ES2984480T3 - Aparato y método para evaluación de piezas de trabajo - Google Patents

Abstract

Se proporciona un aparato y un método para detectar múltiples piezas de trabajo. La presente invención proporciona un adaptador de montaje conectado a un dispositivo de acoplamiento de piezas de trabajo para acoplar y manipular una pieza de trabajo. Un cuerpo de celda está conectado al adaptador de montaje, y el cuerpo de celda tiene un acelerómetro dispuesto en el mismo para medir y señalizar un valor de aceleración de la pieza de trabajo. Una celda de carga está conectada al cuerpo de celda y se puede conectar a un manipulador, en donde la celda de carga mide y señaliza un valor de carga de la pieza de trabajo. Un procesador de computadora recibe el valor de aceleración y el valor de carga de la pieza de trabajo para determinar la masa de la pieza de trabajo y determinar si hay múltiples piezas de trabajo acopladas por el dispositivo de acoplamiento de piezas de trabajo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCION

Aparato y método para evaluación de piezas de trabajo

REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con un sistema, aparato y método para detectar múltiples piezas de trabajo y, en particular, un sistema de fabricación, un sistema de evaluación, un aparato y método para detectar la masa de una pieza de trabajo para determinar si una pieza de trabajo o más de una pieza de trabajo está siendo elevada por el sistema de fabricación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El proceso de fabricación de piezas de trabajo de estampación, formación y ensamblaje de piezas de trabajo de láminas de metal a menudo requiere la recogida automática de una sola pieza de lámina de metal de una pila de piezas de trabajo y la carga de la pieza de trabajo en una máquina para su procesamiento. Las piezas de trabajo de lámina de metal pueden ser piezas en bruto recogidas de una pila de piezas de trabajo en bruto para cargarlas en una primera máquina en una línea de estampación, formación u otras operaciones posteriores. Alternativamente, las piezas de lámina de metal pueden estar ya estampadas para formar una pila de piezas idénticas que se cargan en otra máquina. Aunque algunos procesos recogen manualmente la lámina superior de una pila de piezas en bruto o piezas de trabajo, la presente invención se relaciona con un proceso automatizado para acople y manipulación de las piezas de trabajo en bruto.

Los procesos automatizados para recoger una pieza de trabajo de una pila de piezas en bruto pueden incluir diversas formas de manipuladores robóticos programables para recoger y mover la pieza en bruto desde una primera estación de trabajo y colocarla dentro de una segunda estación de trabajo. Tales procesos automatizados para manipular piezas suelen requerir una herramienta de extremo de brazo, que agarra, sujeta y libera la pieza de trabajo para que el manipulador pueda recoger la pieza de trabajo superior de la herramienta de extremo de brazo para tales aplicaciones es una ventosa de vacío que utiliza aire comprimido y una bomba de vacío o un dispositivo generador de vacío de tipo venturi para crear vacío dentro de la ventosa. Las ventosas de goma se utilizan para entrar en contacto con la pieza de trabajo en bruto {YB:00065564.DOC } y adherirse a ella gracias al vacío creado en la ventosa. Una vez que el manipulador ha recogido y desplazado la pieza de trabajo en bruto hasta su destino, la presión en la ventosa se revierte y la pieza de trabajo en bruto es "expulsada" o liberada de las ventosas.

En ocasiones, el manipulador toma una pieza de trabajo en bruto de la pila y la siguiente pieza en bruto de la pila se pega a la primera pieza de trabajo en bruto. Esto se refiere como una condición de "doble pieza en bruto". Entre los factores que pueden provocar que las piezas de trabajo en bruto se peguen se incluyen el aceite u otras sustancias, la corrosión, la suciedad y la electricidad estática que puede formarse en las piezas de trabajo. El entrelazado mecánico de pequeñas rebabas metálicas, especialmente en piezas de trabajo procesadas, también puede causar una condición de doble pieza de trabajo en bruto. Si la maquinaria y los equipos de estampación, así como las piezas de trabajo desechadas, crean ineficiencias que no son deseables en un entorno industrial. El reto de prevenir que una pieza de trabajo en bruto doble se cargue en un proceso posterior es un problema importante para la industria de la formación de metales y otras Industrias que manejan láminas de material sustancialmente planas.

En el pasado se han desarrollado determinados procesos y equipos para afrontar este problema. Por ejemplo, se han utilizado potentes imanes muy cerca del borde de las piezas de trabajo apiladas. Los imanes hacen que el resto de la pila repela la pieza superior de la pila. Sin embargo, estos imanes sólo funcionan con acero u otro material magnético y no con aluminio, plástico u otro material no magnético.

También se han utilizado cuchillas de aire para intentar resolver el problema mencionado. Las cuchillas de aire son boquillas que dirigen un chorro de aire a alta presión hacia el borde de las pilas de piezas en bruto para desplazar las piezas con la presión del aire rompiendo la adhesión entre la pieza en bruto superior y la pieza en bruto adyacente situada debajo de la pieza en bruto superior. Sin embargo, la aplicación de cuchillas de aire en estas situaciones no es consistente y no siempre tiene éxito.

También se han utilizado otros medios o dispositivos de detección electrónica para detectar piezas en bruto dobles. Estos dispositivos de detección electrónica se montan normalmente en la herramienta de extremo del brazo, en la que la cara del sensor se fuerza a ras con la superficie de la pieza de trabajo en blanco con el fin de detectar electrónicamente si dos piezas de trabajo en blanco están presentes. Una vez más, estos dispositivos pueden ser inconsistentes en sus resultados, mientras que también requieren costes adicionales a la herramienta de extremo del brazo en que el dispositivo de detección electrónica debe ser montado dentro de, y por lo tanto se vende como parte de, la herramienta de extremo del brazo.

Sería deseable proporcionar un aparato y un método para detectar una condición de pieza de trabajo en bruto doble o múltiples piezas de trabajo que sea preciso y consistente sin añadir coste a la herramienta de extremo del brazo.

El documento US 2013/061695 divulga un robot que tiene una función de medición de la masa de la pieza de trabajo para medir la masa de una pieza de trabajo que está sujetada. El documento EP 2759815 divulga un dispositivo de medición de masa para medir la masa de un artículo en movimiento durante el movimiento.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con un aparato y un método para detectar múltiples piezas de trabajo. Un aspecto no reivindicado de la presente invención incluye un adaptador de montaje que se puede conectar a un dispositivo de acoplamiento de la pieza de trabajo para acoplar y manipular una pieza de trabajo. Un cuerpo de la célula se puede conectar con el adaptador del montaje, en el que el cuerpo de la célula tiene un acelerómetro dispuesto en el mismo para medir y señalar el valor de la aceleración de la pieza de trabajo. Una célula de carga puede estar conectada al cuerpo de la célula y conectable a un manipulador, en el que la célula de carga mide y señala el valor de carga de la pieza de trabajo. Un procesador de computadora puede recibir el valor de aceleración y el valor de carga de la pieza de trabajo y determinar si hay múltiples piezas de trabajo acopladas por el dispositivo de acoplamiento de la pieza de trabajo.

De acuerdo con otro aspecto no reivindicado, un aparato para detectar piezas de trabajo incluye un cuerpo, un acelerómetro, un sensor de fuerza y un procesador local. El cuerpo incluye un primer extremo configurado para emparejarse al manipulador e incluye un segundo extremo configurado para emparejarse a la herramienta de elevación. El acelerómetro está emparejado al cuerpo y está configurado para medir la aceleración local del cuerpo y enviar una señal de aceleración local indicativa de la aceleración local. El sensor de fuerza está acoplado al cuerpo y está configurado para medir la fuerza local aplicada al cuerpo por la herramienta de elevación y enviar una señal de fuerza local indicativa de la fuerza local. El procesador local está emparejado al cuerpo y está conectado eléctricamente al acelerómetro y al sensor de fuerza para recibir la señal de aceleración local y la señal de fuerza local. El procesador local está configurado para determinar un valor de masa local basado en la señal de aceleración local y la señal de fuerza local, y para enviar una señal de masa local indicativa del valor de masa local.

