ES2945880T3 - Brazo de robot articulado - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un brazo robótico articulado (1) que comprende una pluralidad de cilindros trapezoidales troncocónicos (2) dispuestos en sucesión alrededor de un elemento de sujeción interno (4), estando configurado cada cilindro trapezoidal troncocónico (2) para pivotar alrededor del elemento de sujeción interno. (4), teniendo el miembro de sujeción interno (4) medios de control angular para controlar la rotación de cada cilindro trapezoidal truncado (2). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Brazo de robot articulado
La presente invención se refiere a un brazo de robot articulado.
Los robots industriales se usan para realizar una gama muy grande de tareas industriales, de manera rápida y con precisión.
Tradicionalmente, las articulaciones de los brazos de robots industriales presentan varios segmentos pivotantes unos con respecto a otros.
Cada conexión de pivote presenta una motorización independiente. Lo más frecuentemente, los motores de los pivotes de los brazos de robot están alimentados por conexiones eléctricas o neumáticas posicionadas en el exterior del brazo de robot. Estas conexiones obstaculizan las rotaciones del brazo de robot y aumentan el volumen ocupado y los riesgos de colisión con el entorno exterior.
Los documentos CA2807287 y CA2773839 forman parte del estado de la técnica.
Por consiguiente, la presente invención tiene como objetivo proponer un brazo de robot articulado que presente un volumen ocupado reducido y que pueda realizar desplazamientos que cubran un gran ángulo sólido.
Según una definición general, la invención se refiere a un brazo de robot articulado según la reivindicación 1.
Se precisa que, en el presente documento, por tronco de cilindro trapezoidal se entiende una porción de cilindro con, al menos, una sección circular inclinada con respecto al eje de revolución del cilindro.
La rotación de los troncos de cilindro trapezoidales permite al brazo de robot describir trayectorias complejas en el espacio y cubrir un gran ángulo sólido. Además, los medios de control angular, asociados a los troncos de cilindro trapezoidales, permiten al brazo de robot realizar desplazamientos precisos. Además, de manera ventajosa, el elemento interno de sujeción y los medios de control angular están posicionados en los troncos de cilindro. Por tanto, el brazo de robot según la invención presenta un volumen ocupado reducido y puede realizar desplazamientos que cubren un gran ángulo sólido.
El elemento interno de sujeción puede comprender un cable conectado a medios de tensión del cable. La tensión del cable puede permitir ejercer un esfuerzo de compresión sobre el brazo de robot.
Por tanto, el cable puede permitir pretensar el brazo de robot, para mantener los troncos de cilindro trapezoidales en contacto, por ejemplo, durante el transporte de una carga.
Los medios de control angular pueden comprender al menos una rueda dentada adaptada para actuar conjuntamente con una corona dentada posicionada en un tronco de cilindro trapezoidal correspondiente.
El uso de una rueda dentada y de una corona dentada permite controlar con precisión la rotación de cada tronco de cilindro trapezoidal.
Los medios de control angular pueden comprender al menos un motor que presenta un estator conectado al elemento interno de sujeción y un rotor configurado para accionar en rotación la rueda dentada.
La conexión del estator del motor al elemento interno de sujeción permite ventajosamente que las conexiones del motor se dirijan al interior del brazo de robot. Esta disposición técnica permite reducir el volumen ocupado del brazo de robot y permite que el brazo de robot se mueva sin verse obstaculizado por conexiones exteriores.
Según una disposición particular, el rotor puede presentar un tornillo sin fin configurado para accionar en rotación la rueda dentada.
El tornillo sin fin permite controlar con precisión la rotación del tronco de cilindro trapezoidal al que está asociado. Además, la irreversibilidad de la conexión entre el tornillo sin fin y la rueda dentada permite garantizar la sujeción en posición del brazo de robot. Por tanto, esta disposición puede permitir aumentar la seguridad del brazo de robot. Según otra disposición, el rotor puede estar conectado a un dispositivo de reducción de engranajes configurado para accionar en rotación la rueda dentada.
