Un método para operar un sistema incluyendo al menos dos robots (R1,

R2) para manejar piezas y una unidad de control de robot dispuesta para el control de dichos al menos dos robots, estando provisto cada uno de dichos robots de un dispositivo manipulador de piezas incluyendo un brazo rígido con un extremo conectado al elemento de extremo de un brazo del robot por unos primeros medios oscilantes (2) dispuestos para movimiento radial del brazo rígido en relación a dicho elemento de extremo, y medios de pinza (G) conectados a dicho brazo rígido por unos segundos medios oscilantes (3) dispuestos para rotación pasiva libre de dichos medios de pinza en relación a dicho brazo rígido. Incluyendo el método generar instrucciones para que los al menos dos robots tomen y/o muevan y/o coloquen una pieza, y enviar simultáneamente las instrucciones a cada robot

Procedimiento y dispositivo para manejar piezas.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método y sistema para manejar piezas, por ejemplo para cargar y descargar piezas sobre una línea de prensas.

Antecedentes de la invención

Actualmente es conocido el uso de varios tipos de manipuladores industriales en un amplio rango de aplicaciones. Por ejemplo, es común utilizar robots y otros manipuladores en líneas de prensa usadas para fabricar piezas de carrocería de vehículo. Los manipuladores industriales se usan para ejecutar tareas tales como cargar y descargar las piezas entre una prensa y otra, o un almacén y una prensa, una correa transportadora y una prensa, etc.

Un tipo de manipulador que se usa frecuentemente a causa de su capacidad de adaptación a gran variedad de diferentes movimientos y ciclos, son los robots articulados, por ejemplo robots con cuatro o seis grados de libertad; cada grado de libertad es un movimiento independiente (giro o desplazamiento) que una articulación puede hacer con respecto al precedente. Otro tipo de manipulador usado en líneas de prensa son el denominado "Doppins", que constan generalmente de una estructura unida a la prensa y equipada con una guía en la que un carro avanza verticalmente; el carro está provisto de un sistema de brazos articulados, que es responsable del movimiento de entrar y salir de la prensa para cargar o descargar piezas.

En todos los manipuladores, un elemento de extremo está instalado en el extremo libre del sistema, que en el caso de automatización de la prensa es un elemento de agarre adaptado a las piezas a cargar y descargar; este elemento de agarre se denomina generalmente una "pinza", y puede usar un sistema de agarre mecánico, electromagnético o por vacío, dependiendo de los requisitos específicos de cada caso.

Puede haber diferentes configuraciones de manipulación entre una estación y otra de una línea de prensas: por ejemplo, un solo manipulador que extrae la pieza de una estación y la introduce en otra, o un par de manipuladores, uno para descargar de una estación y otro para cargar en la estación siguiente, con o sin la interposición de correas transportadoras, mecanismos rotativos, etc.

En la mayoría de los casos, en las líneas de prensa, como en la mayoría de las operaciones industriales, es aconsejable minimizar los tiempos de ciclo; en lo que se refiere a los manipuladores, una parte importante del ciclo es la extracción o introducción de la pieza en relación a la zona de influencia de la prensa, dado que durante esta fase la prensa debe permanecer abierta, y por lo tanto, inactiva; en consecuencia, es aconsejable extraer e insertar la pieza rápidamente.

Lo que sigue es una explicación de este problema, a modo de ejemplo, con referencia a un robot articulado que extrae una pieza de una prensa y la introduce en la siguiente. Hay básicamente dos ciclos que un robot articulado de seis ejes, con una pinza unida a su sexto eje, puede realizar para esta operación. En un ciclo, generalmente llamado el ciclo "externo", el robot extrae primero la pinza que sujeta la pieza de la prensa siguiendo una trayectoria rectilínea en paralelo a la línea de prensas, a través de giros combinados alrededor de los tres primeros ejes: en segundo lugar, hace que la pinza gire con respecto a los ejes cuarto y sexto dejándola mirando a la prensa siguiente; y finalmente, introduce la pieza en la prensa siguiendo una trayectoria rectilínea.

La ventaja de este tipo de ciclo es que los tiempos parciales de extracción e introducción son relativamente cortos, porque los movimientos son lineales; sin embargo, el tiempo de ciclo general es bastante largo. En un ciclo alternativo, llamado generalmente un ciclo "interno", que se puede ver en la figura 1, el robot mantiene su brazo extendido y a través de giros simultáneos con respecto a los ejes primero y sexto hace que la pinza con la pieza realice un solo movimiento con una trayectoria, esencialmente horizontal, que tiene lugar entre el sexto eje y la base del robot; sin embargo, debido a la rotación alrededor del sexto eje, la pieza gira durante la extracción y la introducción en las prensas.