Se proporciona un sistema de evaluación de piezas de trabajo para evaluar una o más piezas de trabajo levantadas por un manipulador mediante la utilización de una o más herramientas de elevación, tal como se establece en la reivindicación 1.

En la reivindicación 14 se proporciona un método para procesar una pieza de trabajo implementado mediante el sistema de evaluación de piezas de trabajo descrito anteriormente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las diversas características, ventajas y otros usos del presente aparato y método se harán más evidentes refiriéndose a la siguiente descripción detallada y a los dibujos en los que:

La FIG. 1 es una vista esquemática de un sistema para detectar múltiples piezas de trabajo, que comprende aparatos de acuerdo con la presente invención;

La FIG. 2 es un diagrama de flujo de un método para detectar múltiples piezas de trabajo con el sistema;

La FIG. 3 es una vista en perspectiva explosionada del aparato para detectar múltiples piezas de trabajo de la presente invención;

La FIG. 4 es una vista en perspectiva explosionada de una realización alternativa del aparato para detectar múltiples piezas de trabajo de la presente invención;

FIG. 5 es una vista en perspectiva despiezada de otra realización del aparato para detectar múltiples piezas de trabajo de la presente invención; y

FIG. 6 es una vista en perspectiva inferior despiezada de la realización mostrada en FIG. 5 del aparato para detectar múltiples piezas de trabajo de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA REALIZACIÓN

La presente invención se relaciona con sistemas, aparatos y métodos para detectar múltiples piezas de trabajo, como se muestra en las FIGS. 1-6. En estas figuras, los componentes primarios o características que tienen funcionalidad similar a través de las diversas realizaciones se discuten y se representan con números de referencia que aumentan en 100 (por ejemplo, aparato 10, acelerómetro 28, y sensor de fuerza 32 en las FIGS. 1 y 3, y aparato 110, acelerómetro 128, y sensor de fuerza 132 en la FIG. 4).

Como se discute con más detalle a continuación, el sistema de detección de peso 1 incluye uno o más aparatos 10. El aparato 10 (por ejemplo, emparejamiento) de la presente invención puede estar conectado a un manipulador 12, tal como un brazo robótico programable (por ejemplo, brazo manipulador), en un extremo del aparato 10 mientras que también está conectado a una herramienta de extremo del brazo 14 (por ejemplo, herramienta o dispositivo de acople de pieza de trabajo, de elevación de pieza de trabajo, de movimiento de pieza de trabajo, etc.) para acople de una pieza de trabajo 16 en el extremo opuesto del aparato 10. Cada aparato 10 funciona como un emparejamiento, que monta de forma liberable la herramienta de extremo del brazo 14 en el manipulador 12, o puede incluir y estar acoplado de forma fija a la herramienta de extremo del brazo 14. Cada aparato 10, o un procesador central 35, está configurado además para determinar la masa local o el peso de la pieza de trabajo 16 que está siendo elevada por la herramienta de extremo del brazo 14 asociada a la misma, mientras la pieza de trabajo 16 está en movimiento. La masa local de la pieza de trabajo 16 se deriva de la aceleración local medida por el aparato 10 y de la fuerza local aplicada por la pieza de trabajo al aparato 10 a través de la herramienta de extremo del brazo 14, siendo dicha fuerza local también medida por el aparato 10. En base a una o varias masas locales determinadas con los aparatos 10, el sistema 1 evalúa si una pieza de trabajo 16 o más de una pieza de trabajo 16 está siendo elevada por las herramientas de extremo del brazo 14 asociadas con los aparatos 10 del sistema 1.

Como se muestra en la FIG. 3, la herramienta de extremo del brazo 14 puede comprender un aparato de ventosa 18 que tiene un venturi 20 para generar vacío en una ventosa elástica 22. La ventosa 22 puede acoplarse directamente a la pieza de trabajo 16, en la que la pieza de trabajo 16 puede incluir láminas de metal cortadas u otros materiales que comúnmente se denominan "piezas en bruto". Las piezas de trabajo 16 o los espacios en blanco pueden estar previamente estampados o procesados como piezas idénticas, o las piezas de trabajo 16 o los espacios en blanco pueden incluir láminas sustancialmente planas de materiales metálicos o no metálicos. Normalmente, las piezas de trabajo 16 o en bruto se apilan directamente unas sobre otras, en el que el manipulador 12 mueve la ventosa 22 a una posición, y la ventosa 22 se acopla a la pieza de trabajo 16 o en bruto que está en la parte superior de la pila de piezas de trabajo 16 o en bruto. La pila de piezas de trabajo 16 o en bruto puede almacenarse o mantenerse en una estación de trabajo (no mostrada). La estación de trabajo puede estar configurada con varios tipos diferentes de estaciones para el procesamiento posterior de las piezas 16.

Cuando nos referimos a la pila de las piezas de trabajo 16 o de las piezas en bruto, la pieza en bruto "superior" es la pieza en bruto expuesta o más alta de una pila de piezas en bruto en un momento dado. Así, cuando la pieza superior es extraída de la pila (asumiendo que solo una pieza es extraída), la pieza inmediatamente inferior a la pieza superior se convierte en la pieza superior. Mantener la pila vertical y extraer la pieza en bruto superior es lo convencional y preferido, pero en teoría, las piezas en bruto podrían montarse horizontalmente con la pieza en bruto superior extraída de un extremo de la pila. Del mismo modo, es posible extraer la pieza en bruto inferior, asumiendo un acceso sin obstáculos a esa pieza en bruto si la pila puede asegurarse y si el sistema puede extraer sólo una pieza en bruto o una pieza en bruto doble ocasionalmente. Un bruto doble se referirá a un par de piezas en bruto o piezas de trabajo 16 pegadas entre sí cuando se acoplan y se mueven mediante el ventosa 22 y el manipulador 12. Las piezas en bruto o piezas de trabajo 16 pueden pegarse entre sí debido a diversos revestimientos, aceites, suciedad, hendiduras en las piezas en bruto, etc. Las piezas en bruto o piezas de trabajo 16 dobles no son deseables en un entorno industrial, ya que la maquinaria para procesar y formar las piezas en bruto no está diseñada para piezas en bruto o piezas de trabajo 16 dobles. Así, la inserción de brutos dobles o piezas 16 en la maquinaria adecuada puede dañar la maquinaria o producir piezas defectuosas. Tales situaciones son, por supuesto, indeseables en un entorno industrial.

Para determinar si una o más piezas de trabajo 16 están unidas a la herramienta de extremo del brazo 14, es decir, una condición de bruto doble, la masa de la pieza de trabajo 16 se compara con la masa teórica de una pieza de trabajo 16. El problema de comparar simplemente el valor de la masa con la masa teórica de una pieza de trabajo 16 es que la masa aparente de la pieza de trabajo 16 es dinámica cuando la herramienta de extremo de brazo 14 y la pieza de trabajo 16 están en movimiento. Normalmente, no se puede realizar una medición de masa adecuada de la pieza de trabajo 16 hasta que la herramienta de extremo del brazo 14 haya elevado la pieza de trabajo 16 de la pila de piezas de trabajo 16 y se haya detenido. En tales situaciones, una condición de bruto doble no puede determinarse hasta que la herramienta de extremo del brazo 14 y la pieza de trabajo 16 se hayan detenido. Este tiempo de espera provoca una ralentización en el procesamiento de la pieza de trabajo 16, creando así ineficiencias en el proceso de fabricación que no son deseables en una aplicación industrial.

