ES2950037T3 - Instalación de fundición metalúrgica - Google Patents

Abstract

Instalación de fundición metalúrgica que comprende un robot (20), en donde dicho robot (20) comprende una herramienta de manipulación acoplada a un brazo del robot mediante un elemento de acoplamiento, comprendiendo dicho elemento de acoplamiento, - una interfaz de herramienta (2) acoplada rígidamente a la herramienta de manipulación y - una interfaz de robot (1) acoplada rígidamente al brazo del robot, en la que i. la conformidad del elemento de acoplamiento se puede controlar de manera que tras la aplicación de una carga sobre la interfaz de herramienta (2), la interfaz de herramienta (2) se puede mover con respecto a la interfaz de robot (1), mediante traslación y/o rotación alrededor uno o más de un primer, segundo y tercer eje espacial ortogonal X1, X2, X3 y ii. el elemento de acoplamiento es elástico porque al liberarse la carga, la interfaz de herramienta (2) vuelve a una posición de reinicio con respecto a la interfaz de robot (1) correspondiente a una distancia de reinicio Dr que separa la interfaz de herramienta (2) y la interfaz de robot (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Instalación de fundición metalúrgica

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una instalación de fundición metalúrgica. La instalación de fundición metalúrgica comprende un robot y una herramienta de manejo acoplados a un brazo del robot mediante un elemento de acoplamiento.

Descripción de la técnica anterior

Un número creciente de tareas en la industria metalúrgica se realizan por robots. No obstante, algunas tareas todavía se realizan por operadores humanos porque requieren una precisión y una destreza más allá de las capacidades de los robots metalúrgicos actuales. No obstante, este es un trabajo duro. El manejo de pesos pesados bajo la presión del tiempo, a altas temperaturas y que requieren fuerza puede ser perjudicial para la salud de los trabajadores humanos. Además, se pueden cometer errores humanos bajo tales condiciones estresantes. En otras industrias distintas a la industria metalúrgica, se han usado elementos de acoplamiento flexibles que acoplan el brazo de un robot a una herramienta de manejo. Cuando la posición del extremo de la herramienta de brazo se debe ajustar con precisión más allá de la precisión del brazo del robot, tal elemento de acoplamiento flexible puede compensar la mala colocación relativa menor o la desalineación entre la herramienta de manejo y el elemento a ser manejado por el robot.

El documento US 2017/0045106 describe un elemento de acoplamiento flexible para acoplar una herramienta a un robot, para aplicaciones tales como aplicar una etiqueta a una pieza de trabajo. No obstante, tal elemento de acoplamiento flexible no está adaptado para ser usado para aplicaciones en una instalación de fundición de metales. De hecho, la industria metalúrgica se caracteriza por el peso pesado y el tamaño relativamente grande de los elementos a ser manejados por el robot, y también por la alta deformación de tales elementos debido a la alta tensión mecánica y las altas temperaturas generalmente requeridas por los procesos de formación de metales. El elemento de acoplamiento flexible de este documento de la técnica anterior no está adaptado para soportar las altas cargas y coincidir con el gran tamaño de los elementos de una instalación de fundición metalúrgica.

En el documento US 2017/0045106, el elemento de acoplamiento comprende un componente de base, o interfaz de acoplamiento de robot, a ser unido al brazo del robot, y un componente de flexibilidad, o interfaz de acoplamiento de herramienta, unido al componente de base. El componente de flexibilidad puede moverse, con respecto al componente de base, axialmente, transversalmente, de manera giratoria y sesgada, al menos en cierto grado, en respuesta a la fuerza mecánica de una carga enganchada. Cuando se desengancha la carga, el componente de flexibilidad vuelve a una posición de reinicio en donde el componente de flexibilidad está separado de, pero paralelo a, el componente de base.

La flexibilidad del elemento de acoplamiento se proporciona por un pistón que empuja contra el componente de base y está dispuesto en una cámara que tiene un puerto neumático, y el nivel de flexibilidad se puede cambiar variando la presión neumática en la cámara detrás del pistón. El pistón devuelve el componente de flexibilidad a su posición separada en la posición de reinicio. Pernos con rebaje, o barras de anclaje, fijados al componente de base se asientan en superficies cónicas correspondientes del componente de flexibilidad, que definen los componentes transversal y rotacional de la posición de reinicio. En la posición de reinicio, los pernos con rebaje se desvían para asentarse dentro de las superficies cónicas por el pistón, si está presente, gracias a una presión suficiente en la cámara neumática, y también bajo la desviación del resorte. De hecho, los resortes se insertan entre el componente de base y el componente de flexibilidad de tal manera que empujan las superficies cónicas del componente de flexibilidad contra la parte del resalte de los tornillos fijados al componente de base.

En esta configuración, bajo una carga de compresión uniforme aplicada al elemento de flexibilidad, los resortes y la cámara neumática se disponen en consecuencia en paralelo debido a que la flexibilidad axial del elemento de acoplamiento requiere simultáneamente una compresión de los resortes y una posición retraída del pistón en la cámara neumática. Bajo una carga de compresión no uniforme aplicada al elemento de flexibilidad, los diferentes resortes pueden experimentar un nivel diferente de compresión de tal manera que permitan una colocación no paralela del componente de flexibilidad con respecto al componente de base. En esta disposición, los resortes son, en consecuencia, elementos esenciales para asegurar el retorno del componente de flexibilidad a su posición de reinicio bajo una carga de compresión no uniforme. No obstante, tales resortes son propensos al desgaste, especialmente en las duras condiciones de una instalación metalúrgica. Además, la presencia de tales resortes empujando las superficies cónicas del componente flexible contra la parte de rebaje del perno da como resultado la ausencia de flexibilidad del elemento de acoplamiento bajo la aplicación de un esfuerzo de tracción. Las partes de rebaje de los pernos evitan, de hecho, que el componente flexible se mueva lejos del componente de base.