El tiempo de ciclo general en este caso es relativamente pequeño, debido al hecho de que el robot realiza un solo movimiento: sin embargo, los tiempos parciales de extracción e introducción de las piezas son altos, porque el giro de la pieza hace que una sección de ella permanezca más tiempo debajo de la prensa. Otro inconveniente de girar la pieza durante la extracción y la introducción en la prensa es que los obstáculos representados por las columnas de prensa deben ser tomados en cuenta, lo que puede hacer difícil el giro de la pinza con la pieza.

Así, las soluciones convencionales para carga y descarga de prensas presentan limitaciones en lo que se refiere a reducir tiempos de ciclo. Además, en ambos casos, la pieza se gira 180º al pasar de una prensa a otra. La figura 3 (técnica anterior) representa dicho método conocido. La figura representa un robot R que transfiere una pieza de una primera prensa a una segunda prensa. La rotación de la pieza alrededor del sexto eje del robot permite introducir la pieza en la segunda prensa, pero la pieza se tiene que girar 180º para hacerlo.

En los últimos años se han propuesto algunos dispositivos o accesorios previstos para acoplarse con el sexto eje de un robot articulado, que resuelve parcialmente estos problemas. La solicitud de patente europea EP666150A1, titulada Estructura de muñeca para robots articulados, asignada a Yaskawa, describe un mecanismo que está acoplado a la muñeca de robot y desplaza el giro del sexto eje al extremo de una barra rígida. Este mecanismo hace posible mantener la orientación de la pieza cuando pasa de una prensa a otra, y hace un movimiento lineal de extracción e introducción; sin embargo, el robot se tiene que retirar considerablemente para este movimiento, lo que lo hace bastante lento, especialmente si la distancia entre prensas es grande. Otro inconveniente de este mecanismo es que, debido al hecho de que no hay posibilidad de giro alrededor del sexto eje del robot, para entrar en la prensa lateralmente la barra debe ser bastante larga, y esto origina problemas de peso, rigidez y análogos.

Otro dispositivo conocido incluye dos barras articuladas una a otra por sus extremos; una primera barra está acoplada por su otro extremo al sexto eje del robot, mientras que el otro extremo de la segunda barra está acoplado a la pinza para la pieza a manipular. Hay un motor en la articulación entre las dos barras, lo que hace posible la rotación de la pinza con relación a la segunda barra. Este sistema hace posible transferir la pieza con un giro interno, tal como el representado en la figura 1, pero con extracción e introducción lineales a la prensa, dado que la combinación de rotaciones alrededor de los diferentes ejes hace posible girar la pinza que sujeta la pieza en sentido opuesto al giro del brazo del robot durante las fases de extracción o introducción, manteniendo así la orientación de la pieza, y realizando un movimiento aproximadamente lineal entre una prensa y otra. No obstante, este sistema es relativamente complejo, porque implica dos barras articuladas una a otra, con los siguientes inconvenientes con relación a la rigidez del montaje.

Al mismo tiempo e independientemente de los movimientos del robot, también es aconsejable asegurar que la pinza sea de altura limitada, de manera que sea capaz de solapar parcialmente los movimientos de apertura y cierre de la prensa con la introducción y extracción de la pieza; y también es deseable, en términos de seguridad y ahorros, que la pinza y cualquier otra parte del manipulador que penetre dentro de la zona de influencia de la prensa, se hagan de materiales ligeros de baja dureza, compatibles con su función, con el fin de minimizar todo lo posible cualquier daño de la prensa en caso de accidente. En el sistema descrito con dos barras articuladas, los requisitos de rigidez hacen difícil reducir la altura del conjunto; además, la articulación con el motor penetra dentro de la zona de influencia de la prensa, con el consiguiente riesgo de daño significativo en caso de accidente.

Un manipulador industrial se describe en WO2006/018459, titulada Dispositivo de manipulación de piezas y manipulador industrial incluyendo dicho dispositivo, de ABB, que describe un dispositivo destinado a acoplarse a un manipulador industrial que presenta una cadena cinética entre una base y un elemento de extremo. El dispositivo incluye: un brazo rígido, que está diseñado para conectarse...

1. Un método para operar un sistema incluyendo al menos dos robots (R1, R2) para manejar piezas y una unidad de control de robot dispuesta para el control de dichos al menos dos robots, estando provisto cada uno de dichos robots de un dispositivo manipulador de piezas incluyendo un brazo rígido con un extremo conectado al elemento de extremo de un brazo del robot por unos primeros medios oscilantes (2) dispuestos para movimiento radial del brazo rígido en relación a dicho elemento de extremo, y medios de pinza (G) conectados a dicho brazo rígido por unos segundos medios oscilantes (3) dispuestos para rotación pasiva libre de dichos medios de pinza en relación a dicho brazo rígido. Incluyendo el método generar instrucciones para que los al menos dos robots tomen y/o muevan y/o coloquen una pieza, y enviar simultáneamente las instrucciones a cada robot.