La masa aparente de la pieza 16 cambia a medida que se acelera y desacelera durante la elevación de la pieza 16 de la pila de piezas 16. La fuerza que la pieza de trabajo 16 ejerce hacia abajo, que es la carga de la pieza de trabajo 16, es el producto de la masa de la pieza de trabajo 16 y la aceleración de la pieza de trabajo 16. En reposo, la aceleración es simplemente la aceleración gravitacional local. En reposo, la aceleración es simplemente la aceleración gravitatoria local. Durante la elevación de la pieza 16, la aceleración es la suma vectorial de la aceleración gravitacional y la aceleración de la herramienta de extremo del brazo 14. El valor de la aceleración permite determinar la masa de la pieza 16 durante la elevación de la pieza 16 utilizando la ecuación Masa = Fuerza / Aceleración. Como puede verse de la ecuación, durante la elevación de la pieza 16, el valor de la carga medida y el valor de la aceleración aumentan proporcionalmente, dando como resultado una masa de la pieza 16 que es relativamente constante a lo largo de la elevación de la pieza 16. Comparando la masa calculada con la masa teórica de una pieza de trabajo 16, el aparato 10 y el método de la presente invención pueden determinar si hay más de una pieza de trabajo 16 presente en la herramienta de extremo del brazo 14. En otras palabras, el aparato 10 y el método de la presente invención pueden determinar si se ha producido una condición de bruto doble. Si se identifica una condición de bruto doble, el manipulador 12 puede programarse para descargar las piezas de trabajo 16 en una estación de descarga separada, o el procesador de computadora 34 puede proporcionar una advertencia o un indicador a un usuario para que descargue las piezas de trabajo 16.

Debe tenerse en cuenta que durante la desaceleración de la pieza de trabajo 16, la fuerza y la aceleración de la pieza de trabajo 16 puede llegar a ser cero, lo que indica que la pieza de trabajo 16 es momentáneamente sin peso. Esto llevara a un error de "Divide por Cero", creando así cálculos matemáticos erráticos durante este período de tiempo. Sin embargo, para cuando esta condición ocurre, la masa de la pieza de trabajo 16 ya ha sido determinada por el aparato 10 y el método de la presente invención. Así, los cálculos necesarios deben evitar condiciones donde la aceleración se aproxima a cero. Puede establecerse un umbral simple por debajo del cual no se realicen los cálculos.

En la mayoría de las aplicaciones, se utiliza una pluralidad de herramientas de extremo del brazo 14 para acople de una pieza de trabajo 16 desde que muchas de las piezas de trabajo 16 son demasiado grandes o pesadas para que una herramienta de extremo del brazo 14 las eleve y manipule. En estas situaciones, el sistema 1 incluye un aparato 10 de la presente invención utilizado en conjunción con cada herramienta de extremo del brazo 14. La masa distribuida o local en cada herramienta de extremo del brazo 14 puede sumarse con el fin de proporcionar una masa total de la pieza de trabajo 16. De nuevo, utilizando un valor de acelerómetro junto con un valor de carga o fuerza de la pieza de trabajo 16, la masa total de la pieza de trabajo 16 puede determinarse durante la elevación de la pieza de trabajo 16, proporcionando así una indicación de bruto doble antes de que la pieza de trabajo 16 se detenga.

Como se muestra esquemáticamente en la FIG. 1 junto con el diagrama de flujo de la FIG. 2, el sistema 1 generalmente incluye uno o más aparatos 10 y un procesador central 35 en comunicación eléctrica con el mismo, y realiza un método de evaluación de la masa o peso de una pieza de trabajo.

Los aparatos 10, junto con los aparatos 110 y 210, que se describen con más detalle estructural más adelante, incluyen cada uno un cuerpo 26 que está emparejado o conectado en un primer extremo del mismo al manipulador 12 y en un segundo extremo del mismo a la herramienta de extremo del brazo 14. Cada extremo del cuerpo 26 puede estar acoplado directamente al manipulador 12 o a la herramienta de extremo del brazo 14 (por ejemplo, con elementos de fijación), o puede estar acoplado indirectamente a los mismos (por ejemplo, mediante el sensor de fuerza 32, el adaptador de montaje 24, y/u otro miembro intermedio, junto con los elementos de fijación apropiados). El aparato 10 funciona como un emparejamiento para montar la herramienta de extremo del brazo 14 al manipulador 12, de tal manera que el aparato 10 está conectado de forma liberable al manipulador 12, y está conectado de forma liberable a la herramienta de extremo del brazo 14, por ejemplo, permitiendo que el aparato 10 sea reemplazable y/o reparable independientemente tanto del manipulador 12 como de la herramienta de extremo del brazo 14. En su lugar, el aparato 10 puede estar emparejado de forma fija o de otro modo con la herramienta de extremo del brazo 14, de manera que la herramienta de extremo del brazo 14 forme parte del aparato 10.

Cada aparato 10, junto con los aparatos 110 y 210, incluye además un acelerómetro 28, un sensor de fuerza 32, y un procesador 34 (es decir, un procesador local), que están emparejados con el cuerpo 26. El acelerómetro 28 mide la aceleración del cuerpo 26 (por ejemplo, la aceleración local) a medida que el manipulador 12 mueve la pieza de trabajo 16, siendo la aceleración del cuerpo 26 aproximadamente equivalente a la aceleración local de la pieza de trabajo 16 que está siendo levantada por la herramienta de extremo del brazo 14. El acelerómetro 28 envía entonces una señal de aceleración local 28a indicativa de la aceleración local medida (es decir, comunicando la información de aceleración local). La señal de aceleración local 28a puede, por ejemplo, ser una salida de voltaje del acelerómetro 28 correspondiente a la aceleración medida por el mismo, o puede ser otro tipo de señal (por ejemplo, salida de un valor de aceleración real, una aproximación al mismo, u otra información o datos de los que se pueda derivar la aceleración). El acelerómetro 28 puede, por ejemplo, ser un acelerómetro de un solo eje configurado para medir la aceleración en una sola dirección, o un acelerómetro de tres ejes, de tal manera que la aceleración en el espacio tridimensional puede ser medida y cuantificada. Con un acelerómetro de tres ejes, la señal de aceleración local 28a puede incluir tres señales de aceleración local, cada una asociada a uno de los tres ejes, en cuyo caso el procesador 34 obtiene un vector de aceleración dentro del espacio tridimensional. Alternativamente, el acelerómetro de tres ejes puede, por sí mismo, derivar y emitir datos vectoriales indicativos de la aceleración dentro del espacio tridimensional, o el componente de aceleración sustancialmente alineado con el sensor de carga 32.

El sensor de carga 32 mide la carga aplicada al aparato 10 (por ejemplo, la fuerza o carga local) sustancialmente de forma simultánea con el acelerómetro 28 que mide la aceleración. El sensor de carga 32 envía entonces una señal de fuerza local 32a indicativa de la fuerza medida (es decir, comunica la información de fuerza local). Al igual que con la señal de aceleración local 28a, la señal de fuerza local 32a puede ser una salida de voltaje del sensor de carga 32 correspondiente a la fuerza medida por el mismo, o puede ser otro tipo de señal (por ejemplo, salida de un valor de fuerza real, una aproximación al mismo, u otra información o datos de los que se pueda derivar la fuerza). El sensor de carga 32 puede configurarse para medir la fuerza en una única dirección general, de forma que los momentos de doblado, los pares de rotación y las fuerzas de cizallamiento aplicadas al aparato 10 por la herramienta de extremo de brazo 14 tengan poca influencia en la fuerza medida. De acuerdo con otras realizaciones ejemplares, el sensor de carga 32 está configurado para medir la fuerza en tres ejes, y puede estar configurado además para medir el par de rotación. Con un sensor de fuerza de tres ejes, la señal de fuerza local 32a puede incluir tres señales de fuerza local, cada una asociada con uno de los tres ejes, en cuyo caso el procesador 34 deriva un vector de fuerza dentro de un espacio tridimensional. Alternativamente, el sensor de fuerza de tres ejes puede, por sí mismo, derivar y emitir datos vectoriales indicativos de la fuerza dentro del espacio tridimensional.