El documento EP 2500150 describe un extremo flexible de herramienta de brazo para un robot, que se puede usar por el robot para aplicaciones tales como recoger piezas de un contenedor. El extremo flexible del brazo comprende un dispositivo de flexibilidad intercalado entre una interfaz de acoplamiento de robot y una interfaz de acoplamiento de herramienta. En una realización, el dispositivo de flexibilidad puede ser un tubo o vejiga de goma con aire presurizado. Una atadura tal como un tejido industrial o cables se puede usar para contener el dispositivo de flexibilidad entre las dos interfaces de acoplamiento. La atadura también se puede usar para controlar el nivel de flexibilidad en el extremo flexible de herramienta de brazo. En otra realización según este documento de la técnica anterior, el dispositivo de flexibilidad puede ser un resorte o un material comprimible. Aparentemente, esto simplifica la construcción del extremo de herramienta de brazo pero, por otra parte, esto elimina la posibilidad de cambiar dinámicamente el nivel de flexibilidad. No obstante, ninguno de los elementos de acoplamiento flexible descritos en este documento de la técnica anterior está equipado para soportar una tensión de cizallamiento alta. En consecuencia, estos elementos de acoplamiento no están adaptados a aplicaciones metalúrgicas en donde el extremo de herramienta de brazo necesita ser capaz de manejar varios elementos con un peso elevado.

El documento EP 0621 097 describe una instalación de fundición que comprende un robot, en donde el robot está adaptado para sujetar una compuerta deslizante de un recipiente metalúrgico y realizar su sustitución. El robot comprende una herramienta de manejo y una placa de acoplamiento correspondiente a una interfaz entre la herramienta de manejo y el cuerpo del robot. La interfaz entre el robot y la herramienta de manejo es un acoplamiento rígido. Por lo tanto, el robot necesita una precisión muy alta cuando se opera la herramienta de manejo porque no habrá tolerancia en caso de una mala posición o desalineación relativa entre la herramienta de manejo y la compuerta deslizante a ser manipulada.

El documento DE 102009050216 también describe una instalación de fundición que comprende un robot, en donde el robot está adaptado para sostener una compuerta deslizante de un recipiente metalúrgico. Como la interfaz entre el robot y la herramienta de manejo es un acoplamiento rígido, una vez más el robot necesita una precisión muy alta cuando se opera la herramienta de manejo porque no habrá tolerancia en caso de una mala colocación o desalineación relativa entre la herramienta de manejo y la compuerta deslizante a ser manipulada.

El documento DE-A 10 2016 200838 se refiere a un brazo robótico o herramienta robótica para enganchar mecánicamente una carga.

Compendio de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar una instalación metalúrgica con un robot que tiene una herramienta de manejo en donde, cuando la posición de la herramienta de manejo se debe ajustar con precisión más allá de la precisión del brazo del robot, hay un mecanismo de compensación para la mala colocación o desalineación relativa menor entre la herramienta de manejo y el elemento a ser manejado por el robot.

La presente invención se define en las reivindicaciones independientes adjuntas. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes. En particular, la invención se refiere a una instalación de fundición metalúrgica que comprende un robot, en donde dicho robot comprende una herramienta de manejo acoplada a un brazo del robot mediante un elemento de acoplamiento, dicho elemento de acoplamiento que comprende,

• una interfaz de herramienta (2) acoplada rígidamente a la herramienta de manejo (21) y

• una interfaz de robot (1) acoplada rígidamente al brazo del robot,

en donde,

a) la flexibilidad del elemento de acoplamiento (29) se puede controlar de manera que tras la aplicación de una carga sobre la interfaz de herramienta (2), la interfaz de herramienta (2) se pueda mover con relación a la interfaz de robot (1), mediante traslación a lo largo y/o rotación alrededor de uno o más de un primer, segundo y tercer ejes espaciales ortogonales X1, X2, X3, y en donde

b) el elemento de acoplamiento (29) es resiliente en el sentido de que tras la liberación de la carga, la interfaz de herramienta (2) vuelve a una posición de reinicio con relación a la interfaz de robot (1) correspondiente a una distancia de reinicio Dr que separa la interfaz de herramienta (2) y la interfaz de robot (1),

c) el elemento de acoplamiento (29) comprende al menos una barra de anclaje (3) que se extiende a lo largo de un eje longitudinal Z1, en donde:

i. la barra de anclaje (3) comprende un extremo fijo fijado rígidamente a una primera interfaz que consiste en la interfaz de robot (1) o la interfaz de herramienta (2), la primera interfaz que define un plano (X2, X3), transversal al eje longitudinal Z1 de la barra;

ii. la barra de anclaje (3) comprende una parte de extremo de anclaje (31) insertada en un paso (4) de una segunda interfaz que consiste en la otra de la interfaz de robot (1) y la interfaz de herramienta (2), la barra de anclaje (3) y el paso (4) que son libres de moverse en traslación uno con respecto a otro, tal como mover la interfaz de herramienta (2) lejos y hacia la interfaz de robot (1) al menos a lo largo del primer eje X1;

iii. el paso (4) comprende un parte de apoyo (41), con un diámetro menor que el diámetro de la parte de extremo de anclaje (31), para apoyarse contra la parte de extremo de anclaje (31) para limitar la distancia que la interfaz de herramienta (2) se puede alejar de la interfaz de robot (1) a una distancia D1 máxima;