El elemento interno de sujeción puede comprender una pluralidad de segmentos articulados unos con respecto a otros.
Además, el elemento interno de sujeción puede comprender varias juntas de cardán posicionadas cada una entre dos segmentos para permitir la articulación de los segmentos unos con respecto a otros.
El brazo de robot puede comprender medios de rodamiento posicionados entre cada tronco de cilindro trapezoidal, para permitir la rotación de los troncos de cilindro trapezoidales unos con respecto a otros.
Según una disposición particular, los medios de rodamiento pueden comprender al menos una bola.
Según una disposición particular, los medios de rodamiento pueden comprender al menos un rodillo cilíndrico. El brazo de robot puede comprender al menos un dispositivo de medición de esfuerzo conectado al cable, configurado para medir un esfuerzo mecánico aplicado al cable.
El dispositivo de medición de esfuerzo puede permitir optimizar el control del brazo de robot y aumentar su seguridad. Según una disposición particular, la rueda dentada y la corona dentada pueden presentar, cada una, un dentado recto. Según una disposición particular, la rueda dentada y la corona dentada pueden presentar, cada una, un dentado cónico.
Según una disposición particular, el brazo de robot puede comprender un número par de troncos de cilindro.
Para una correcta comprensión, la invención se describe haciendo referencia a los dibujos adjuntos que representan, a modo de ejemplo no limitativo, una forma de realización de un brazo de robot según la misma.
- la figura 1 es una vista de frente de un brazo de robot según la invención;
- la figura 2 es una vista en sección parcial, en perspectiva, de un brazo de robot según la invención;
- la figura 3 es una vista en sección, de frente, de un brazo de robot según la invención;
- La figura 4 es una vista de frente de un brazo de robot según la invención, que define un codo.
La invención se refiere a un brazo 1 de robot articulado, representado en las figuras 1 a 4.
El brazo 1 de robot comprende esencialmente una pluralidad de troncos 2 de cilindro trapezoidales dispuestos en serie alrededor de un elemento 4 interno de sujeción. Según la realización presentada en este caso, el brazo 1 de robot comprende un número par de troncos 2 de cilindro trapezoidales. Cada tronco 2 de cilindro trapezoidal está configurado para pivotar alrededor del elemento 4 interno de sujeción. El elemento 4 interno de sujeción presenta medios de control angular que permiten controlar la rotación de cada tronco 2 de cilindro trapezoidal.
Cada tronco 2 de cilindro trapezoidal presenta dos secciones 21 circulares conectadas entre sí mediante una pared 22.
La pared 22 presenta una altura 23 pequeña y una altura 24 grande. La altura 24 grande presenta una dimensión superior a la dimensión de la altura 23 pequeña.
Además, según la realización presentada en este caso, los troncos 2 de cilindro trapezoidales presentan una geometría de trapecio rectángulo. Por tanto, una de las dos secciones 21 circulares de cada tronco 2 de cilindro trapezoidal, es sustancialmente perpendicular a la pared 22.
Según la realización presentada en este caso, los troncos 2 de cilindro trapezoidales están posicionados de dos en dos, de manera que sus secciones 21 circulares sustancialmente perpendiculares a una pared 22 correspondiente están yuxtapuestas entre sí.
Cada tronco 2 de cilindro trapezoidal presenta una corona 28 dentada posicionada contra la pared 22, en el interior del tronco 2 de cilindro trapezoidal.
Según la realización presentada en este caso, la corona 28 dentada presenta un dentado recto.
Cada tronco 2 de cilindro trapezoidal puede estar realizado, por ejemplo, de un metal moldeado y después mecanizado.
Además, tal como puede observarse en las figuras 2 y 3, un tronco 3 de cilindro de extremo está posicionado en cada extremo del brazo 1 de robot. Los troncos 3 de cilindro de extremo comprenden un núcleo 25 central conectado a una pared 32 exterior por cuatro nervaduras 26. El núcleo 25 central presenta un escariado 27. El núcleo 25 central presenta un primer extremo sustancialmente plano, destinado a servir de tope para una arandela 63 y una tuerca 62 que se presentarán posteriormente. Un segundo extremo del núcleo central presenta una chapa configurada para recibir un travesaño para formar una junta 42 de cardán con el elemento 4 de sujeción interno.
