ES3011807T3 - A cable-driven robot - Google Patents

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ES3011807T3 ES22710434T ES22710434T ES3011807T3 ES 3011807 T3 ES3011807 T3 ES 3011807T3 ES 22710434 T ES22710434 T ES 22710434T ES 22710434 T ES22710434 T ES 22710434T ES 3011807 T3 ES3011807 T3 ES 3011807T3
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Giuseppe Monti
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Abstract

El robot accionado por cable (100) comprende: una estructura base (1); varios cables (C; C1); un elemento móvil (EM) suspendido mediante los cables (C; C1); un sistema de movimiento (2) para mover los cables (C; C1) y, por lo tanto, el elemento operativo móvil (EM) en el espacio, que comprende varios elementos de enrollado (4) de los cables (C; C1) que giran para enrollarlos/desenrollarlos. Al menos un cable (C1) de los cables (C; C1) está diseñado con un núcleo central (5) y una cubierta exterior (6). El núcleo central (5) está fabricado de un material conductor para permitir la transmisión de corriente eléctrica y/o una señal de mando a un extremo del cable (C1) conectado al elemento móvil (EM), mientras que la camisa de revestimiento exterior (6) está fabricada de un material sintético trenzado para proporcionar al cable (C1) resistencia a cargas de tracción y flexión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Robot accionado por cable
Sector de la técnica
La presente invención se refiere al sector técnico relacionado con los robots paralelos, en particular, los robots accionados por cable.
Estado de la técnica
Los robots accionados por cable usan cables para mantener en suspensión un elemento o dispositivo y para mover el elemento o dispositivo internamente a un espacio tridimensional. Los robots accionados por cable comprenden una estructura de base, o armazón, que es fijo, un elemento desplazable, que se mantiene suspendido por una serie de cables, y que debe ser desplazado en un espacio tridimensional con respecto a la estructura de base, por el movimiento de los cables, a continuación de su alargamiento o acortamiento. Los robots accionados por cable comprenden, a este respecto, un sistema de movimiento para mover los cables, es decir, para alargar y acortar los mismos.
El sistema de movimiento de los cables (S) comprende normalmente una serie de unidades de movimiento, una para cada cable.
Cada unidad de movimiento comprende un elemento de enrollamiento del cable, por ejemplo, un tambor, alrededor del que se enrolla o desenrolla el cable, y medios motores para la activación a rotación del elemento de enrollamiento, en una dirección de rotación o la otra, para enrollar o desenrollar el cable sobre el mismo.
De este modo, cada cable, conectado por un primer extremo al elemento desplazable y en un segundo extremo al tambor, puede acortarse (enrollarse sobre el tambor) o alargarse (desenrollarse del tambor) y se puede variar así su longitud (extensión) entre el punto de fijación al elemento desplazable y al tambor respectivo, disminuyendo o aumentando.
Por lo tanto, activando apropiadamente los diversos motores, es decir, activando a rotación los tambores respectivos conectados a los mismos, y alargando o acortando así los diversos cables, es posible mover y desplazar el elemento desplazable con respecto a la estructura de base y variar su posición en un espacio de trabajo tridimensional.
El elemento operativo desplazable puede, por ejemplo, comprender una herramienta, o una plataforma, en la que un órgano operativo está montado y predispuesto para llevar a cabo determinadas operaciones de trabajo, tales como, por ejemplo, la recogida y liberación de un objeto, u otros tipos de operaciones o procesos.
En este tipo de robots accionados por cable es necesario frecuentemente tener disponible un suministro de corriente o existe la necesidad de llevar una señal, por ejemplo, una señal de mando o control, directamente al elemento desplazable, para poder activar y controlar los diversos órganos operativos, herramientas o dispositivos predispuestos sobre el mismo.
En la actualidad, una primera solución conocida incluye montar y predisponer una batería, u otro tipo de acumulador de energía eléctrica, directamente sobre el elemento desplazable. Esta solución, sin embargo, no es óptima, ni completamente satisfactoria, dado que el peso de la batería puede tener un efecto en el movimiento del elemento desplazable.
Además, una vez que se ha agotado la batería, se tiene que reemplazar o, si es recargable, necesita que se recargue.