iv. el elemento de acoplamiento (29) comprende un elemento flexible (5) con un nivel de flexibilidad ajustable, dicho elemento flexible que está situado entre dicha interfaz de robot (1) y dicha interfaz de herramienta (2) y acoplado a al menos una de dicha interfaz de robot (1) y dicha interfaz de herramienta (2);

d) el elemento flexible del elemento de acoplamiento es una cámara inflable cerrada (5) con una pared deformable, en donde la cámara inflable cerrada (5) se puede inflar a una presión variable hasta una presión en donde la distancia entre dicha interfaz de herramienta (2) y dicha interfaz de robot (1) es igual a la distancia D1 máxima. En una realización ventajosa, el elemento flexible está configurado de manera que la posición de reinicio de la interfaz de herramienta con relación a la interfaz de robot es ajustable a lo largo del primer eje X1, en donde la posición de reinicio es ajustable en una gama de posiciones correspondientes a una distancia entre la interfaz de robot y la interfaz de herramienta menor o igual que la distancia D1 máxima.

En una realización ventajosa, el elemento flexible del elemento de acoplamiento está configurado para proporcionar una flexibilidad en ambas direcciones del primer eje X1 cuando la posición de reinicio se ajusta en una posición intermedia correspondiente a una distancia entre la interfaz de robot y la interfaz de herramienta menor que la distancia D1 máxima.

En una realización ventajosa, la cámara inflable cerrada está fijada a dicha interfaz de robot y a dicha interfaz de herramienta.

En una realización ventajosa, el elemento de acoplamiento comprende una pluralidad de barras de anclaje, dichas barras de anclaje que están distribuidas alrededor del elemento flexible.

En una realización ventajosa, la barra de anclaje y el paso están configurados de manera que el paso de la segunda interfaz es libre de moverse en traslación con relación a la barra de anclaje fijada a la primera interfaz a lo largo del segundo eje X2, cuando la interfaz de herramienta está en una posición de reinicio intermedia definida por una distancia menor que D1.

En una realización ventajosa, la barra de anclaje y el paso están configurados de manera que el paso de la segunda interfaz sea libre de moverse en traslación con relación a la barra de anclaje fijada a la primera interfaz a lo largo del tercer eje X3, cuando la interfaz de herramienta está en una posición de reinicio intermedia definida por una distancia menor que D1.

En una realización ventajosa, la barra de anclaje y el paso están configurados de manera que el paso de la segunda interfaz sea libre de girar con relación a la barra de anclaje fijada a la primera interfaz alrededor del primer eje X1 cuando la interfaz de herramienta está en una posición de reinicio intermedia definida por una distancia menor que D1.

En una realización ventajosa, la barra de anclaje y el paso están configurados de manera que el paso de la segunda interfaz sea libre de girar con relación a la barra de anclaje fijada a la primera interfaz alrededor del segundo eje X2 cuando la interfaz de herramienta está una posición de reinicio intermedia definida por una distancia menor que D1. En una realización ventajosa, la barra de anclaje y el paso están configurados de manera que el paso de la segunda interfaz sea libre de girar con relación a la barra de anclaje fijada a la primera interfaz alrededor del tercer eje X3 cuando la interfaz de herramienta está en una posición de reinicio intermedia definida por una distancia menor que D1.

En una realización ventajosa, el eje longitudinal Z1 de la barra de anclaje es paralelo al primer eje X1, y la parte de anclaje de dicha al menos una barra de anclaje y la parte de apoyo en dicho paso está configurada como un mecanismo de autocentrado, de manera que el eje longitudinal Z1 de la barra se alinee automáticamente sobre un eje longitudinal Z2 del paso, cuando la interfaz de herramienta se traslada con respecto a la interfaz de robot a lo largo del primer eje X1 hasta la distancia D1 máxima.

Breve descripción de los dibujos

Estos y otros aspectos de la invención se explicarán con mayor detalle a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos que se acompañan en los que:

la Figura 1 muestra diversos pasos para cambiar placas de válvula de compuerta deslizante en un recipiente metalúrgico por un robot en una instalación de fundición metalúrgica según la invención;

la Figura 2 muestra diversos pasos para acoplar una placa de válvula de compuerta deslizante a un bastidor de soporte de placa por un robot en una instalación de fundición metalúrgica según la invención, con una vista ampliada del elemento de acoplamiento y la herramienta de manejo;

la Figura 3 es una vista en sección transversal de un ejemplo de un elemento de acoplamiento entre una herramienta de manejo y un brazo de robot en una instalación metalúrgica según la invención, cuando la interfaz de herramienta está en una posición de reinicio intermedia definida por una distancia menor que la distancia D1 máxima;

la Figura 4 es una vista en sección transversal de la barra de anclaje y el paso en el elemento de acoplamiento de la Figura 3, cuando la interfaz de herramienta está en una posición de reinicio intermedia definida por una distancia menor que la distancia D1 máxima;

la Figura 5 es una vista en sección transversal de la barra de anclaje y el paso en el elemento de acoplamiento de la Figura 3, cuando la interfaz de herramienta está en una posición de reinicio definida por la distancia D1 máxima; Las figuras no están dibujadas a escala.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Las Figuras 1(a) muestran un recipiente metalúrgico 51 tal como una artesa de colada o un cucharón que está tendido de costado en un taller de una instalación de fundición metalúrgica según la invención donde se comprueban elementos desgastados y remodelación. El recipiente metalúrgico comprende una válvula de compuerta deslizante expuesta verticalmente para cambiar las placas de válvula de compuerta deslizante 10t, 10L que están desgastados y sustituirlos con nuevas placas de válvula de compuerta deslizante 1n almacenadas en un lugar apropiado, listas para usar. Como se representa en las Figuras 1(a)-(d), una instalación de fundición metalúrgica según la presente invención puede comprender un robot 20 para fijar o retirar una placa de válvula de compuerta deslizante a o de una válvula de compuerta deslizante. El robot 20 comprende una herramienta de manejo 21 para agarrar y manipular la placa de válvula de compuerta deslizante.