2. Un método según la reivindicación 1. Donde dicho método incluye generar instrucciones para los dos robots para movimiento de dichos medios de pinza para agarrar, coger o tomar de otro modo una pieza de una primera prensa (P1).

3. Un método según la reivindicación 2, donde dicho método incluye generar instrucciones para los dos robots para movimiento de dichos medios de pinza para mover dicha pieza de dicha primera prensa (P1) a lo largo de un recorrido recto y horizontal paralelo a una dirección de línea de prensas (PL) a una segunda prensa (P2).

4. Un método según la reivindicación 1, donde dicho método incluye generar instrucciones para los dos robots para movimiento de dichos medios de pinza para colocar una pieza movida de una primera prensa (P1) a una segunda prensa (P2).

5. Un método según la reivindicación 2 o 4, donde dicho método incluye generar instrucciones para los dos robots para movimiento de dichos medios de pinza para moverse de nuevo hacia dicha primera prensa a lo largo de un recorrido recto y horizontal paralelo a una dirección de línea de prensas (PL) desde dicha segunda prensa (P2).

6. Un método según la reivindicación 2 a 5, donde dicho método incluye generar instrucciones para los dos robots para movimiento de dichos medios de pinza con el fin de llevar a la práctica una rutina de sincronización o calibración antes de tomar una pieza siguiente en dicha primera prensa (P1).

7. Un método según la reivindicación 1, donde dicho método incluye generar instrucciones para los dos robots para uno o más movimientos realizados con una pluralidad de grados de libertad alrededor de al menos dos ejes (A1, A6).

8. Un programa de ordenador para el control de al menos dos robots provisto cada uno de un dispositivo (1) para manejar piezas, incluyendo dicho programa medios de código de ordenador y/o software de ordenador que, cuando sean alimentados a un ordenador, harán que el ordenador ejecute el método según las reivindicaciones 1-7.

9. Un medio legible por ordenador incluyendo un programa de ordenador que, al ser leído en un ordenador o procesador, hará que el ordenador o procesador ejecute un método según los pasos de alguna de las reivindica- ciones 1-7.

10. Un sistema para llevar a cabo el método según la reivindicación 1, incluyendo al menos dos robots (R1, R2) para manejar piezas y una unidad de control de robot dispuesta para control de dicho al menos dos robots, estando provisto cada uno de dichos robots de un dispositivo manipulador de piezas incluyendo un brazo rígido con un extremo conectado al elemento de extremo de un brazo del robot por unos primeros medios oscilantes (2) dispuestos para movimiento radial de dicho brazo rígido en relación a dicho elemento de extremo, y medios de pinza (G) conectados a dicho brazo rígido por unos segundos medios oscilantes (3) dispuestos para rotación pasiva libre de dichos medios de pinza en relación a dicho brazo rígido.

11. Un sistema según la reivindicación 10, donde la unidad de control de robot está dispuesta para el control de una pluralidad de robots.

12. Un sistema según la reivindicación 10, donde dicho sistema incluye al menos un robot multieje (R1. R2) y un robot (R1, R2) con al menos dos ejes de movimiento (A1, A6).

13. Un sistema según la reivindicación 10, donde dicho sistema incluye unos medios sensores y/o medios de calibración para sincronizar o calibrar el movimiento y/o la posición de los dos robots (R1, R2).

14. Un sistema según la reivindicación 11, donde la unidad de control de robot está provista de medios de programa de ordenador para el control de al menos dos robots dispuesto cada uno con un dispositivo (1) para manejar piezas, incluyendo dicho programa medios de código de ordenador y/o software de ordenador que. Cuando son alimentados a un ordenador, harán que el ordenador ejecute el método según las reivindicaciones 1-7.

15. Un sistema según la reivindicación 10, donde la unidad de control de robot está provista de medios de almacenamiento en memoria para uno o más programas de ordenador previstos para el control de al menos dos robots cada uno dispuesto con un dispositivo (1) para manejar piezas, incluyendo dicho programa medios de código de ordenador y/o software de ordenador que, cuando sean alimentados a un ordenador, harán que el ordenador ejecute el método según las reivindicaciones 1-7.

16. Un sistema según la reivindicación 10, donde los medios de pinza de cada robot (R1, R2) están conectados por un elemento transversal adicional unido a cada medio agarrador.