En la actualidad, en uso, otra solución consiste en usar estructuras suspendidas en forma de un transportador aéreo o unos brazos articulados que llevan un cable de suministro al elemento desplazable.
Este tipo de solución presenta también diversos inconvenientes.
En primer lugar, requiere un volumen significativo, dado que la estructura de soporte del cable de suministro ocupa un espacio internamente a la estructura de base, en el que se ha de mover el elemento desplazable.
En segundo lugar, el movimiento de la estructura de soporte del cable de suministro se debe coordinar con la estructura de soporte del elemento desplazable a fin de seguirlo en su movimiento espacial con respecto a la estructura de base.
Los documentos US2019/152051, EP2982483 y US6975089 divulgan ejemplos de tales robots accionados por cable.
Objeto de la invención
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un nuevo robot accionado por cable capaz de obviar los inconvenientes anteriormente mencionados de la técnica anterior.
En particular, por lo tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un robot accionado por cable capaz de poner a disposición un suministro eléctrico, o una señal de mando o control, directamente al elemento desplazable de manera sencilla y eficaz, así como fiable.
Los objetivos anteriores se consiguen con un robot accionado por cable según las reivindicaciones.
Descripción de las figuras
Las características de las realizaciones preferidas, pero no exclusivas, del robot accionado por cable de la presente invención se establecerán en la siguiente descripción con referencia a las representaciones adjuntas de las figuras, en las que:
- la figura 1 ilustra una vista en perspectiva completamente esquemática del robot accionado por cable de la presente invención;
- la figura 2 ilustra, en una vista parcialmente en planta y parcialmente recortada, un elemento particularmente significativo del robot accionado por cable de la invención, para llevar un suministro eléctrico y/o una señal de mando o control directamente al elemento desplazable;
- la figura 3 es la vista por el plano de corte transversal I-I de la figura 2.
Descripción detallada de la invención
Con referencia a las representaciones adjuntas de las figuras, el número de referencia (100) indica el robot accionado por cable de la presente invención, en su totalidad.
El robot accionado por cable (100) se ilustra esquemáticamente en la figura 1.
Dicho robot comprende: una estructura de base (1); una pluralidad de cables (C; C1) y un elemento desplazable (EM) que se mantiene suspendido mediante la pluralidad de cables (C; C1).
El elemento desplazable (EM) se ilustra de modo estilizado y completamente esquemático: puede estar constituido por medios de agarre, una herramienta, un instrumento u otro órgano operativo al que, para su funcionamiento, se debe poder suministrar una corriente y/o voltaje, o que debe recibir una señal de mando para llevar a cabo una operación y/o proceso determinados.
El elemento desplazable puede ser también una plataforma sobre la que están dispuestos los órganos/herramientas/instrumentos anteriormente mencionados.
El robot accionado por cable comprende además un sistema de movimiento (2) para mover los cables (C; C1), y para mover así el elemento operativo desplazable (EM) en el espacio con respecto a la estructura de base (1). El sistema de movimiento (2) comprende una pluralidad de elementos de enrollamiento (4) de los cables (C; C1), que pueden activarse a rotación para enrollar/desenrollar los cables (C; C1).
A este respecto, los cables (C; C1) comprenden un primer extremo fijado al elemento desplazable (EM) y un segundo extremo conectado a un elemento de enrollamiento (4) respectivo del sistema de movimiento (2).
Las peculiaridades del robot accionado por cable (100) descrito en la presente invención consisten en el hecho de que al menos un cable (C1) de la pluralidad de cables (C; C1) se realiza del siguiente modo.
Dicho al menos un cable (C1) (véanse, por ejemplo, la figura 2 y la figura 3) está hecho de tal modo que comprende un núcleo central (5) y una cubierta de revestimiento exterior (6).
Con detalle, el núcleo central (5) está hecho de un material conductor para permitir la transmisión de corriente eléctrica y/o una señal de mando a un extremo del cable (C1) conectado al elemento desplazable (EM), la cubierta de revestimiento exterior (6) está hecha de un material sintético trenzado para proporcionar al cable (C1) resistencia a las cargas de tracción y flexión.