Como se muestra en la Figura 1(a) y (b), cuando se trae un recipiente metalúrgico 51 a un taller, se puede tender sobre su costado para exponer la válvula de compuerta deslizante. La válvula de compuerta deslizante se abre por el robot mediante la rotación alrededor de las bisagras del bastidor de soporte de placa inferior 11L con relación al bastidor de soporte de placa superior 11t. El robot 20 retira las placas de válvula de compuerta deslizante 10t, 10L de sus respectivos bastidores de soporte de placas 11t, 11L y las almacena para repararlas o desecharlas (compárese con la Figura 1(c)). Como se muestra en la Figura 1(c) y (d), el robot toma nuevas placas de válvula de compuerta deslizante 1n que estaban almacenadas para su uso y las acopla en las cunas de recepción 12 de los bastidores de soporte de placa 11t, 11L, correspondientes. El bastidor de soporte de placa inferior 11L se puede cerrar para traer las superficies deslizantes 1s de las placas de válvula de compuerta deslizante superior e inferior 10t, 10L en contacto deslizante unas con otras (compárese con la Figura 1(a), pero con nuevas placas de válvula de compuerta deslizante).

El robot 20 usado en la presente invención puede ser cualquier robot disponible en el mercado que comprende suficientes grados de libertad, tales como, por ejemplo, de cinco a siete grados de libertad, para realizar tareas en una instalación de fundición metalúrgica. En la aplicación representada en la Figura 1(a)-(d) para cambiar placas de válvula de compuerta deslizante en un recipiente metalúrgico, el robot 20 está configurado para realizar las operaciones de recoger una placa de válvula de compuerta deslizante, moverla entre una posición de almacenamiento y una válvula de compuerta deslizante, y para colocar la placa de válvula de compuerta deslizante en una cuna de recepción 12 correspondiente.

Una característica esencial de la presente invención es la herramienta de manejo 21 proporcionada en el extremo de un brazo del robot 20. La herramienta de manejo 21 es, de este modo, un extremo de herramienta de brazo usada por el robot 20 para generar una interacción mecánica con elementos de la instalación de fundición metalúrgica. En la aplicación mostrada en la Figura 1(a)-(d), la herramienta de manejo 21 está equipada ventajosamente con mordazas de agarre para agarrar la placa de válvula de compuerta deslizante y configurada para,

• recoger una nueva unidad 1n de las placas de válvula de compuerta deslizante y acoplar y bloquearla al bastidor de soporte de placa 11 correspondiente, y/o

• desbloquear y retirar una unidad gastada 1s de la placa de válvula de compuerta deslizante del bastidor de soporte de placa 11 correspondiente, y

• transportar de manera segura una placa de válvula de compuerta deslizante entre una posición de almacenamiento y el bastidor de soporte de placa 11.

Además del ejemplo de configuración representado en la Figura 1(a)-(d), el robot 20 y la herramienta de manejo 21 de la presente invención se pueden configurar para realizar cualquier otra tarea útil en una instalación de fundición metalúrgica. Otros ejemplos de aplicaciones en donde el robot 20 y la herramienta de manejo 21 según la presente invención se pueden usar incluyen: lanzamiento de oxígeno sobre la plataforma de fundición continua y/o en el área de preparación de cuchara, instalación o retirada del cilindro hidráulico o neumático de una compuerta de válvula, instalación de un elemento refractario tal como por ejemplo una boquilla colectora, boquilla superior, tapón de purga, instalación o retirada de cualquier parte mecánica de la regulación, dispositivos, manejo de dispositivos de monitorización tales como sondas, unidades de muestreo, unidades de medición de nivel, espesor o temperatura,...

Debido a que cada nuevo recipiente metalúrgico 51 o cualquier otro elemento de la instalación metalúrgica a ser manejado por el robot 20 no se coloca necesariamente exactamente en la misma posición, no es práctico configurar el robot para repetir exactamente los mismos movimientos con cada nuevo recipiente metalúrgico 51. Por lo tanto, se prefiere que el robot esté dotado con un sistema de reconocimiento de ondas electromagnéticas, tal como un sistema de cámara óptica con reconocimiento de elementos, infrarrojos (por ejemplo, Lidar), radar, etc. Estos sistemas pueden no tener la precisión requerida para que las operaciones sean realizadas por el robot y, en el caso de un sistema de reconocimiento óptico, los humos y vapores pueden interrumpir la visibilidad y la precisión de los movimientos.

En consecuencia, en la realización ilustrada en la Figura 2, la herramienta de manejo 21 puede comprender pasadores de guiado 23. Tales pasadores de guiado 23 sobresalen más allá de un plano que comprende la superficie deslizante 1s cuando se agarra una placa de válvula de compuerta deslizante 1n. El bastidor de soporte de placa 11 comprende cavidades en forma de embudo 13 para recibir los pasadores de guiado y guiar la placa de válvula de compuerta deslizante en alineamiento con la cuna de recepción 12. Como se muestra en la Figura 2, los pasadores de guiado permiten una realineación de la herramienta de manejo 21 que sostiene una placa de válvula de compuerta deslizante con relación al bastidor de soporte de placa 11. No obstante, esto solamente se hace posible si la “muñeca” entre el brazo del robot 20 y la herramienta de manejo 21 es flexible.

