ES2629037A1

ES2629037A1 - Robot industrial multi-ejes

Info

Publication number: ES2629037A1
Application number: ES201531337A
Authority: ES
Inventors: David Ortega Muñoz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2017-08-07
Anticipated expiration: 2035-09-18
Also published as: ES2629037B1

Abstract

Robot industrial multi-ejes que comprende una cadena de elementos unidos entre sí por medio de unas articulaciones móviles accionadas y movidas por al menos un dispositivo de control, la cadena de elementos se extiende desde una estructura base hasta una herramienta requerida en una estación de trabajo, donde, la cadena de elementos comprende un segmento de brazo posicionador que incluye a la estructura base, y al menos un segmento de brazo manipulador que incluye en su extremo libre a la herramienta, el segmento de brazo posicionador aproxima al segmento de brazo manipulador a la estación de trabajo.

Description

ROBOT INDUSTRIAL MULTI-EJES

DESCRIPCIÓN

OBJETO DE LA INVENCIÓN 5

La presente invención se refiere a robot industrial multi-ejes, aplicable a la línea de montaje automatizada de cualquier tipo de industria, por ejemplo, del sector automovilístico, del mueble, etc. Específicamente, con un robot industrial que permite mejorar y aumentar el alcance de los existentes, así como, su productividad. 10

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente, los robots industriales comercializados poseen de 2 a X ejes, dependiendo del proveedor y la tarea a la que está destinado. Por ello, existe una gran diversidad de equipos 15 con una capacidad y flexibilidad de trabajo elevada.

Sin embargo, los robots industriales existentes presentan limitantes en cuanto a que su alcance sea óptimo para cualquier orientación y disposición de sus ejes, reduciéndose su campo óptimo de trabajo en un porcentaje apreciable. Por ejemplo, para los robots 20 conocidos de 4 ejes, digamos, un robot paletizador, de los que comprenden una estructura base giratoria, un brazo, un antebrazo y una muñeca con una herramienta de trabajo, articulados entre sí por medio de articulaciones móviles del tipo rotacional, como se aprecia en la figura 1, existen zonas (R) de operatividad reducida donde el robot puede alcanzarlas en mayor o menor medida pero su herramienta no puede tomar todas las posiciones y 25 orientaciones para realizar su trabajo, y una zona central de operatividad plena (P). La disposición y reducción de operatividad de las zonas dependerá del diseño del robot.

Esta limitación hace necesario adaptar la estación de trabajo incorporando elementos mecánicos adicionales para recuperar el porcentaje de operatividad perdido, los cuales, han 30 de diseñarse específicos para cada proceso y para cada actividad. El empleo de dichos elementos mecánicos encarecen considerablemente las instalaciones industriales por el elevado costo de la innovación que requiere llevar a cabo esta adaptación.

Entonces, se requiere diseñar, de forma sencilla y económica, un robot industrial multi-ejes 35 que logre dar solución a los inconvenientes o desventajas anteriormente descritos. Por parte

del solicitante, se desconoce la existencia de un robot industrial multi-ejes que muestre unas características semejantes a las que presenta la invención que aquí se preconiza.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

5

La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma.

El objeto de la invención es un robot industrial multi-ejes con máxima operatividad en su 10 rango de trabajo, e incluso, con un aumento de su alcance. El problema técnico a resolver es que la herramienta a emplear, acoplada al robot, pueda ser posicionada y orientada adecuadamente para realizar eficientemente su labor, es decir, que dicha herramienta tenga operatividad plena independientemente de la zona dentro de la estación de trabajo en la que se requiera disponer. 15

Una ventaja de la invención en relación con la reivindicación 1 es que cumple sobradamente el objeto de la invención, pues la configuración de la cadena de elementos articulados entre sí que conforma al robot con un primer segmento de brazo posicionador y al menos un segundo segmento de brazo manipulador con la herramienta permite, en un primer 20 momento, aproximar los segmentos de brazos manipuladores a la estación de trabajo mediante el accionamiento de las articulaciones móviles del segmento de brazo posicionador, y luego, llevar a cabo el posicionamiento y orientación de la herramienta mediante el accionamiento de las articulaciones móviles del segmento de brazo manipulador. 25

Así, se logra ampliar considerablemente el rango de alcance y operatividad del robot, pudiendo trabajar en cada punto de dicho rango con cualquier ángulo y posición, con vistas a disponer la herramienta de la forma requerida para realizar eficientemente su labor en cualquiera de las zonas que conforman la estación de trabajo. En otras palabras, el 30 segmento de brazo posicionador logra situar al segmento de brazo manipulador en posiciones que por sí solo sería incapaz de alcanzar, permitiendo que este último pueda disponer la herramienta en cualquier ángulo y posición que se precise para llevar a cabo lo mejor posible la labor a que esta destinada.