De este modo, debido a la estructura especial del cable (C1), en particular, el núcleo central hecho de un material conductor, con el cable (C1) que se usa para la suspensión y el movimiento del elemento desplazable y, por lo tanto, sin tener que recurrir a que acumuladores o baterías se predispongan sobre el elemento desplazable o los sistemas externos, es posible llevar, directamente al elemento desplazable, un suministro eléctrico y/o una señal de mando para su funcionamiento.
Además, debido a la presencia de la cubierta de revestimiento exterior (6), hecha de material sintético trenzado, el cable (C1) está provisto de una resistencia suficiente a las cargas de tracción y flexión a las que puede estar sometido durante su enrollamiento y/o el desenrollamiento del elemento de enrollamiento respectivo para mover el elemento operativo desplazable (EM) en el espacio con respecto a la estructura de base (1).
El cable (C1) está hecho de tal modo que la cubierta de revestimiento exterior (6) comprende una primera capa interior (61) constituida por una pluralidad de primeros cordones (7) que están dispuestos alrededor del núcleo central (5) y que están trenzados entre sí para formar un primer trenzado (610) enrollado alrededor del núcleo central (5).
Cada uno de los cordones (7) de la pluralidad de primeros cordones (7) está constituido por una serie de monofilamentos (71) hechos de un material sintético de alta densidad trenzados entre sí.
Los monofilamentos (71), hechos del material sintético utilizado, tienen un alto módulo de elasticidad y una alta relación entre resistencia y peso, con el objetivo de hacer que el cable (C1) sea ligero pero, al mismo tiempo, resistente a altas cargas (por ejemplo, al menos hasta 1-2 kN), con un alargamiento extremadamente bajo (menor que el 2 % del alargamiento a rotura).
A este respecto, los monofilamentos (71) de la serie de monofilamentos (71) que forman los cordones (7) de la primera serie de cordones (7) están hechos de polietileno de alta densidad.
Además, para proporcionar también al cable (C1) una resistencia al desgaste, la cubierta de revestimiento exterior (6) está hecha de tal modo que comprende una segunda capa exterior (62) constituida por una pluralidad de segundos cordones (8), que están dispuestos alrededor de la pluralidad de primeros cordones (7) que forman la primera capa interior (61), que están trenzados entre sí para formar un segundo trenzado (620) enrollado alrededor del primer trenzado (610) formado por la pluralidad de primeros cordones (7) trenzados entre sí.
Cada uno de los cordones (8) de la pluralidad de segundos cordones (8) está constituido por una serie de monofilamentos (81) hechos de un material sintético de alta tenacidad trenzados entre sí.
Los monofilamentos (81) de la serie de monofilamentos (81) que forman los cordones (8) de la segunda serie de cordones (8) están hechos de poliéster, en particular, 100 % de poliéster.
Debido a la doble capa con la cubierta de revestimiento exterior, el cable (C1) estará por lo tanto provisto de una resistencia a altas cargas, tanto de flexión como de tracción, con un alargamiento mínimo, y también, al mismo tiempo, una resistencia al desgaste.
En la realización preferida, pero no exclusiva, ilustrada en la figura 3, la primera capa interior (61) de la cubierta de revestimiento exterior (6) está formada por 8 cordones (7) trenzados entre sí con monofilamentos (71) hechos de un polietileno de alta densidad, mientras que la segunda capa exterior (62) de la cubierta de revestimiento exterior (6) está formada por 14 cordones (8) trenzados entre sí con monofilamentos (81) hechos 100 % de poliéster.
Las dos capas de la cubierta de revestimiento exterior pueden también estar hechas con un número diferente de cordones.
En un aspecto preferido adicional, el cable (C1) está hecho de tal modo que el núcleo central (5) comprende una pluralidad de hilos (51) hechos de un material eléctricamente conductor.
En particular, la pluralidad de hilos (51) hechos de un material eléctricamente conductor, que forman el núcleo central (5), están enrollados en espiral entre sí.
Esto permite proporcionar al cable (C1) una mayor flexibilidad, y facilitar así su enrollamiento/desenrollamiento del elemento de enrollamiento respectivo.
