena de elementos (12, 13, 14, 16, 18) de robot articulados entre sf y a traves de dicha muneca (20) de robot se define un paso interno continuo en el que se reciben uno o mas cables y/o tubenas para dicho suministro de energfa y/o dicho suministro de fluido a la herramienta (100),

   en el que dicho robot comprende un cabezal de soldadura de acuerdo con la reivindicacion 1, y en el que dichos cables y/o tubenas (C) continuan sin interrupcion en un paso (F1) formado a traves de dicha brida (F) y hasta dicho cabezal (100) de soldadura, por lo que dichos cables y/o tubenas estan dispuestos completamente en el interior del robot y en el interior del cabezal de soldadura, sin la necesidad de tender cables o tubenas independientes para el cabezal (100) conectados a los cables y las tubenas del robot en correspondencia con dicha brida (F).