Tal flexibilidad del acoplamiento entre el brazo del robot 20 y la herramienta de manejo 21 se encontró que es muy ventajosa en muchas aplicaciones robotizadas dentro de una instalación de fundición metalúrgica. También se observó que para muchas aplicaciones metalúrgicas, es importante dotar un elemento de acoplamiento con un nivel de flexibilidad ajustable. Esto es debido a que se requerirá un nivel de flexibilidad relativamente más alto durante manipulaciones específicas del robot, típicamente cuando la herramienta de manejo 21 del robot 20 necesita ser acoplada a un elemento de la instalación metalúrgica. Otras maniobras, tales como el transporte seguro del elemento de un lugar a otro por el robot, requieren, por otra parte, un acoplamiento relativamente rígido entre el brazo del robot y el extremo de herramienta de brazo.

Con este fin, otra característica esencial de la presente invención es el elemento de acoplamiento 29 que acopla el brazo del robot 20 a la herramienta de manejo 21. El elemento de acoplamiento 29 comprende una interfaz de herramienta 2 acoplada rígidamente a la herramienta de manejo 21 y una interfaz de robot 1 acoplada rígidamente al brazo del robot 20. La flexibilidad del elemento de acoplamiento 29 se puede controlar de manera que tras la aplicación de una carga sobre la interfaz de herramienta 2, la interfaz de herramienta 2 se pueda mover con relación a la interfaz de robot 1, mediante traslación a lo largo de y/o rotación alrededor de uno o más de un primer, segundo y tercer ejes espaciales ortogonales X1, X2, X3.

El elemento de acoplamiento 29 también es resiliente en el sentido de que tras la liberación de la carga, la interfaz de herramienta 2 vuelve a una posición de reinicio con relación a la interfaz de robot 1 correspondiente a una distancia de reinicio Dr que separa la interfaz de herramienta 2 y la interfaz de robot 1. Tras la liberación de la carga, la interfaz de herramienta 2 vuelve en consecuencia a la misma posición relativa a la interfaz de robot 1 como estaba antes de la aplicación de la carga. La distancia Dr es una distancia que caracteriza la separación entre la interfaz de herramienta 2 y la interfaz de robot 1 en esta posición de reinicio y corresponde a la distancia entre dos puntos de una pareja de puntos de referencia, con un punto de referencia que se toma en la interfaz de robot 1 y el otro que se toma en la interfaz de herramienta 2. Los dos puntos de referencia se deben elegir de manera que pertenezcan a un mismo eje paralelo al eje espacial X1, con una de las dos interfaces que consisten en la interfaz de robot 1 y la interfaz de herramienta 2 que definen un plano (X2, X3).

En la realización de las Figuras 3-5, el elemento de acoplamiento 29 comprende una barra de anclaje 3 fijada rígidamente a la interfaz de robot 1. La interfaz de robot 1 define el plano (X2, X3) y la barra de anclaje 3 tiene un eje longitudinal Z1 transversal, ventajosamente perpendicular a este plano (X2, X3). La barra de anclaje 3 comprende una parte de extremo de anclaje 31 insertada en un paso 4 de la interfaz de herramienta 2. Como se representa en la Figura 3, la barra de anclaje 3 y el paso 3 son libres de moverse en traslación uno con respecto al otro, tal como mover la interfaz de herramienta 2 lejos de y hacia la interfaz de robot 1 a lo largo del primer eje X1. El paso 4 comprende una parte de apoyo 41, con un diámetro menor que el diámetro de la parte de extremo de anclaje 31, para apoyarse contra la parte de extremo de anclaje 31 para limitar la distancia que la interfaz de herramienta 2 se puede mover lejos de la interfaz de robot 1 a una distancia D1 máxima, como se representa en la Figura 4.

En otra realización, la interfaz de robot 1 y la interfaz de herramienta 2 se disponen en la configuración inversa. En tal configuración inversa, la barra de anclaje 3 se fija rígidamente a la interfaz de herramienta 2 y la parte de extremo de anclaje 31 se inserta en un paso 4 de la interfaz de robot 1. Tanto en la realización de las Figuras 3-5 como en la configuración inversa, se encontró que la barra de anclaje 3 insertada en el paso 4 es particularmente ventajosa para aplicaciones metalúrgicas. Tal barra de anclaje 3 insertada en el paso 4, de hecho, limita la amplitud de la rotación flexible alrededor de los ejes X2 y X3 de la interfaz de herramienta 2 con relación a la interfaz de robot 1. Además, cuando la flexibilidad se ajusta de manera que el elemento de acoplamiento llega a ser rígido, tal barra de anclaje 3 aumenta aún más la rigidez de flexión del elemento de acoplamiento 29. Esta disposición mecánica que implica a la barra de anclaje 3 y el paso 4 es, en consecuencia, muy ventajosa para las aplicaciones metalúrgicas, en donde normalmente se aplican cargas altas sobre el elemento de acoplamiento 29, tanto cuando su flexibilidad se ajusta a un nivel alto como bajo. En la realización de las Figuras 2-5, el elemento flexible 29 comprende una pluralidad de barras de anclaje 3 distribuidas alrededor de un elemento flexible. En una realización alternativa, se puede proporcionar una única barra de anclaje 3, y el elemento flexible se puede situar alrededor o adyacente a la única barra de anclaje 3.