La pluralidad de hilos (51) hechos de un material eléctricamente conductor, que forman el núcleo central (5), comprenden hilos de cobre.
Alternativamente, en otra posible realización del cable (C1), el núcleo central (5) puede estar constituido por una pluralidad de cordones (51) de hilos de acero galvanizado enrollados en espiral entre sí.
En un aspecto preferido adicional, el cable (C1) puede comprender una cubierta intermedia (50) hecha de un material aislante que está interpuesto entre el núcleo central (5) y la cubierta de revestimiento exterior (6) del cable (C1).
Por ejemplo, la cubierta intermedia (50), hecha de un material aislante, puede estar hecha de PVC rígido.
Además, con el propósito de proporcionar una mayor resistencia al desgaste, el cable (C1) puede estar hecho de tal modo que comprende una capa de recubrimiento (no ilustrada con detalle en las figuras), dispuesta alrededor de la cubierta de revestimiento exterior (6) del cable (C1), que está hecha de poliuretano.
Otro aspecto especial adicional de la invención se refiere a los modos en los que se puede realizar el sistema de movimiento (2) de los cables.
Como se ilustra por ejemplo en la figura 1, aunque muy esquemáticamente, el sistema de movimiento (2) de los cables comprende una pluralidad de unidades de movimiento (20), de las que al menos una está realizada de tal modo que comprende:
un armazón (21), articulado a una parte (11) de la estructura de base (1) de modo pivotante alrededor de un eje vertical de articulación (V) de modo que el armazón (21) puede girar con respecto a la estructura de base (1) alrededor del eje vertical de articulación (V);
un motor (3), que está montado en el armazón (21);
y al menos un elemento de enrollamiento/desenrollamiento (4) (por ejemplo, un tambor) de un cable (C; C1) respectivo de la pluralidad de cables (C; C1), que está montado en el armazón (21) y es accionable a rotación por el motor (3).
De este modo, en lo relativo al cable (C1), es decir, el realizado como se describe en lo anterior, no será necesario utilizar elementos desviadores o elementos guiadores de cable, dado que estará siempre correctamente orientado hacia el elemento desplazable, ya que el armazón pivota con respecto a la estructura de base, es decir, puede girar alrededor de un eje vertical de articulación con respecto a una parte de la estructura de base, durante el movimiento del elemento desplazable en el espacio, y el cable no estará sometido a desviaciones o torsiones.
Por lo tanto, el elemento de enrollamiento del cable, cuando gira con el armazón con respecto a la estructura de base, ajustará automáticamente su orientación y posición a la posición que el elemento desplazable adoptará de vez en cuando, de modo que, en la práctica, hay una autoalineación a la posición real adoptada por el elemento desplazable.
En esencia, el tramo de cable comprendido entre el elemento desplazable y el elemento de enrollamiento será siempre sustancialmente perpendicular al eje de rotación del elemento de enrollamiento.
De este modo, se impedirá el comienzo de esfuerzos adicionales no deseables a flexión o torsión del cable que, con el paso del tiempo, podrían ser la causa de desgaste y deterioro de dicho cable.