De acuerdo con una realización ejemplar del aparato 10, el acelerómetro 28 es un acelerómetro de un solo eje y el sensor de fuerza 32 es un sensor de fuerza de un solo eje. El acelerómetro 28 está dispuesto físicamente en relación con el sensor de fuerza 32 para medir la aceleración en una dirección sustancialmente la misma que la dirección en la que el sensor de fuerza 32 mide la fuerza (por ejemplo, direcciones dentro de aproximadamente 5 grados entre sí, o más preferiblemente dentro de aproximadamente 1 grado). Por ejemplo, el acelerómetro 28 y el sensor de fuerza 32 están configurados para medir la aceleración y la fuerza, respectivamente, en una dirección sustancialmente vertical (por ejemplo, cada uno dentro de aproximadamente 5 grados de la vertical). Esta dirección singular de medición también puede ser sustancialmente la misma que la dirección nominal de movimiento durante la cual se realizan las mediciones de aceleración y fuerza.

Para ubicaciones de superficie no horizontales de las piezas de trabajo 16 (por ejemplo, para piezas de trabajo que tienen contornos u orientaciones variables), la herramienta de elevación 14 puede emparejarse con el aparato 10 en un ángulo correspondiente al de la ubicación de superficie no horizontal, mientras que el acelerómetro 28 y el sensor de fuerza 32 siguen estando configurados para medir en una dirección sustancialmente vertical, mientras que la pieza de trabajo 16 se mueve sustancialmente en vertical. De acuerdo con otras realizaciones ejemplares, uno o más aparatos 10 de un sistema 1 pueden estar configurados para medir la aceleración y la fuerza en direcciones no verticales (por ejemplo, para ubicaciones de superficie no horizontales de las piezas de trabajo 16) y/o en direcciones diferentes de la dirección de movimiento de la pieza de trabajo 16, cualquiera de las cuales puede dar como resultado una precisión decreciente (es decir, en mediciones o cálculos resultantes relativos al peso o masa real de una pieza de trabajo) cuanto más se aleja la dirección de medición de la vertical y/o de la dirección de movimiento. Sin embargo, las imprecisiones resultantes pueden compensarse con mayores márgenes en los valores objetivo, como se explica con más detalle a continuación. De acuerdo con otras realizaciones ejemplares del aparato, el acelerómetro 28 es un acelerómetro de tres ejes y el sensor de fuerza 32 es un sensor de fuerza de tres ejes, que proporcionan una mayor precisión de medición y cálculo derivando vectores de aceleración y fuerza dentro del espacio, que pueden, por ejemplo, tener en cuenta ubicaciones de superficie no horizontales de las piezas de trabajo 16, movimiento no vertical de las piezas de trabajo 16, y/o desalineación entre una dirección de medición singular y la dirección de movimiento.

El procesador 34 está en comunicación con el acelerómetro 28 y el sensor de carga 32 (por ejemplo, conexión eléctrica física o conexión inalámbrica). El término procesador, tal como se utiliza en el presente documento, debe entenderse generalmente como un componente, dispositivo o sistema capaz de procesar señales y datos (por ejemplo, un ordenador con un procesador, memoria y almacenamiento), que puede incluir múltiples unidades de procesamiento y puede incluir además los componentes necesarios para enviar y/o recibir señales. El procesador 34 recibe la señal de aceleración local 28a y la señal de fuerza local 32a. El procesador 34 determina un valor de masa local basado en la señal de aceleración local 28a y la señal de fuerza local 32a (es decir, basado en la información de aceleración y fuerza local comunicada). Al determinar la masa local, el procesador 34 también puede convertir la señal de aceleración local 28a y/o la señal de fuerza local 32a en unidades apropiadas (por ejemplo, de voltios a m/s o Newtons). El valor de masa local, por ser local, es la parte o porción de la masa total de la(s) pieza(s) de trabajo, que está siendo elevada por la herramienta de extremo del brazo 14 asociada con el aparato 10. Además, el valor de masa local es una aproximación a la masa local real y, por lo tanto, puede ser la masa local real, el peso local real, aproximaciones a partir de las cuales se puede derivar la masa local real o el peso local, o aproximaciones a los mismos (por ejemplo, para mediciones de aceleración y fuerza no verticales). Dicho de otro modo, el término valor de masa local no es necesariamente una medida en unidades de masa (por ejemplo, kilogramos), sino que sólo tiene que ser una aproximación a la masa local real o una aproximación a la misma y puede tener otras unidades asociadas (por ejemplo, unidades de fuerza, unidades arbitrarias, sin unidades, etc.). Por ejemplo, el procesador puede no convertir una salida de voltaje de la señal del acelerómetro 28a o la señal de fuerza 32a en unidades de aceleración o fuerza, pero puede utilizar el voltaje como una variable de entrada directa.

Como se ha descrito anteriormente, el valor de la masa local se deriva de la ecuación M = F / A y de la aceleración gravitatoria conocida. Por ejemplo, el procesador 34 puede determinar el valor de masa local como la masa local real Mlocal= Fmedida / (Amedida Agravedad), donde Fmedida es la fuerza medida por el sensor de fuerza 32 (por ejemplo, una fuerza sustancialmente vertical) menos el peso conocido de la herramienta de extremo de brazo 14, Amedida es la aceleración medida por el acelerómetro 28 (por ejemplo, un componente sustancialmente vertical de la aceleración medida por un acelerómetro de tres ejes, o la aceleración medida por un acelerómetro de un solo eje alineado sustancialmente vertical), y Agravedad es la aceleración gravitacional conocida (es decir, 9,81 m/s2). El valor de masa local puede ser el valor de peso local real calculado como Wlocal = Mlocal x Agravedad. Alternativamente, el valor de la masa local puede ser la masa o peso local, o un valor aproximado, de la pieza de trabajo más la herramienta de extremo del brazo 14 emparejada al aparato 10 (es decir, el peso conocido de la herramienta de extremo del brazo 14 no se resta de la fuerza local medida por el sensor de fuerza 32). El procesador 34 envía entonces, o hace que se envíe, una señal de masa local 34a indicativa del valor de masa local (es decir, una señal que comunica la información de masa local).

El procesador central 35 está en comunicación con el procesador 34 de cada uno de los uno o más aparatos 10, por ejemplo, a través de una conexión eléctrica física o una conexión inalámbrica. El procesador central recibe la señal de masa local 34a de cada uno de los uno o más aparatos 10. El procesador central 35 determina un valor de masa total o acumulativo, por ejemplo, mediante la suma de los valores de masa locales de cada uno de los aparatos 10. Al igual que con el valor de masa local, el valor de masa total puede ser la masa total real, el peso total real, cualquier aproximación a los mismos o una aproximación a los mismos.

El procesador central 35 compara el valor de masa total con un objetivo, que puede incluir uno o más valores umbral basados en la masa teórica de la pieza de trabajo 16 (por ejemplo, un umbral superior indicativo de más de una pieza de trabajo y/o un umbral inferior indicativo de cero piezas de trabajo) o un rango (por ejemplo, un rango indicativo de una sola pieza de trabajo 16). En su lugar, el objetivo puede ser un objetivo calibrado, por ejemplo, basado en mediciones (es decir, aceleración y/o fuerza) y cálculos posteriores (por ejemplo, valores de masa local y/o total) a partir de la elevación de una pieza de trabajo 16. La calibración puede realizarse suspendiendo una pieza de trabajo 16 con el sistema 1 de forma estacionaria y/o moviendo una pieza de trabajo 16 con el sistema 1 (por ejemplo, mediante movimientos esperados durante una operación normal). El objetivo puede basarse en la masa conocida (por ejemplo, teórica o calibrada) de una sola pieza de trabajo por sí misma, o en la masa conocida (por ejemplo, teórica o calibrada) combinada de la pieza de trabajo 16 y las herramientas de extremo del brazo 14. El objetivo también puede incluir un factor de error para tener en cuenta la variación de la medición (por ejemplo, entre el 30% y el 50%), que puede tener en cuenta las variaciones en el movimiento de las sucesivas piezas de trabajo 16, así como las mediciones de aceleración y fuerza no verticales, el movimiento no vertical y/o la desalineación entre las direcciones de medición y movimiento, como se ha descrito anteriormente.