En uso, uno de los troncos 3 de cilindro de extremo puede estar dotado de una herramienta, tal como, por ejemplo, una pinza, un dispositivo de soldadura, de mecanizado o de recorte.
Haciendo referencia a las figuras 2 y 3, cada sección 21 circular puede presentar una garganta 29.
Según el ejemplo presentado en este caso, la garganta 29 está diseñada para recibir bolas 5. No obstante, según otra realización, la garganta 29 puede alojar, por ejemplo, rodillos.
Tal como puede observarse en las figuras 2 y 3, cada bola 5 está en la superficie de contacto entre dos gargantas 29, definiendo de ese modo un rodamiento entre dos troncos 2 de cilindro trapezoidales. Dicho de otro modo, las bolas 5 permiten que los troncos 2 de cilindro trapezoidales pivoten unos con respecto a otros.
El brazo 1 de robot también comprende un elemento 4 interno de sujeción, visible en las figuras 2 y 3.
Según la realización presentada en este caso, el elemento 4 interno de sujeción comprende una pluralidad de segmentos 41 conectados de dos en dos mediante juntas 42 de cardán.
Además, cada extremo del elemento 4 interno de sujeción está conectado mediante una junta 42 de cardán al núcleo 25 central de un tronco 3 de cilindro de extremo correspondiente.
Tal como puede observarse en las figuras 2 y 3, un cable 6 atraviesa el elemento 4 interno de sujeción y los escariados 27 de los troncos 3 de cilindro de extremo.
Según la realización presentada en este caso, el cable 6 puede estar realizado, por ejemplo, de acero. Además, el cable 6 puede estar dimensionado para romperse al ejercerse un esfuerzo mecánico predeterminado.
Además, tal como se representa en la figura 3, cada uno de los dos extremos del cable 6 está dotado de un tambor 61 tensor posicionado en el escariado 27. El tambor 61 tensor está asociado a una tuerca 62 y una arandela 63 posicionada haciendo tope sobre el primer extremo del núcleo 25 central. Tal como se desarrollará a continuación, la tuerca 62 y el tambor 61 tensor permiten ajustar la tensión del cable 6.
Un dispositivo de medición de esfuerzos (no representado) está conectado al cable 6.
Los medios de posicionamiento angular comprenden concretamente motores 8 visibles en las figuras 2 y 3.
El estator 81 de cada motor 8 está fijado a uno de los segmentos 41 del elemento 4 interno de sujeción.
Según la realización presentada en este caso, el rotor 82 de cada motor 8 está conectado a un tornillo 85 sin fin. El tornillo 85 sin fin está configurado para accionar en rotación una rueda 86 dentada. La rueda 86 dentada está engranada en la corona 28 dentada de un tronco 2 de cilindro trapezoidal correspondiente, para controlar la rotación del tronco 2 de cilindro trapezoidal.
Según la realización presentada en este caso, la rueda 86 dentada presenta dos etapas, una primera etapa con dentado recto diseñado para engranarse con la corona 28 dentada, y una segunda etapa con dentado helicoidal diseñada para engranarse con el tornillo 85 sin fin.
Las figuras 1 a 4 permiten apreciar el funcionamiento del brazo 1 de robot.
En uso, se ajusta la tensión del cable 6 para pretensar el brazo 1 de robot, para mantener los troncos 2 de cilindro trapezoidales en contacto unos con otros, por ejemplo, durante el transporte de cargas pesadas.
Se precisa que la presente descripción parte de una situación en la que el brazo 1 de robot está en una posición sustancialmente rectilínea presentada en la figura 1.
En posición sustancialmente rectilínea, los troncos de cilindro trapezoidales están orientados de manera que la altura 23 pequeña de cada tronco 2 de cilindro trapezoidal está yuxtapuesta a la altura 24 grande del tronco 2 de cilindro trapezoidal adyacente.