Así mismo, gracias al acercamiento previo de las herramientas a la estación de trabajo, se requieren segmentos de brazos manipuladores más cortos, los cuales, resultan más fáciles de controlar. Además, no se requieren emplear elementos mecánicos adicionales, abaratándose los costes de la instalación y eliminando obstáculos en las zonas de la estación de trabajo. 5

Otra ventaja en relación con la reivindicación 2 es que se permite realizar varias operaciones en paralelo sobre la misma pieza situada en la estación de trabajo.

Otra ventaja en relación con la reivindicación 3 es que se dota al segmento de brazo 10 manipulador con un número de ejes necesarios para posicionar la herramienta en el ángulo y la posición que se precise para llevar a cabo su labor.

Otra ventaja en relación con la reivindicación 4 es que se dota al segmento de brazo posicionador con un número de ejes necesarios para llevar a cabo una primera realización 15 de la aproximación del segmento de brazo manipulador a la estación de trabajo.

Otra ventaja en relación con la reivindicación 5 es que se dota al segmento de brazo posicionador con una base móvil y autónoma, capaz de desplazar el robot por toda la estación de trabajo e instalación. 20

Otra ventaja en relación con la reivindicación 6 es que se logra llevar a cabo una segunda realización de la aproximación del segmento de brazo manipulador a la estación de trabajo, empleándose una estructura base más robusta que permite diseñar el robot con un mayor número de segmentos de brazos manipuladores. 25

Otra ventaja en relación con las reivindicaciones 7 y 8 es que el segmento de brazo manipulador pueda ser empleado tanto para ser acoplado al extremo de un segmento de brazo posicionador, según la presente invención, como al extremo adaptado de un robot ya conocido, por ejemplo, uno robot paletizador, robot oruga o grúa robot. Además, que puedan 30 ser acoplado tantos segmentos de brazo manipuladores como sean necesarios, siempre que se respete la capacidad de carga del segmento de brazo posicionador o del robot paletizador, robot oruga o grúa robot conocido según sea el caso.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS 35

Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente y nunca limitativas de la invención.

La figura 1 representa un esquema explicativo de las limitaciones del alcance y operatividad de los robots industriales conocidos. 5

La figura 2 representa una vista esquemática en perspectiva parcialmente explosionada de una primera realización de la invención.

La figura 3 representa una vista esquemática en perspectiva de una grúa robot tipo pórtico, 10 según una segunda realización de la invención.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a robot industrial 15 multi-ejes, aplicable, por ejemplo, a la línea de montaje automatizada de cualquier tipo de industria.

Como se muestra en las figuras 2 y 3, el robot industrial multi-ejes comprende una cadena de elementos (1) unidos entre sí por medio de unas articulaciones móviles (2) accionadas y 20 movidas por al menos un dispositivo de control (no mostrado en las figuras).

Por su parte, la cadena de elementos (1) se extiende desde una estructura base (3) hasta una herramienta (4) requerida en una estación de trabajo (no mostrada en las figuras).

25

Así mismo, la cadena de elementos (1) comprende un segmento de brazo posicionador (1.1) que incluye a la estructura base (3), y al menos un segmento de brazo manipulador (1.2) que incluye en su extremo libre a la herramienta (4).

En una primera realización mostrada en la figura 2, las articulaciones móviles (2) 30 correspondientes al segmento de brazo posicionador (1.1) son rotacionales, dotando a dicho segmento de brazo posicionador (1.1) con cuatro ejes. De forma similar a los robots paletizador conocidos.

Adicionalmente, la estructura base (3) del segmento de brazo posicionador (1.1) puede estar 35 montada sobre un tractor oruga (no mostrado en las figuras), de forma similar a los robots

orugas conocidos, u otro medio de transporte, que constituya una base móvil y autónoma, capaz de desplazar el robot por toda la estación de trabajo e instalación.

En una segunda realización mostrada en la figura 3, la articulación móvil (2) del segmento de brazo posicionador (1.1) es una articulación lineal, constituyendo la estructura base (3) 5 una grúa de tipo pórtico o suspendida de unas guías o carriles elevados. De forma similar a las grúas robots conocidas.

En cualquier caso, se busca aproximar, a través del segmento de brazo posicionador (1.1), el segmento de brazo manipulador (1.2) a la estación de trabajo, por ejemplo, posicionado 10 encima de esta última.

Por su parte, se prefiere que las articulaciones móviles (2) correspondientes al segmento de brazo manipulador (1.2) sean rotacionales, dotando a dicho segmento de brazo manipulador (1.2), por ejemplo, con siete ejes. 15

Así, el segmento de brazo manipulador (1.2), sostenido en una posición próxima a la estación de trabajo por el segmento de brazo posicionador (1.1), puede disponer la herramienta (4) en el ángulo y la posición que precisa para llevar a cabo su labor.