El procesador central 35 envía entonces una señal de salida de sistema 35a a un controlador de fabricación M (por ejemplo, el controlador que opera el manipulador 12 y una o más herramientas de extremo del brazo 14) para aceptar la pieza de trabajo 16 si no se detecta una condición de bruto doble o para rechazar la(s) pieza(s) de trabajo 16 si se determina o encuentra una condición de bruto doble. Por ejemplo, la señal de salida del sistema 35a puede ser una salida binaria, tal como una señal de fallo sólo en los casos en que se detecta más de una pieza de trabajo 16, de tal manera que la(s) pieza(s) de trabajo 16 se rechazan y no se someten a un procesamiento posterior en una secuencia normal (por ejemplo, las piezas de trabajo 16 rechazadas se apartan). En estas condiciones de bruto doble, el controlador M puede, como se ha descrito anteriormente, descargar las piezas de trabajo 16 en una estación de descarga separada, o bien el sistema 1 puede proporcionar una advertencia o indicador a un usuario para que descargue las piezas de trabajo 16. Si no se produce ninguna señal de fallo, la pieza de trabajo 16 se acepta y se somete a un procesamiento posterior de acuerdo con una secuencia normal. De acuerdo con otras realizaciones, la señal de salida del sistema puede proporcionar información más discreta, por ejemplo, proporcionando una señal de aprobado o de fallo, el número de piezas de trabajo detectadas (por ejemplo, 0, 1, 2, 3, etc.), el valor de la masa total (por ejemplo, masa total, peso total, o aproximación al mismo), etc., que puede ser utilizado por el controlador M para operar el manipulador 12 y las herramientas de extremo del brazo 14.

Mientras que, como se muestra en la FIG. 1, el procesador 34 se representa como un componente local de cada aparato 10 y el procesador central 35 se representa como remoto a cada aparato 10, de acuerdo con otras realizaciones ejemplares, el procesador 34 puede omitirse de tal manera que el procesador central 35 realiza los pasos que de otro modo realizaría el procesador local 34. El procesador central recibe y procesa la señal de aceleración 28a y la señal de fuerza 32a de cada aparato 10, mientras que los pasos de envío y recepción de las señales de masa local pueden omitirse porque el valor de masa local y el valor de masa total son determinados por el procesador central 35. De acuerdo con otras realizaciones ejemplares, el procesador central 35 y los pasos de recepción, envío y procesamiento relacionados pueden omitirse, por ejemplo, en sistemas con un solo aparato 10, en cuyo caso el valor de masa local sería equivalente al valor de masa total y podría compararse directamente con un umbral o rango. En otras realizaciones ejemplares, el procesador 34 de uno de los aparatos 10 puede funcionar como procesador central (es decir, estar conectado eléctricamente a otros aparatos 10 para recibir y procesar señales de masa local 34a de los otros aparatos 10 para determinar el valor de masa total). De acuerdo con otras realizaciones, el sistema 1 puede incluir más procesadores (por ejemplo, procesadores intermedios adicionales) o menos procesadores (por ejemplo, de forma que el controlador M reciba directamente la señal local de aceleración 28a y las señales locales de fuerza 32a).

Como se muestra en el diagrama de flujo de la FIG. 2, un método realizado por el sistema 1 incluye un primer paso de medición de la aceleración de cada aparato (paso 1001), un segundo paso de medición de la fuerza aplicada a cada aparato (paso 1002) que ocurre simultáneamente con el primer paso (paso 1001), un tercer paso de cálculo del valor de masa local para cada aparato a partir de la aceleración medida y la fuerza medida (paso 1003), un cuarto paso de determinación del valor de masa total a partir de los valores de masa local (paso 1004), y un quinto paso de determinación de si existe una condición de bruto doble basada en el valor de masa total (paso 1005).

El primer paso de medición de la aceleración (Paso 1001) lo realiza el acelerómetro 28 de cada aparato 10 como se ha descrito anteriormente. El primer paso de medición de la aceleración (Paso 1001) también puede incluir subpasos de envío de la señal de aceleración 28a, que realiza el acelerómetro 28, y de recepción de la señal de aceleración 28a, que puede realizar el procesador 34 del aparato 10 o el procesador central 35 del sistema 1 (por ejemplo, en sistemas 1 donde el aparato 10 no incluye un procesador 34, como se ha descrito anteriormente).

El segundo paso de medición de la fuerza (Paso 1002) es realizado por el sensor de fuerza 32 como se ha descrito anteriormente y ocurre sustancialmente de forma simultánea con el paso de medición de la aceleración (Paso 1001). El segundo paso de medición de la fuerza (Paso 1002) puede incluir también subpasos de envío de la señal de fuerza 32a, que es realizado por el sensor de fuerza 32, y de recepción de la señal de fuerza 32a, que puede ser realizado por el procesador 34 del aparato 10 o por un procesador central 35 del sistema 1.

El tercer paso de cálculo del valor de masa local (Paso 1003) es realizado por el procesador 34 del aparato 10, o por el procesador central 35 del sistema 1 si el aparato 10 no incluye el procesador 34. Como se ha descrito anteriormente, el valor de masa local se calcula basándose en la información de aceleración local recibida de la señal de aceleración 28a y la información de fuerza local recibida de la señal de fuerza 32a. El tercer paso de cálculo del valor de masa local (Paso 1003), cuando es realizado por el procesador 34 del aparato 10, puede incluir también subpasos de envío de la señal de masa local 34a indicativa del valor de masa local, que es realizado o causado por el procesador 34, y recepción de la señal de masa local 34a, que es realizada es realizada por el procesador central 35. En los sistemas 1 que omiten el procesador 34 del aparato 10, el tercer paso de cálculo del valor de masa local (Paso 1003) puede ser realizado por el procesador central 35 cuando la señal de aceleración 28a y la señal de fuerza 32a se reciben directamente desde el mismo.

El cuarto paso de calcular el valor de masa total (Paso 1004), y el quinto paso de determinar si existe una condición de bruto doble (Paso 1005) se realizan cada uno por el procesador central 35. El quinto paso (Paso 1005) puede incluir subpasos de comparación del valor de masa total con un umbral o rango para determinar si existe una condición de bruto doble, enviando la señal de salida del sistema 35a basada en la determinación, y aceptando o rechazando la una o más piezas de trabajo basadas en la señal de salida. En los sistemas 1 que no incluyen un procesador central 35, los pasos cuarto y quinto pueden ser realizados en su lugar por el procesador 34 del aparato 10. Por ejemplo, en sistemas 1 con un solo aparato 10 o en sistemas 1 con el procesador 34 de un aparato 10 en comunicación directa con los procesadores 34, acelerómetros 28 o sensores de fuerza 32 de otros aparatos 10, el procesador 34 de un aparato puede funcionar como procesador local y como procesador central.

Un sistema de fabricación global, que incluye el sistema 1 y el manipulador 12, las herramientas de extremo del brazo 14 y el controlador M, también puede realizar pasos iniciales y finales, que incluyen elevar una o más piezas de trabajo (Paso 1000) y aceptar o rechazar la una o más piezas de trabajo basándose en la señal de salida 35a (Paso 1006). Los pasos 1000 a 1006 se repiten entonces para cada pieza(s) de trabajo subsiguiente(s) elevada(s) por el manipulador 12 y las herramientas de extremo del brazo 14.

