Dispositivo para el movimiento tridimensional de un objeto - con un portaobjetos (8),

- con un elemento básico que presenta tres elementos (2) de apoyo dispuestos ampliamente en vertical y un bastidor (4) de unión, - con tres brazos (7) de soporte unidos por un extremo mediante articulaciones (9, 14) con el elemento básico (2, 4) y por el otro extremo, con el portaobjetos (8), estando guiadas las articulaciones (9, 14) en los elementos (2) de apoyo para un ajuste vertical correspondiente, así como - con un dispositivo (6) de activación de los brazos de soporte en su extremo opuesto al portaobjetos (8), caracterizado porque el elemento básico (2, 4) está unido con dispositivos (23) de sujeción dispuestos en una placa (1) de base fija en el lugar, de modo que el elemento básico (2, 4) se puede mover libremente y ajustar en altura

Estado de la técnica

La invención se refiere a un dispositivo para el movimiento tridimensional (robot) de un objeto (herramienta) según el tipo genérico de la reivindicación principal. 5

Los dispositivos de este tipo, identificados a menudo también como robots, sirven preferentemente para mover de forma tridimensional una herramienta u otro objeto en correspondencia con un programa predeterminado. Los autómatas de este tipo se usan no sólo en espacios inaccesibles o peligrosos, sino sobre todo también como sustitutos de la actividad manual humana.

En el caso de un conocido robot industrial del tipo genérico (documento ATPSE65200B), una placa de base sirve como 10 elemento básico, en cuyos tres lados frontales están articulados de manera pivotante mediante motores brazos de control que se encuentran unidos a su vez por medio de articulaciones con brazos de soporte, articulados en el otro extremo en el portaobjetos. La desventaja de este conocido dispositivo radica en el uso de brazos de control, cuyo extremo dirigido hacia los brazos de soporte realiza un círculo al pivotar el brazo de control, lo que se ha de tener en cuenta en el programa para el posicionamiento del portaobjetos, complicándolo así de manera adicional. Como la transmisión de fuerza se realiza 15 además mediante los motores de torsión que provocan el movimiento pivotante según la ley de la palanca, el uso de estos robots está limitado convenientemente debido a la capacidad de carga limitada. No por último, la cinemática existente aquí resulta proporcionalmente costosa.

En otro conocido dispositivo para el posicionamiento de una herramienta o similar (documento DEOS19920776A1) se posiciona una plataforma de trabajo que sirve como portaobjetos al poderse desplazar tres brazos de soporte articulados a 20 esta plataforma por el otro extremo sobre una plataforma plana común. Este desplazamiento en un plano tiene naturalmente grandes limitaciones con una posibilidad de ajuste, limitada de manera correspondiente, de la plataforma de trabajo, independientemente de que en caso de una separación relativamente amplia de los extremos existentes sobre el plano se originen grandes fuerzas de palanca y, por tanto, problemas cinemáticos.

El documento DE-A-19614641 da a conocer un dispositivo para el movimiento tridimensional de un objeto según el 25 preámbulo de la reivindicación 1.

El dispositivo según la invención se define en la reivindicación 1.

Los elementos de apoyo y el bastidor de unión no están unidos aquí directamente con la placa de base fija en el lugar, sino con los dispositivos de sujeción situados en esta placa de base. El elemento básico, creado de este modo, no está fijo en el lugar, lo que posibilita un ajuste en altura. 30

Según una configuración ventajosa de la invención, los brazos de soporte están configurados como barras dobles, en cuyos extremos dirigidos hacia las barras de soporte hay articulaciones y patines para el acoplamiento a las barras de soporte en las articulaciones. Las barras de soporte, por el contrario, están compuestas preferentemente de tubos perfilados con una configuración determinada de la sección transversal y pueden estar unidas entre sí mediante un bastidor para mejorar la estabilidad del elemento básico. 35

Según una configuración ventajosa adicional de la invención, las articulaciones están configuradas como articulaciones cardán que pueden pivotar en dos direcciones, de modo que una guía realizada a partir de los elementos de apoyo se transmite favorablemente de forma cinemática al portaobjetos.

Según una configuración adicional de la invención, los elementos de apoyo están configurados como barras perfiladas, sirviendo los patines deslizantes, adaptados a las barras perfiladas, para guiar los extremos enfrentados de los brazos de 40 soporte o las articulaciones. En estos patines deslizantes actúan a su vez los dispositivos de activación para el ajuste en vertical, de modo que según la posición del patín deslizante individual, el portaobjetos asume otra posición correspondiente.

Según una configuración ventajosa adicional de la invención, las articulaciones están fijadas en superficies oblicuas del portaobjetos dirigidas hacia las articulaciones. De este modo, las articulaciones, por ejemplo, articulaciones cardán, 45 quedan dispuestas ampliamente en dirección longitudinal de los brazos de soporte, lo que influye sobre todo positivamente en un gran intervalo de pivotado y en un ajuste preciso del portaobjetos.

Según una configuración ventajosa adicional de la invención, el portaobjetos presenta para la sujeción del objeto un dispositivo de sujeción, por ejemplo, un mandril, que se puede activar mediante un árbol flexible y/o una línea de alimentación, por ejemplo, para ajustar el mandril, pero también para hacer girar una herramienta. 50

El ajuste del patín guiado en los elementos de apoyo se puede realizar mediante husillos accionados por motores que se encuentran dispuestos en los extremos superiores y/o inferiores de los elementos de apoyo. Según el ajuste deseado se aplica una dirección de giro diferente. Este ajuste longitudinal del patín en el elemento de apoyo se puede realizar naturalmente también mediante otros elementos de elevación, por ejemplo, cilindros de trabajo accionados de forma

neumática o hidráulica.