20

Por otro lado, se prefiere que el segmento de brazo posicionador (1.1) comprenda una placa de sujeción (5) conectable a una placa de ensamblaje (6) dispuesta en el segmento de brazo manipulador (1.2). Preferiblemente, ambas placas (5, 6) pueden comprender conexiones (7) hidráulicas o neumáticas, eléctricas y electrónicas mutuas, necesarias para el accionamiento de las articulaciones móviles (2) de dicho segmento de brazo manipulador 25 (1.2).

Así, se logra contar con una unión amovible entre el segmento de brazo posicionador (1.1) y el segmento de brazo manipulador (1.2). Pudiendo este último igualmente ser acoplado al extremo adaptado de un robot paletizador, un robot oruga o una grúa robot de los conocidos 30 para llevar a cabo su aproximación a la estación de trabajo.

Aunque en las figuras se ha representado completamente un solo segmento de brazo manipulador (1.2), el robot puede estar dotado de dos segmentos de brazo manipuladores (1.2) con herramientas (4) (en la figura 2 se muestra incompleto el segmento de brazo 35 manipulador (1.2) más lejano para simplificarla). Incluso, si son múltiples las tareas que

pueden realizarse de forma simultanea sobre la misma pieza (no mostrada en las figuras) situada en la estación de trabajo, se prefiere que el robot comprenda múltiples segmentos de brazo manipuladores (1.2) con las respectivas herramientas (4) adecuadas para realizar cada una de dichas tareas sobre la pieza.

5

Para ello, la placa de sujeción (5) se diseña con mayores dimensiones, con vistas a que, sobre ella, puedan fijarse varias placas de ensamblaje (6) de sendos segmentos de brazo manipuladores (1.2). Evidentemente, la cantidad de segmentos de brazo manipuladores (1.2) quedará limitada por las capacidad de carga del segmento de brazo posicionador (1.1). En el caso de utilizar una grúa de tipo pórtico como estructura base (3), véase figura 3, la 10 capacidad de carga del segmento de brazo posicionador (1.1) se ve incrementada, resultando más sencilla la instalación de varios segmentos de brazo manipuladores (1.2), por ejemplo, fijados a sendas placas de sujeción (5) colocadas a ambos lados del puente de la grúa robot, pudiendo ser móviles las placas de sujeción (5) a lo largo de dicho puente, agilizando los movimientos de aproximación de los segmentos de brazo manipuladores (1.2) 15 a la estación de trabajo.

Por otro lado, el dispositivo de control (PC o controlador lógico programable) del robot puede materializarse en uno o varios controladores (no mostrados en las figuras). Es decir, el accionamiento de las articulaciones móviles (2) de la cadena de elementos (1) que 20 conforman los segmentos de brazo (1.1, 1.2), así como, las que los unen a la estructura base (3) y a la herramienta (4) respectivamente, puede ser comandado por varios controladores de forma independiente, o empleando un único controlador que asume el correcto desarrollo de la programación de todos y cada uno de los ejes del robot.

25

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Robot industrial multi-ejes que comprende una cadena de elementos (1) unidos entre sí por medio de unas articulaciones móviles (2) accionadas y movidas por al menos un dispositivo de control, la cadena de elementos (1) se extiende desde una estructura base (3) hasta una herramienta (4) requerida en una estación de trabajo, caracterizado por que la 5 cadena de elementos (1) comprende un segmento de brazo posicionador (1.1) que incluye a la estructura base (3), y al menos un segmento de brazo manipulador (1.2) que incluye en su extremo libre a la herramienta (4), el segmento de brazo posicionador (1.1) aproxima al segmento de brazo manipulador (1.2) a la estación de trabajo.

10
2.-Robot según la reivindicación 1, que comprende dos segmentos de brazo manipulador (1.2).
3.-Robot según la reivindicación 1, en el que las articulaciones móviles (2) del segmento de brazo manipulador (1.2) son rotacionales, dotando a dicho segmento de brazo manipulador 15 (1.2) con siete ejes.
4.-Robot según la reivindicación 1, en el que las articulaciones móviles (2) del segmento de brazo posicionador (1.1) son rotacionales, dotando a dicho segmento de brazo posicionador (1.1) con cuatro ejes. 20
5.-Robot según las reivindicaciones 1 ó 4, en el que la estructura base (3) está montada sobre un tractor oruga.
6.-Robot según la reivindicación 1, en el que la articulación móvil (2) del segmento de brazo 25 posicionador (1.1) es una articulación lineal, constituyendo la estructura base (3) una grúa de tipo pórtico o suspendida.
7.-Robot según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segmento de brazo posicionador (1.1) comprende una placa de sujeción (5) conectable a una placa de 30 ensamblaje (6) dispuesta en el segmento de brazo manipulador (1.2).
8.-Robot según la reivindicación 7, en el que la placa se sujeción (5) y la placa de ensamble (6) comprenden conexiones (7) hidráulicas o neumáticas, eléctricas y electrónicas mutuas.