Con referencia a las FIGS. 3-6, varias realizaciones del aparato 10 serán ahora discutidas. Como se observa en la FIG. 3, el aparato 10 de la presente invención se posiciona entre la herramienta de extremo del brazo 14 y el manipulador 12. Aunque los componentes electrónicos funcionales del aparato 10 (por ejemplo, acelerómetro 28, sensor de fuerza 32, y/o procesador 34) de la presente invención podrían posicionarse en el manipulador 12 directamente encima de donde la herramienta de extremo del brazo 14 se conectaría al manipulador 12, tal conexión requeriría que el fabricante del manipulador 12 instalara el aparato 10 de la presente invención en el manipulador 12 antes de vender el manipulador 12 a su usuario previsto. Esto añadiría costes a la fabricación y al mantenimiento del manipulador 12, y por lo tanto, tal diseño probablemente no sería deseable para el fabricante del manipulador 12. El aparato 10 de la presente invención también podría montarse dentro de la herramienta de extremo del brazo 14, pero de nuevo, el fabricante de la herramienta de extremo del brazo 14 se vería obligado a implementación el aparato 10 de la presente invención en la herramienta de extremo del brazo 14 existente. Esto también aumentaría el coste y la facilidad de mantenimiento de la herramienta de extremo de brazo 14. Ambos montajes alternativos del aparato 10 de la presente invención no son prácticos cuando se comparan con el montaje del aparato 10 de la presente invención entre el manipulador 12 y la herramienta de extremo del brazo 14, como se muestra en la FIG. 3, ya que posicionarse el aparato 10 entre el manipulador 12 y la herramienta de extremo del brazo 14 permite una mantenibilidad separada del aparato 10.

Para conectar el aparato 10 de la presente invención a la herramienta 14 del extremo del brazo, tal como el aparato 18 de ventosa mostrado en la FIG. 3, el aparato 10 de la presente invención proporciona un adaptador 24 de montaje conectado directamente al venturi 20 del aparato 18 de ventosa. El adaptador de montaje 24 tiene una configuración sustancialmente rectangular, en forma de placa, en el que las aberturas (no mostradas) se extienden a través del mismo para permitir que los fijadores convencionales (no mostrados) se extiendan a través de las aberturas y dentro de las aberturas correspondientes (no mostradas) proporcionadas en el venturi 20 de la ventosa 18 del aparato. La presente invención también prevé que el adaptador de montaje 24 pueda comprender otras configuraciones que permitan el montaje de la herramienta de extremo del brazo 14 al aparato 10 de la presente invención. En adición, la herramienta de extremo del brazo 14 puede incluir varios tipos y configuraciones de herramientas de extremo del brazo 14 además del aparato de ventosa 18 descrito anteriormente, tales como pinzas y capturadoras potenciadas.

Para determinar la aceleración de la pieza de trabajo 16 al ser movida por el manipulador 12, se conecta un cuerpo de célula 26 al adaptador de montaje 24. El cuerpo celular 26 tiene una configuración sustancialmente cilíndrica, en forma de disco, en el que las aberturas 27 en el adaptador de montaje 24 se corresponden con aberturas (no mostradas) en el cuerpo celular 26 para permitir que los fijadores convencionales (no mostrados) se extiendan a través de las mismas, conectando así el adaptador de montaje 24 al cuerpo celular 26. Un acelerómetro convencional 28 está dispuesto dentro del cuerpo de célula 26 para medir la aceleración del aparato 10 de la presente invención. El manipulador 12, el aparato 10, la herramienta de extremo del brazo 14, y la pieza de trabajo 16 están conectados unitariamente cuando la pieza de trabajo 16 se acople por la herramienta de extremo del brazo 14, permitiendo así un único valor de aceleración medido por el acelerómetro 28. El acelerómetro 28 está conectado eléctricamente a una toma eléctrica 30 a través de cables eléctricos (no mostrados) de tal manera que el acelerómetro 28 puede enviar una señal correspondiente al valor de aceleración de la pieza de trabajo 16 a la toma eléctrica 30. Se puede proporcionar una ranura 31 en el cuerpo de la célula 26 para recibir los cables eléctricos y proporcionar acceso a la salida eléctrica 30.

Para determinar la carga o la fuerza aplicada por la pieza de trabajo 16 (es decir, la fuerza aplicada por la herramienta de brazo terminal 14, que sujeta o eleva la pieza de trabajo 16, al aparato 10), se conecta una célula de carga 32 (o sensor de carga o fuerza) al cuerpo de la célula 26 utilizando los fijadores convencionales (no mostrados). Los fijadores convencionales se extienden a través de las correspondientes aberturas 29 proporcionadas en el cuerpo de la célula 26 y las aberturas 33 proporcionadas en la célula de carga 32. La célula de carga 32 puede estar conectada al manipulador 12 por medio de los fijadores convencionales (no mostrados) que se extienden desde el manipulador 12 hasta una abertura roscada 39 proporcionada en la célula de carga 32. La célula de carga 32 tiene una configuración sustancialmente cilíndrica, en forma de disco y tiene la capacidad de determinar la carga o fuerza aplicada por la pieza de trabajo 16 a la célula de carga 32 de una manera convencional. Al predeterminar la carga o fuerza aplicada por la herramienta 14 del extremo del brazo, el cuerpo 26 de la célula y el adaptador 24 de montaje, la carga o fuerza de la pieza 16 puede calcularse restando la carga o fuerza de la herramienta 14 del extremo del brazo, el cuerpo 26 de la célula y el adaptador 24 de montaje de la carga o fuerza total medida por la célula 32 de carga. La célula de carga 32 proporciona el valor de carga de la pieza de trabajo 16 que se señala a través de cables eléctricos (no mostrados) conectados a la salida eléctrica 30. La salida eléctrica 30 está conectada a la célula de carga 32 y se extiende desde la misma. La salida eléctrica 30 proporciona una pluralidad de pasadores 36 que son recibidos por un cable correspondiente 37 que está conectado eléctricamente a un procesador de computadora central 35. El procesador de computadora central 35 recibe las señales del acelerómetro 28 y de la célula de carga 32 y realiza los cálculos apropiados para determinar si hay más de una pieza de trabajo 16 presente.

De acuerdo con otras realizaciones ejemplares, el aparato 10 puede incluir un procesador local (no mostrado; referirse al procesador local 34 más arriba y en la FIG. 1), por ejemplo, acoplado al cuerpo 26, que está conectado eléctricamente al acelerómetro 28 y al sensor de fuerza 32 y calcula un valor de masa local basado en señales recibidas del acelerómetro 28 (es decir, la señal de aceleración 28a) y del sensor de fuerza 32 (es decir, la señal de fuerza 32a). El procesador local está en comunicación eléctrica con las salidas eléctricas 30 para enviar al procesador central 35 una señal que indica la masa local determinada en el aparato 10 (es decir, la señal de masa local 34a).

En otra realización, el aparato 110 de la presente invención proporciona una configuración alternativa, como se muestra en la FIG. 4. El aparato 110 de la presente invención en esta realización proporciona un adaptador de montaje 124 que está conectado a una herramienta de extremo del brazo 14, como se describió anteriormente. El adaptador de montaje 124 tiene una configuración sustancialmente similar a una placa que tiene una pluralidad de aberturas 138 que se extienden a través de la misma para recibir los fijadores convencionales que conectan la herramienta de extremo del brazo 14 al adaptador de montaje 124.