De la descripción anterior, es evidente que el objeto del robot accionado por cable de la presente invención obviará los problemas presentes en la técnica anterior y resaltados en el preámbulo, al tener éxito para proporcionar un suministro de corriente y/o una señal de mando directamente al elemento desplazable aprovechando al menos uno de los cables utilizados para mantener suspendido y en movimiento el mismo elemento desplazable.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un robot accionado por cable (100) que comprende:
una estructura de base (1);
una pluralidad de cables (C; C1);
un elemento desplazable (EM) que se mantiene suspendido mediante la pluralidad de cables (C; C1);
un sistema de movimiento (2) para mover los cables (C; C1), y para mover así el elemento operativo desplazable (EM) en el espacio con respecto a la estructura de base (1),
que comprende una pluralidad de elementos de enrollamiento (4) de los cables (C; C1), que son accionables a rotación para enrollar/desenrollar los cables (C; C1),
en el que los cables (C; C1) comprenden un primer extremo conectado al elemento desplazable (EM) y un segundo extremo conectado a un elemento de enrollamiento (4) respectivo del sistema de movimiento (2);
caracterizado por que
al menos un cable (C1) de la pluralidad de cables (C; C1) está hecho de tal modo que comprende un núcleo central (5) y una cubierta de revestimiento exterior (6),
en el que el núcleo central (5) está hecho de un material conductor para permitir la transmisión de corriente eléctrica y/o una señal de mando hasta un extremo del cable (C1) conectado al elemento desplazable (EM);
en el que la cubierta de revestimiento exterior (6) está hecha de un material sintético trenzado para proporcionar al cable (C1) resistencia a las cargas de tracción y flexión,caracterizado por quela cubierta de revestimiento exterior (6) comprende una primera capa interior (61) que comprende una pluralidad de primeros cordones (7) que están dispuestos alrededor del núcleo central (5) y que están trenzados entre sí para formar un primer trenzado (610) enrollado alrededor del núcleo central (5), en el que cada uno de los cordones (7) de la pluralidad de primeros cordones (7) está constituido por una serie de monofilamentos (71) hechos de un material sintético de alta densidad trenzados entre sí, en el que los monofilamentos (71) hechos de un material sintético de alta densidad de la serie de monofilamentos (71) que forman los cordones (7) de la primera serie de cordones (7) están hechos de polietileno de alta densidad, ypor quela cubierta de revestimiento exterior (6) comprende una segunda capa exterior (62) que comprende una pluralidad de segundos cordones (8), que están dispuestos alrededor de la pluralidad de primeros cordones (7) que forman la primera capa interior (61), y que están trenzados entre sí para formar un segundo trenzado (620) enrollado alrededor del primer trenzado (610) formado por la pluralidad de primeros cordones (7) trenzados entre sí, en el que cada uno de los cordones (8) de la pluralidad de segundos cordones (8) está constituido por una serie de monofilamentos (81) hechos de un material sintético de alta tenacidad trenzados entre sí, en el que los monofilamentos (81) hechos de un material sintético de alta tenacidad de la serie de monofilamentos (81) que forman los cordones (8) de la segunda serie de cordones (8) están hechos de poliéster.
2. El robot accionado por cable (100) de la reivindicación 1, en el que el núcleo central (5) comprende una pluralidad de hilos (51) hechos de un material eléctricamente conductor.
3. El robot accionado por cable (100) de la reivindicación 2, en el que la pluralidad de hilos (51) hechos de un material eléctricamente conductor, que forman el núcleo central (5), están enrollados en espiral entre sí.
4. El robot accionado por cable (100) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 2 y 3, en el que la pluralidad de hilos (51) hechos de un material eléctricamente conductor, que forman el núcleo central (5), comprenden hilos de cobre.
5. El robot accionado por cable (100) de la reivindicación 1, en el que el núcleo central (5) está constituido por una pluralidad de cordones (51) de hilos de acero galvanizado enrollados en espiral entre sí.
6. El robot accionado por cable (100) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una cubierta intermedia (50) hecha de un material aislante interpuesto entre el núcleo central (5) y la cubierta de revestimiento exterior (6) del cable (C1).
7. El robot accionado por cable (100) de la reivindicación 6, en el que la cubierta intermedia (50), hecha de un material aislante, está hecha de PVC.
8. El robot accionado por cable (100) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una capa de recubrimiento, dispuesta alrededor de la cubierta de revestimiento exterior (6) del cable (C1), que está hecha de poliuretano.
9. El robot accionado por cable (100) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sistema de movimiento (2) de los cables comprende una pluralidad de unidades de movimiento (20), de las que al menos una está realizada de tal modo que comprende: un armazón (21), que está articulado a una parte (11) de la estructura de base (1) de modo pivotante alrededor de un eje vertical de articulación de modo que el armazón (21) puede girar alrededor del eje vertical de articulación con respecto a la estructura de base (1); un motor (3), que está montado en el armazón (21); y al menos un elemento de enrollamiento/desenrollamiento (4) de un cable (C; C1) respectivo de la pluralidad de cables (C; C1), que está montado en el armazón (21) y es accionable a rotación por el motor (3).
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