El elemento de acoplamiento 29 comprende un elemento flexible con un nivel de flexibilidad ajustable. El elemento flexible se sitúa entre la interfaz de robot 1 y la interfaz de herramienta 2 y está acoplado a al menos una de estas dos interfaces. El elemento flexible se debe configurar de manera que pueda estar en contacto tanto con la interfaz de robot 1 como con la interfaz de herramienta 2, al menos para algunos niveles de flexibilidad. En esta configuración, una carga de compresión suficiente aplicada sobre la interfaz de herramienta 2 generará una deformación del elemento flexible, lo que en consecuencia permite un movimiento relativo de la interfaz de herramienta 2 con respecto a la interfaz de robot 1. Tras la liberación de la carga, el elemento flexible vuelve a su configuración inicial de manera que la interfaz de herramienta 2 vuelva a su posición de reinicio con relación a la interfaz de robot 1. El elemento flexible comprende ventajosamente una cámara deformable conectada a un sistema neumático o uno hidráulico para variar la presión en el interior de la cámara deformable tal como para ajustar el nivel de flexibilidad. Una cámara deformable puede ser una cámara hecha de una única pared deformable, tal como una cámara inflable, o una cámara con una pluralidad de paredes rígidas en donde una pared se puede mover en traslación con relación a las otras, tal como una cámara neumática o hidráulica paralelepipédica en donde una pared está montada de manera deslizante sobre las otras. El elemento flexible también puede comprender otros elementos, tales como resortes situados entre la interfaz de robot 1 y la interfaz de herramienta 2. En esta configuración, el elemento flexible también comprende ventajosamente medios mecánicos para estirar o comprimir los resortes, y la distancia correspondiente entre la interfaz de herramienta 2 y la interfaz de robot 1, de manera que se pueda ajustar el nivel de flexibilidad proporcionado por los resortes.

En las realizaciones de las Figuras 3-5, el elemento flexible es una cámara inflable cerrada 5 con una pared deformable. La cámara inflable cerrada 5 está configurada para ser inflable a una presión variable, ventajosamente mediante un sistema neumático, al menos hasta una presión en donde la distancia entre la interfaz de herramienta 2 y la interfaz de robot 1 es igual a la distancia D1 máxima. El nivel de flexibilidad del elemento de acoplamiento 29 se cambia de este modo variando la presión en la cámara inflable 5. Cuanto menor sea la presión, mayor será la flexibilidad. La presión en la cámara inflable cerrada 5 se puede proporcionar por un sistema neumático o hidráulico conectado operativamente a la cámara inflable cerrada 5. La cámara inflable cerrada 5 se fija ventajosamente a al menos una de la interfaz de robot 1 y la interfaz de herramienta 2, y preferiblemente se fija a ambos de ellas. La cámara inflable cerrada 5 es una implementación mecánica simple pero eficiente y rentable del elemento flexible. Anteriormente, las operaciones de mantenimiento de tal cámara inflable 5 son sencillas. Además, como se puede inflar a una gama grande de presiones, ofrece una gama grande de valores de flexibilidad para el elemento de acoplamiento 29. En una realización ventajosa, la cámara cerrada 5 se puede operar en tres modos de nivel de presión: alta presión, baja presión y presión cero. Como se discutió anteriormente, por otra parte, la presencia de la barra de anclaje 3 es ventajosa para soportar las altas cargas observadas típicamente en aplicaciones metalúrgicas.

Cuando se requiere un acoplamiento rígido entre el robot 20 y la herramienta de manejo 21, la presión en la cámara inflable 5 se eleva hasta una presión en donde la distancia entre la interfaz de herramienta 2 y la interfaz de robot 1 es igual a la distancia D1 máxima. En esta configuración, el acoplamiento entre el robot 20 y la herramienta de manejo 21 es perfectamente rígido a la tracción porque la distancia Dr entre la interfaz de herramienta 2 y la interfaz de robot 1 ya está a la distancia D1 máxima posible. En compresión, el nivel de rigidez, inversamente proporcional al nivel de flexibilidad, depende directamente de la presión aplicada en la cámara inflable 5. En la realización de la Figura 2, la flexibilidad del elemento de acoplamiento 29 se ajusta de manera que proporcione un acoplamiento flexible cuando los pasadores de guiado 23 contactan con las cavidades en forma de embudo 13 correspondientes, como se representa en la Figura 2(c). Antes y después del contacto entre los lápices de guiado 23 y las cavidades en forma de embudo 13, la flexibilidad del elemento de acoplamiento 29 se ajusta ventajosamente de manera que proporcione un acoplamiento rígido, como se representa en la Figura 2(a), (b), (d).

Como se representa en la Figura 2(c), la deformación de la cámara inflable cerrada 5 puede ser de manera que la interfaz de herramienta 2 llegue a ser no paralela a la interfaz de robot 1. Esta propiedad de la cámara inflable cerrada 5 con una pared deformable es ventajosa cuando el elemento de acoplamiento 29 necesita adaptarse bajo carga asimétrica. Con el fin de lograr este no paralelismo de las interfaces de herramienta y de robot, también es necesario dotar a la parte de extremo de anclaje 31 con una forma y dimensiones de manera que se pueda mover con relación al paso 4 a lo largo de al menos uno de los ejes X2 y X3. En la realización de las Figuras 3-5, cuando la posición de reinicio está definida por una distancia menor que ^d 1, hay un hueco a lo largo de los ejes X2 y X3 entre la superficie exterior de la parte de extremo de anclaje 31 y la superficie interna del paso 4. Por lo tanto, el paso 4 se puede mover con relación a la barra de anclaje 3 a lo largo de los ejes X2 y X3 hasta que la superficie interna del paso 4 haga contacto con la superficie externa de la parte de extremo de anclaje 31. El hueco entre la superficie externa de la parte de extremo de anclaje 31 y la superficie interna del paso 4 a lo largo de los ejes X2 y X3 también permiten una rotación de cierta amplitud del paso 4 con relación a la barra de anclaje 3 alrededor de los ejes X1, X2 y X3. La rotación alrededor de los ejes X2 y X3 se requiere cuando el elemento de acoplamiento 29 necesita ser flexible en flexión, mientras que la rotación alrededor del eje X1 se requiere para una flexibilidad en torsión.