El adaptador de montaje 124 está también conectado a un cuerpo de célula 126, en el que el cuerpo de célula 126 tiene una carcasa hueca sustancialmente cilíndrica 144 y un diafragma sustancialmente cilíndrico 146 conectado a un extremo de la carcasa 144. El diafragma 146 tiene un anillo exterior rígido 143 y un disco interior rígido 145 con una porción rebajada flexible 157 que se extiende entre el anillo 143 y el disco 145 y está conectada a los mismos. Los fijadores 140 se extienden a través de las aberturas 141 proporcionadas en el adaptador de montaje 124 y a través de las correspondientes aberturas 154 proporcionadas en el disco 145 del diafragma 146 del cuerpo de la célula 126 para conectar el cuerpo de la célula 126 al adaptador de montaje 124. El diafragma 146 del cuerpo celular 126 está conectado a la carcasa 144 del cuerpo celular 126 mediante la utilización de una pluralidad de los fijadores convencionales 148. Los fijadores 148 se extienden a través de las correspondientes aberturas 150 proporcionadas en el anillo 143 del diafragma 146 y a través de las aberturas 152 proporcionadas en la carcasa 144 del cuerpo de la célula 142. Un sensor de carga 132 incluye dos pares de medidores de deformación 156 (sólo se muestra un par) que están montadas a cada lado de la porción rebajada 157 del diafragma 146 del cuerpo de célula 126, en el que la porción rebajada 157 del diafragma 146 del cuerpo de célula 126 se flexiona en respuesta a una carga o fuerza aplicada por la pieza de trabajo 16. Los medidores de deformación 156 proporcionan una señal de fuerza (es decir, referirse a la señal de fuerza 32a anterior) que indica la carga o fuerza aplicada al aparato 110 de la presente invención por la pieza de trabajo 16. Los medidores de deformación 156 están conectadas eléctricamente a las salidas eléctricas 130 montadas en la carcasa 144 del cuerpo de la célula 126 a través de cableado eléctrico (no mostrado) para enviar la fuerza al procesador central (no mostrado; referirse al procesador central 35 más arriba y en la FIG. 1), o los medidores de deformación 156 pueden estar conectadas a una placa de circuito 161, como se describirá más adelante en el presente documento. Aunque en la realización se describen dos pares de medidores de deformación 156, debe tenerse en cuenta que la presente invención no se limita a dos pares de medidores de deformación 156, sino que puede utilizarse cualquier número de medidores de deformación, dependiendo de la aplicación.

Para determinar la aceleración de la pieza de trabajo 16, se monta un acelerómetro 128 en la placa de circuito 161 dispuesta dentro de la carcasa 144 del cuerpo de la célula 126. El acelerómetro 128 está en comunicación eléctrica con las salidas 130 mediante la utilización de cables eléctricos (no mostrados) o conexiones eléctricas (no mostradas) proporcionadas en la placa de circuitos 161. El acelerómetro 128 proporciona una señal eléctrica a la salida 130 que indica la aceleración de la pieza de trabajo 16 (es decir, se refiere a la señal de aceleración 28a anterior), que se envía al procesador central. La placa de circuito 161 tiene una configuración sustancialmente de radios en el que los radios de la placa de circuito 161 se acoplan complementariamente a los huecos 163 proporcionados dentro de la carcasa 144 del cuerpo de la célula 126. Los fijadores convencionales 165 se extienden a través de las aberturas 167 en la placa de circuito 161 y las aberturas 169 en la carcasa 144 del cuerpo celular 126 para fijar la placa de circuito 161 al cuerpo celular 126. Una cubierta 162 sustancialmente cilíndrica está conectada a un extremo de la carcasa 144 del cuerpo celular 126, cerrando así la carcasa 144 del cuerpo celular 126. La cubierta 162 está conectada a la carcasa 144 del cuerpo celular 126 mediante una pluralidad de los fijadores convencionales 164, que se extienden a través de las correspondientes aberturas 166 de la cubierta 162 y a través de las aberturas 154 proporcionadas en la carcasa 144 del cuerpo celular 126. Las salidas eléctricas 130 se enroscan en las correspondientes aberturas 168 de la carcasa 144 del cuerpo celular 126.

Las salidas eléctricas 130 proporcionan una pluralidad de salidas eléctricas. Las salidas eléctricas 130 proporcionan una pluralidad de pasadores 170 que se acoplan a los cables eléctricos 137 para comunicar la señal del acelerómetro y la señal de carga al procesador de computadora central. El aparato 110 de la presente invención puede proporcionar dos salidas eléctricas 130 para permitir que múltiples aparatos 110 se conecten en serie, o el aparato 110 puede proporcionar una salida eléctrica 130 para permitir que cada aparato 10 se conecte por separado al procesador de ordenador central. Como se ha descrito anteriormente, el procesador de computadora central recibe la señal del acelerómetro y la señal de carga y determina si una sola pieza de trabajo 16 está unida a la herramienta de extremo del brazo 14.

De acuerdo con otras realizaciones ejemplares, el aparato 110 puede incluir un procesador local (no mostrado; referirse al procesador local 34 más arriba y en la FIG. 1), por ejemplo, emparejado a la placa de circuitos 161, que está eléctricamente conectado al acelerómetro 128 y al sensor de fuerza 132 (por ejemplo, que tiene múltiples medidores de deformación 156) y calcula un valor de masa local basado en señales recibidas del acelerómetro 128 (es decir, la señal de aceleración 28a) y del sensor de fuerza 132 (es decir, la señal de fuerza 32a). El procesador local está en comunicación eléctrica con las salidas eléctricas 130 para enviar al procesador central 35 una señal que indica la masa local determinada en el aparato 110 (es decir, la señal de masa local 34a).

En otra realización, el aparato 10 de la presente invención puede asumir la configuración del aparato 210 tal y como se muestra en las FIGS. 5-6. El aparato 210 proporciona un adaptador de montaje 224 que tiene una configuración sustancialmente cilíndrica, en forma de disco. El adaptador de montura 224 está conectado a la herramienta de extremo del brazo 14 mediante el uso de los fijadores convencionales (no mostrados), que pasan a través de las correspondientes aberturas 274 proporcionadas en el adaptador de montura 272 y a través de las correspondientes aberturas (no mostradas) proporcionadas en la herramienta de extremo del brazo 14. El adaptador de montura 224 proporciona cuatro cilindros 276 que se extienden integralmente desde el adaptador de montura 272 en un lado opuesto del adaptador de montura 224 desde la herramienta de extremo del brazo 14. Los cuatro cilindros 276 se posicionan en una configuración sustancialmente cuadrada. Para medir el peso de la pieza de trabajo 16 que se acopla con la herramienta de extremo del brazo 14, se asienta un estante inferior 278 sobre y adyacente al adaptador de montaje 224. La estante inferior 278 proporciona un anillo sustancialmente cilíndrico que tiene un diámetro interior escalonado 280 y un llavero empotrado 282 que se extiende desde el diámetro interior escalonado 280. Un diafragma 284 sustancialmente cilíndrico, en forma de disco, está asentado dentro del diámetro interior escalonado 280 de la estante inferior 278. Los cilindros 276 del adaptador de montaje 272 limitan la posible deflexión del diafragma 284 proporcionándole un tope positivo. Un sensor de fuerza 232 incluye un medidor de deformación 287 que se monta sobre el diafragma 284 y se utiliza para monitorizar la deflexión del diafragma 284. El medidor de deformación 287 envía una señal eléctrica (es decir, se refiere a la señal de fuerza 32a anterior) a través de cables eléctricos (no mostrados) a una salida eléctrica (no mostrada) para indicar el valor de carga o fuerza aplicada por la pieza de trabajo 16. El llavero 282 proporciona acceso a los cables eléctricos desde el medidor de deformación hasta la salida eléctrica.

El diafragma 284 se flexiona a la luz de la carga o fuerza aplicada por un émbolo 286 sustancialmente cilíndrico. El émbolo 286 está dispuesto dentro de un rebaje 290 sustancialmente cilíndrico proporcionado en un cuerpo de célula 226 sustancialmente cilíndrico. El cuerpo de célula 226 tiene cuatro aberturas 292 que se extienden a través del mismo y que corresponden a las aberturas 293 proporcionadas en el estante inferior 278 y a las aberturas 274 en el adaptador de montaje 224. Los fijadores convencionales (no mostrados) se extienden a través de las aberturas 292 del cuerpo de la célula 226, las aberturas 293 en el estante inferior 278, y la abertura 274 en el adaptador de montaje 224 para conectar el cuerpo de la célula 226 al estante inferior 278 y al adaptador de montaje 224. Se permite que el émbolo 286 se deslice libremente dentro del rebaje cilíndrico 290 del cuerpo de la célula 226 para permitir que el émbolo 286 se acople y flexione el diafragma 284 en una cantidad que se corresponda con la carga o fuerza aplicada por la pieza de trabajo 16. Cables eléctricos (no mostrados) llevan desde la galga extensométrica 287 del sensor de fuerza 232 a una salida eléctrica (no mostrada) para proporcionar una señal al procesador de computadora central (no mostrado; referirse al procesador central 35 arriba y en la FIG. 1) indicando la fuerza aplicada al aparato 210.