Según otra configuración ventajosa de la invención, uno de los elementos de apoyo está realizado de forma desmontable. El dispositivo se puede integrar fácilmente con el elemento de apoyo desmontado en un sistema ya existente, por ejemplo, una cinta transportadora.

En otra configuración adecuada de la invención, un dispositivo de control está integrado en el dispositivo y dispuesto en 5 especial por debajo de la placa de base. Se obtiene así una unidad constructiva compacta y completamente integrada que necesita poco espacio. La cinemática real por encima de la placa de base se puede mover libremente y sin dificultad en todas las direcciones espaciales en los tres brazos de soporte.

En otra variante ventajosa del dispositivo, en el portaobjetos está previsto un alojamiento de giro accionable de forma giratoria. De este modo se crea una llamada plataforma Stewart con cuatro ejes accionables y controlables, que tiene un 10 uso amplio y posibilita una aplicación universal del dispositivo. El alojamiento de giro está configurado especialmente de manera que se puede sustituir, creándose así un sistema modular. Los componentes individuales, como la herramienta, las pinzas o también un sensor de medición para calibrar la disposición, se pueden sustituir o instalar con un pequeño esfuerzo.

Según una configuración ventajosa adicional de la invención, en el portaobjetos está fijado un sensor de medición. 15

Según una configuración de la invención, ventajosa en este sentido, el sensor de medición está unido con una unidad de calibración.

La unidad de calibración permite una calibración fácil y exacta del sistema, lo que aumenta la exactitud de la regulación del portaobjetos y de la herramienta sujetada aquí. En el portaobjetos se fija primero un sensor de medición. A continuación, el portaobjetos se desplaza con el sensor de medición hacia una cantidad definida de puntos de medición y mediante el 20 sensor de medición se determina para cada punto de medición un recorrido medido como valor real. A partir de una comparación de los valores reales medidos con valores nominales conocidos se determinan los factores de calibración, mediante los que se corrige el accionamiento de la herramienta. A partir de sólo pocos puntos de medición, el portaobjetos puede realizar rápidamente, sin necesidad de un espacio grande de almacenamiento ni una capacidad grande de procesamiento, una corrección exacta del recorrido de ajuste que por interpolación en el intervalo completo de ajuste tiene 25 la exactitud deseada.

En una configuración ventajosa de la invención, los puntos de medición están dispuestos en un plano y especialmente sobre una placa de medición plana calibrada, estando previsto como sensor de medición un transductor unidimensional de recorrido. El sensor de medición se desplaza esencialmente en ángulo recto respecto a la placa de medición. El transductor unidimensional de recorrido suministra sólo un juego de valores de medición durante la detección lineal del 30 recorrido de medición, necesitándose así sólo un pequeño espacio de almacenamiento.... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para el movimiento tridimensional de un objeto

- con un portaobjetos (8),

- con un elemento básico que presenta tres elementos (2) de apoyo dispuestos ampliamente en vertical y un bastidor (4) de unión, 5

- con tres brazos (7) de soporte unidos por un extremo mediante articulaciones (9, 14) con el elemento básico (2, 4) y por el otro extremo, con el portaobjetos (8), estando guiadas las articulaciones (9, 14) en los elementos (2) de apoyo para un ajuste vertical correspondiente, así como

- con un dispositivo (6) de activación de los brazos de soporte en su extremo opuesto al portaobjetos (8),

caracterizado porque 10

el elemento básico (2, 4) está unido con dispositivos (23) de sujeción dispuestos en una placa (1) de base fija en el lugar, de modo que el elemento básico (2, 4) se puede mover libremente y ajustar en altura.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los brazos (7) de soporte están configurados como barras dobles.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las articulaciones (9) están configuradas como 15 articulaciones cardán (14).

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los elementos (2) de apoyo están configurados como barras perfiladas y porque los patines deslizantes (5), adaptados al perfil de las barras perfiladas (2), sirven para guiar los extremos enfrentados de los brazos (7) de soporte o las articulaciones (14).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las articulaciones están fijadas en 20 estas superficies oblicuas enfrentadas (13) del portaobjetos (8).

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el portaobjetos (8) presenta para la sujeción de un objeto, por ejemplo, una herramienta (10), un dispositivo de sujeción, por ejemplo, un mandril o similar, y porque este dispositivo de sujeción y/o la herramienta se pueden activar mediante un árbol flexible (12).

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos uno de los elementos (2) de 25 apoyo se puede desmontar.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un dispositivo (15) de control está integrado en el dispositivo y dispuesto en especial por debajo de la placa (1) de base.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el portaobjetos 8 está previsto un alojamiento (21) de giro accionable de forma giratoria. 30

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el portaobjetos (8) está fijado un sensor (16) de medición.

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque el sensor (16) de medición está unido con una unidad de calibración.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque la unidad de calibración compara un valor real con un valor 35 nominal conocido, determinándose el valor real mediante un desplazamiento del sensor (16) de medición, dispuesto en el portaobjetos (8), hacia una cantidad definida de puntos (18) de medición y el recorrido medido para cada punto de medición, y determinándose a partir de una comparación de los valores reales medidos con los valores nominales conocidos los factores de calibración, mediante los que se corrige el accionamiento de la herramienta (10).

13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque los puntos (18) de medición están dispuestos en un plano 40 y especialmente sobre una placa (17) de medición plana calibrada y porque como sensor (16) de medición está previsto un transductor unidimensional de recorrido, desplazándose el sensor de medición esencialmente en ángulo recto respecto a la placa de medición.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque la placa (17) de medición está dispuesta en horizontal respecto al sistema de coordenadas predeterminado por el dispositivo, desplazándose el sensor (16) de medición en 45 vertical para la calibración.