La puesta en marcha de un motor 8 permite la rotación de un tronco 2 de cilindro trapezoidal correspondiente. De una manera particularmente ventajosa, la conexión entre el tornillo 85 sin fin, la rueda 86 dentada y la corona 28 dentada permite controlar con precisión la rotación de cada tronco 2 de cilindro trapezoidal. Además, la conexión entre el tornillo 85 sin fin y la rueda 86 dentada permite garantizar el bloqueo en posición de cada tronco 2 de cilindro trapezoidal.
Los motores 8 permiten controlar de manera independiente la rotación de los troncos 2 de cilindro trapezoidales, lo cual permite al brazo 1 de robot de cubrir un gran ángulo sólido. Por tanto, el paso del brazo 1 de robot de una posición sustancialmente rectilínea representada en la figura 1 a una posición sustancialmente en codo representada en la figura 4, necesita la rotación de determinados troncos 2 de cilindro trapezoidales. En la posición representada en la figura 4, los troncos 2 de cilindro trapezoidales están orientados de manera que las alturas 23 pequeñas de los troncos 2 de cilindro trapezoidales adyacentes están yuxtapuestas entre sí.
Por tanto, la invención propone un brazo 1 de robot que presenta un volumen ocupado reducido y que puede realizar desplazamientos que cubren un gran ángulo sólido.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Brazo (1) de robot articulado caracterizado porque comprende una pluralidad de troncos (2) de cilindro trapezoidales dispuestos en serie alrededor de un elemento (4) interno de sujeción, estando cada tronco (2) de cilindro trapezoidal configurado para pivotar alrededor del elemento (4) interno de sujeción, presentando el elemento (4) interno de sujeción medios de control angular que comprenden motores (8) que permiten controlar de manera independiente la rotación de cada tronco (2) de cilindro trapezoidal.
2. Brazo (1) de robot según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento (4) interno de sujeción comprende un cable (6) conectado a medios de tensión del cable (6), permitiendo la tensión del cable (6) ejercer un esfuerzo de compresión sobre el brazo (1) de robot.
3. Brazo (1) de robot según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los medios de control angular comprenden al menos una rueda (86) dentada adaptada para actuar conjuntamente con una corona (28) dentada posicionada en un tronco (2) de cilindro trapezoidal correspondiente.
4. Brazo (1) de robot según la reivindicación 3, caracterizado porque los medios de control angular comprenden al menos un motor (8) que presenta un estator (81) conectado al elemento (4) interno de sujeción y un rotor (82) configurado para accionar en rotación la rueda (86) dentada.
5. Brazo (1) de robot según la reivindicación 4, caracterizado porque el rotor (82) presenta un tornillo (85) sin fin configurado para accionar en rotación la rueda (86) dentada.
6. Brazo (1) de robot según la reivindicación 4, caracterizado porque el rotor (82) está conectado a dispositivo de reducción de engranajes configurado para accionar en rotación la rueda (86) dentada.
7. Brazo (1) de robot según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el elemento (4) interno de sujeción comprende una pluralidad de segmentos (41) articulados unos con respecto a otros.
8. Brazo (1) de robot según la reivindicación 7, caracterizado porque el elemento (4) interno de sujeción comprende varias juntas (42) de cardán posicionadas cada una entre dos segmentos (41) para permitir la articulación de los segmentos (41) unos con respecto a otros.
9. Brazo (1) de robot según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque comprende medios de rodamiento posicionados entre cada tronco (2) de cilindro trapezoidal, para permitir la rotación de los troncos de cilindro trapezoidales unos con respecto a otros.
10. Brazo (1) de robot según la reivindicación 9, caracterizado porque los medios de rodamiento comprenden al menos una bola (5).
11. Brazo (1) de robot según la reivindicación 9, caracterizado porque los medios de rodamiento comprenden al menos un rodillo cilíndrico.
12. Brazo (1) de robot según una de las reivindicaciones 2 a 11, caracterizado porque comprende al menos un dispositivo de medición de esfuerzo conectado al cable (6) configurado para medir un esfuerzo mecánico aplicado al cable.
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