Con el fin de medir la aceleración de la pieza de trabajo 16, se monta un acelerómetro 228 dentro del cuerpo de la célula 226 del aparato 210 de la presente invención o se empareja de otro modo al mismo. Cables eléctricos (no mostrados) llevan desde el acelerómetro 228 hasta la salida eléctrica (no mostrada) para proporcionar una señal (es decir, referirse a la señal de aceleración 28a anterior) al procesador de computadora central indicando la aceleración de la pieza de trabajo 16. El procesador recibe el valor de aceleración y el valor de carga y calcula el peso de la pieza de trabajo 16, como se ha descrito anteriormente.

De acuerdo con otras realizaciones ejemplares, el aparato 210 puede incluir un procesador local (no mostrado; referirse al procesador local 34 más arriba y en la FIG. 1), por ejemplo, emparejado al cuerpo 226, que está conectado eléctricamente al acelerómetro 228 y al sensor de fuerza 232 (por ejemplo, que tiene múltiples galgas extensométricas 232) y calcula un valor de masa local basado en señales recibidas del acelerómetro 228 (es decir, la señal de aceleración 28a) y del sensor de fuerza 232 (es decir, la señal de fuerza 32a). El procesador local está en comunicación eléctrica con las salidas eléctricas (no mostradas) para enviar una señal que indica la masa local determinada en el aparato 210 (es decir, la señal de masa local 34a) al procesador central 35.

Aunque el aparato 10 y el método de la presente invención son idóneos para determinar si una herramienta de extremo del brazo 14 se ha acoplado y elevado por más de una pieza de trabajo 16, se prevé que el aparato 10 y el método de la presente invención puedan utilizarse para determinar la presencia o ausencia de cualquier carga elevada por el aparato 10 y el método de la presente invención. Por ejemplo, podría determinarse el número de piezas de trabajo o la cantidad de un relleno en cualquier recipiente donde puedan utilizarse masas comparativas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) para evaluar una o más piezas de trabajo (16) elevadas por un manipulador (12) mediante la utilización de una o más herramientas de elevación (14), que comprende:

uno o más cuerpos (26, 126, 226), cada uno de ellos configurado como un emparejamiento para montar una de las una o más herramientas de elevación (14) al manipulador (12) y que tiene un acelerómetro (28, 128,228) y un sensor de fuerza (32, 132, 232), estando el acelerómetro (28, 128, 228) emparejado al cuerpo (26, 126, 226) y configurado para medir la aceleración local del cuerpo (26, 126, 226) y enviar una señal de aceleración local (28a) indicativa de la aceleración local, y el sensor de fuerza (32, 132, 232) acoplado al cuerpo (26, 126, 226) y configurado para medir la fuerza local aplicada al cuerpo (26, 126, 226) por una o más herramientas de elevación (14) y enviar una señal de fuerza local (32a) indicativa de la fuerza local;

al menos un procesador (34, 35) configurado para determinar un valor de masa local de la una o más piezas de trabajo (16) en una de las una o más herramientas de elevación (14) basándose en la señal de aceleración local (28a) y la señal de fuerza local (32a) para cada uno de uno o más cuerpos (26, 126, 225) y un valor de masa total de la una o más piezas de trabajo (16) para todas las una o más herramientas de elevación (14) basándose en los valores de masa local para cada uno de los uno o más cuerpos (26, 126, 226); y

caracterizado porqueun primer extremo de cada uno de los uno o más cuerpos (26, 126, 226) está configurado para conectarse de forma liberable al manipulador (12) y un segundo extremo de cada uno de los uno o más cuerpos (26, 126, 226) está configurado para conectarse de forma liberable a una de las una o más herramientas de elevación (14).

2. El sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, cada uno de los uno o más cuerpos (26, 126, 226) comprende además un procesador local emparejado al cuerpo (26, 126, 226) y conectado eléctricamente al acelerómetro (28, 128, 228) y al sensor de fuerza (32, 132, 232) para recibir la señal de aceleración local (28a) y la señal de fuerza local (32a), respectivamente, estando el procesador local (34) configurado para determinar el valor de masa local basado en la señal de aceleración local (28a) y la señal de fuerza local (32a) y para enviar una señal de masa local (34a) indicativa del valor de masa local.

3. El sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el valor de masa local es una aproximación a una masa local de la una o más piezas de trabajo (16) que están siendo elevadas por la una o más herramientas de elevación (14) emparejadas a los uno o más cuerpos (26, 126, 226).

4. El sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sensor de fuerza (32, 132, 232) está configurado para medir la fuerza en una sola dirección, y el acelerómetro (28, 128, 228) está configurado para medir la aceleración sustancialmente en la dirección única.

5. El sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el acelerómetro (258, 128, 228) es uno de los acelerómetros de tres ejes o de un solo eje.

6. El sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sensor de fuerza (32, 132, 232) es una célula de carga.

7. El sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el acelerómetro (28, 128, 228) y el sensor de fuerza (32, 132, 232) están configurados para medir simultáneamente la aceleración y la fuerza locales, respectivamente.

8. El sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada uno de los uno o más cuerpos (26, 126, 22) está al menos uno de configurado para emparejarse en el primer extremo con el manipulador (12) mediante el sensor de fuerza (32, 132, 232), o configurado para emparejarse en el segundo extremo con una de las una o más herramientas de elevación (14) mediante el sensor de fuerza (32, 132, 232).

9. El sistema de evaluación de piezas (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un procesador (35) está configurado para enviar una señal de salida (35a) basada en el valor de masa total.

10. El sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) de acuerdo con la reivindicación 1,

en el que al menos un procesador (35) está configurado para recibir las señales de masa local (34a) y determinar el valor de masa total a partir de los valores de masa local.

11. El sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el valor de masa total es una aproximación a una masa total de una o más piezas de trabajo (16) que están siendo elevadas por una o más herramientas de elevación (14).

12. El sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el al menos un procesador (35) está configurado para comparar el valor de masa total con un objetivo para determinar si más de una pieza de trabajo (16) está siendo elevada por una o más herramientas de elevación (14), y la señal de salida (35a) es indicativa de la determinación, en el que el objetivo incluye un factor de error para tener en cuenta las variaciones de medición en el movimiento de las sucesivas piezas de trabajo (16).

13. El sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) de acuerdo con la reivindicación 9 comprende, además: un controlador (M) conectado eléctricamente al al menos un procesador (35) para recibir la señal de salida (35a), estando el controlador (M) configurado para controlar la operación del manipulador (12) y de la una o más herramientas de elevación (14) basándose en la señal de salida (35a).

14. Un método para procesar una pieza de trabajo implementado por el sistema de evaluación de piezas de trabajo (1) de acuerdo con la reivindicación 13, el método comprende:

para cada uno de los uno o más cuerpos (26, 126, 226), conectar cada uno de los cuerpos (26, 126, 226) a un manipulador y a una herramienta de elevación;

medir la aceleración local con el acelerómetro (28, 128, 228) y simultáneamente medir la fuerza local con el sensor de fuerza (32, 132, 232) mientras el manipulador (12) mueve una o más piezas de trabajo (16); para cada uno de los uno o más cuerpos (26, 126, 226), determinar el valor de masa local a partir de la aceleración y la fuerza locales;

determinar el valor de masa total sumando los valores de masa locales de cada uno de los uno o más cuerpos (26, 126, 226);

comparar el valor de masa total con un objetivo para determinar si más de una pieza de trabajo (16) está siendo elevada por las una o más herramientas de elevación (14); y

si se determina que más de una pieza de trabajo (16) está siendo elevada, rechazar las piezas de trabajo (16) que están siendo elevadas.