Cuando se varía la presión en la cámara inflable cerrada 5, su volumen cambia junto con su nivel de flexibilidad. Esta propiedad de la cámara inflable cerrada 5 es ventajosa en combinación con la disposición mecánica hecha de la barra de anclaje 3 en el paso 4. Cambiando el volumen de la cámara inflable cerrada 5, el elemento de acoplamiento 29 se puede establecer de hecho en una configuración en donde la distancia de reinicio Dr entre la interfaz de robot 1 y la interfaz de herramienta 2 es menor que la distancia D1 máxima, tal como se representa en las Figuras 3 y 4. Esta configuración es ventajosa porque comenzando a partir de esta posición de reinicio de la interfaz de herramienta 2 con relación a la interfaz de robot 1, la interfaz de herramienta 2 se puede mover en ambas direcciones del eje X1. Tal configuración, en consecuencia, proporciona una flexibilidad tanto en tracción como en compresión del elemento de acoplamiento 29. Alternativamente, como ya se discutió anteriormente, el elemento de acoplamiento 29 se puede establecer en una configuración en donde la distancia de reinicio Dr entre la interfaz de robot 1 y la interfaz de herramienta 2 es igual a la distancia D1 máxima, tal como se representa en la Figura 5. En esta configuración, el acoplamiento proporcionado por el elemento de acoplamiento 29 es perfectamente rígido en tracción, mientras que en compresión la rigidez es directamente dependiente de la presión en la cámara inflable 5. Con una presión suficiente en la cámara inflable 5, el elemento de acoplamiento 29 puede llegar a ser rígido, en consecuencia, tanto en tracción como en compresión. Esta propiedad de posición de reinicio ajustable de la interfaz de herramienta 2 y la flexibilidad potencial en ambas direcciones del eje X1 es una consecuencia de la presencia de la cámara inflable cerrada 5. No obstante, en realizaciones alternativas, tal propiedad aún se puede obtener cuando la cámara inflable cerrada 5 se sustituye por una pluralidad de resortes, con algunos trabajando en tracción y otros trabajando en compresión en la posición de reinicio, acoplados tanto a la interfaz de robot 1 como a la interfaz de herramienta 2. Entonces se proporcionan ventajosamente medios mecánicos para comprimir o estirar los resortes y para acoplar o desacoplar los resortes de al menos una de la interfaz de robot 1 y la interfaz de herramienta 2, para cambiar la distancia de reinicio y el nivel de flexibilidad del elemento de acoplamiento 29.

En la realización de las Figuras 3-5, la parte de extremo de anclaje 31 tiene una forma cónica y la parte de apoyo 41 del paso 4 tiene superficies cónicas correspondientes. En esta configuración, la parte de anclaje 31 y la parte de apoyo 41 están configuradas como un mecanismo de autocentrado. De hecho, el eje longitudinal Z1 de la barra 3 se alinea automáticamente sobre un eje longitudinal Z2 del paso 4, cuando la interfaz de herramienta 2 se traslada con respecto a la interfaz de robot 1 a lo largo del primer eje X1 hasta la distancia D1 máxima. Este mecanismo de autocentrado permite una alineación adecuada de la interfaz de herramienta 2 con la interfaz de robot 1 cuando la flexibilidad en el elemento de acoplamiento 29 se ajusta a un nivel bajo. En caso de un acoplamiento rígido entre la herramienta de manejo 21 y el robot 20, es de hecho ventajoso asegurar que la interfaz de herramienta 2 se sitúa automáticamente en una posición con relación a la interfaz de robot 1 que está predefinida y es conocida por el robot.

Lista de referencias

1. interfaz de robot

2. interfaz de herramienta

3. barra de anclaje

4. paso

5. elemento flexible: cámara inflable cerrada

10. placas de válvula de compuerta deslizante:

10t. placa superior de compuerta deslizante

10L. placa inferior de compuerta deslizante

10n. nueva placa de válvula de compuerta deslizante

10s. superficies deslizantes de las placas de válvula de compuerta deslizante superior e inferior

11. bastidor de soporte de placa:

11L.bastidor de soporte de placa inferior

11t. bastidor de soporte de placa superior

12. cunas

13. cavidades en forma de embudo

20. robot

21. herramienta de manejo

23. pasadores de guiado

29. elemento de acoplamiento

31. parte de extremo de anclaje

41. parte de apoyo

51. recipiente metalúrgico

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Una instalación de fundición metalúrgica que comprende un robot (20), en donde dicho robot (20) comprende una herramienta de manejo (21) acoplada a un brazo del robot mediante un elemento de acoplamiento (29), dicho elemento de acoplamiento que comprende,

• una interfaz de herramienta (2) acoplada rígidamente a la herramienta de manejo (21) y

• una interfaz de robot (1) acoplada rígidamente al brazo del robot,

caracterizada por que,

a) la flexibilidad del elemento de acoplamiento (29) se puede controlar de manera que tras la aplicación de una carga sobre la interfaz de herramienta (2), la interfaz de herramienta (2) se puede mover con relación a la interfaz de robot (1), mediante traslación a lo largo de y/o rotación alrededor de uno o más de un primer, segundo y tercer ejes espaciales ortogonales X1, X2, X3, por que

b) el elemento de acoplamiento (29) es resiliente en el sentido de que tras la liberación de la carga, la interfaz de herramienta (2) vuelve a una posición de reinicio con relación a la interfaz de robot (1) correspondiente a una distancia de reinicio Dr que separa la interfaz de herramienta (2) y la interfaz de robot (1), por que,

c) el elemento de acoplamiento (29) comprende al menos una barra de anclaje (3) que se extiende a lo largo de un eje longitudinal Z1, en donde:

1. la barra de anclaje (3) comprende un extremo fijo fijado rígidamente a una primera interfaz que consiste en la interfaz de robot (1) o la interfaz de herramienta (2), la primera interfaz que define un plano (X2, X3), transversal al eje longitudinal Z1 de la barra;

ii. la barra de anclaje (3) comprende un parte de extremo de anclaje (31) insertada en un paso (4) de una segunda interfaz que consiste en la otra de la interfaz de robot (1) y la interfaz de herramienta (2), la barra de anclaje (3) y el paso (4) que son libres de moverse en traslación uno con respecto a otro, tal como para mover la interfaz de herramienta (2) lejos y hacia la interfaz de robot (1) al menos a lo largo del primer eje X1;

iii. el paso (4) comprende una parte de apoyo (41), con un diámetro menor que el diámetro de la parte de extremo de anclaje (31), para apoyarse contra la parte de extremo de anclaje (31) para limitar la distancia que la interfaz de herramienta (2) se puede mover lejos de la interfaz de robot (1) a una distancia D1 máxima;

iv. el elemento de acoplamiento (29) comprende un elemento flexible (5) con un nivel de flexibilidad ajustable, dicho elemento flexible que está situado entre dicha interfaz de robot (1) y dicha interfaz de herramienta (2) y acoplado a al menos una de dicha interfaz de robot (1) y dicha interfaz de herramienta (2); y por que

d) el elemento flexible del elemento de acoplamiento es una cámara inflable cerrada (5) con una pared deformable, en donde la cámara inflable cerrada (5) se puede inflar a una presión variable hasta una presión en donde la distancia entre dicha interfaz de herramienta (2) y dicha interfaz de robot (1) es igual a la distancia D1 máxima.

2. La instalación de fundición metalúrgica según la reivindicación 1, en donde el elemento flexible (5) está configurado de manera que la posición de reinicio de la interfaz de herramienta (2) con relación a la interfaz de robot (1) sea ajustable a lo largo del primer eje X1, en donde la posición de reinicio es ajustable en una gama de posiciones correspondientes a una distancia entre la interfaz de robot (1) y la interfaz de herramienta (2) menor o igual que la distancia D1 máxima.

3. La instalación de fundición metalúrgica según la reivindicación 2, en donde el elemento flexible (5) del elemento de acoplamiento (29) está configurado para proporcionar una flexibilidad en ambas direcciones del primer eje X1 cuando la posición de reinicio se ajusta a una posición intermedia correspondiente a una distancia entre la interfaz de robot (1) y la interfaz de herramienta (2) menor que la distancia D1 máxima.

4. La instalación de fundición metalúrgica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cámara inflable cerrada (5) está fijada a dicha interfaz de robot (1) ya dicha interfaz de herramienta (2).

5. La instalación de fundición metalúrgica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento de acoplamiento comprende una pluralidad de barras de anclaje (3), dichas barras de anclaje que están distribuidas alrededor del elemento flexible.

6. La instalación de fundición metalúrgica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la barra de anclaje (3) y el paso (4) están configurados de manera que el paso (4) de la segunda interfaz sea libre de moverse en traslación con relación a la barra de anclaje (3) fijada a la primera interfaz a lo largo del segundo eje X2, cuando la interfaz de herramienta (2) está en una posición de reinicio intermedia definida por una distancia menor que D1.

7. La instalación de fundición metalúrgica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la barra de anclaje (3) y el paso (4) están configurados de manera que el paso (4) de la segunda interfaz sea libre de moverse en traslación con relación a la barra de anclaje (3) fijada a la primera interfaz a lo largo del tercer eje X3, cuando la interfaz de herramienta (2) está en una posición de reinicio intermedia definida por una distancia menor que D1.

8. La instalación de fundición metalúrgica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la barra de anclaje (3) y el paso (4) están configurados de manera que el paso (4) de la segunda interfaz sea libre de girar con relación a la barra de anclaje (3) fijada a la primera interfaz alrededor del primer eje X1 cuando la interfaz de herramienta (2) está en una posición de reinicio intermedia definida por una distancia menor que D1.

9. La instalación de fundición metalúrgica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la barra de anclaje (3) y el paso (4) están configurados de manera que el paso (4) de la segunda interfaz sea libre de girar con relación a la barra de anclaje (3) fijada a la primera interfaz alrededor del segundo eje X2 cuando la interfaz de herramienta (2) está en una posición de reinicio intermedia definida por una distancia menor que D1.

10. La instalación de fundición metalúrgica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la barra de anclaje (3) y el paso (4) están configurados de manera que el paso (4) de la segunda interfaz sea libre de girar con relación a la barra de anclaje (3) fijada a la primera interfaz alrededor del tercer eje X3 cuando la interfaz de herramienta (2) está en una posición de reinicio intermedia definida por una distancia menor que D1.

11. La instalación de fundición metalúrgica según cualquiera de las reivindicaciones 2 a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el eje longitudinal Z1 de la barra de anclaje (3) es paralelo al primer eje X1, la parte de anclaje (31) de dicha al menos una barra de anclaje (3) y la parte de apoyo (41) en dicho paso (4) que están configuradas como un mecanismo de autocentrado, de manera que el eje longitudinal Z1 de la barra (3) se alinee automáticamente sobre un eje longitudinal Z2 del paso (4), cuando la interfaz de herramienta (2) se traslada con respecto a la interfaz de robot (1) a lo largo del primer eje X1 hasta la distancia D1 máxima.