Sistema y método de manipulación de materiales.

Un sistema de manipulación de materiales, que tiene un conjunto de ventosas que se puede aplicar con un objeto y se puede mover para desplazar el objeto,

comprendiendo dicho sistema de manipulación de materiales: una fuente de aire comprimido (12) que se puede accionar para generar un flujo de aire comprimido a través de una conducción de suministro (28);

una ventosa (16) que tiene una zona de sellado perimetral para aplicarse a una superficie del objeto (20) y sellar sustancialmente la misma, teniendo dicha ventosa (16) una cavidad definida por dicha zona de sellado perimetral y dicha superficie del objeto (20), cuando dicha ventosa (16) está aplicada con la superficie del objeto (20);

un dispositivo venturi (18) en comunicación de fluido con dicha cavidad de dicha ventosa (16), estando conectado dicho dispositivo venturi (18) a dicha conducción de suministro (28) de manera que se puede suministrar aire comprimido a dicho dispositivo venturi (18), y a través del mismo, para generar vacío parcial en dicha cavidad cuando dicha zona de sellado perimetral de dicha ventosa (16) está aplicada con la superficie del objeto (20);

una válvula de vacío (24) que se puede accionar para abrir y cerrar dicha conducción de suministro (28) en una posición que está aguas arriba de dicho dispositivo venturi (18),

caracterizado porque

la válvula de vacío (24) se puede accionar para abrir y cerrar dicha conducción de suministro (28) en respuesta a un nivel de presión en dicha cavidad de la ventosa; en el que

una válvula de autodescarga (26) se puede accionar para purgar dicha cavidad de la ventosa a la atmósfera 20 en respuesta a una presión en dicha conducción de suministro (28) en una posición que está aguas arriba de dicha válvula de vacío (24).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/061226.

Solicitante: DELAWARE CAPITAL FORMATION, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 501 SILVERSIDE ROAD, SUITE 5 WILMINGTON, DELAWARE 19809 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: PERLMAN,Maurice.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B25J15/06 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B25 HERRAMIENTAS MANUALES; HERRAMIENTAS DE MOTOR PORTATILES; MANGOS PARA UTENSILIOS MANUALES; UTILLAJE DE TALLER; MANIPULADORES.B25J MANIPULADORES; RECINTOS CON DISPOSITIVOS DE MANIPULACION INTEGRADOS (dispositivos robóticos para recolección individual de frutas, hortalizas, lúpulo y similares A01D 46/30; manipuladores de agujas para cirugía A61B 17/062; manipuladores asociados a las laminadoras B21B 39/20; manipuladores asociados a las máquinas de forja B21J 13/10; medios para mantener las ruedas o sus elementos B60B 30/00; grúas B66C; disposiciones para la manipulación del combustible o de otros materiales utilizados en el interior de reactores nucleares G21C 19/00; combinación estructural de manipuladores con celdas o recintos protegidos contra la radiación G21F 7/06). › B25J 15/00 Cabezas de aprehensión. › con medios de retención magnéticos o que funcionan por succión.

PDF original: ES-2387521_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema y método de manipulación de materiales.

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere, de modo general, a sistemas de manipulación de materiales para desplazar objetos y, más particularmente, a sistemas de manipulación de materiales con conjuntos de ventosas para aplicarse a los objetos y sellarse sustancialmente con los mismos por el funcionamiento de un suministro de aire comprimido y un dispositivo venturi de los conjuntos de ventosas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Es conocido cómo disponer un sistema de manipulación de materiales que incluya ventosas o similares, adaptadas para ser desplazadas hasta aplicación con un objeto, tal como un objeto sustancialmente plano o un panel, o similar, y levantar y desplazar el objeto hasta una posición deseada. Dichas ventosas o elementos de aspiración en forma de copa pueden ser desplazadas hasta aplicación con el objeto, y se puede accionar una fuente de vacío para crear vacío parcial entre el objeto y la ventosa, de manera que dicho objeto quede retenido en la ventosa mientras se transporta hasta la zona seleccionada como objetivo. Un ejemplo de tal ventosa se describe en la patente de EE.UU. número 4.662.668, expedida el 5 de mayo de 1987, a Hufford, para “MATERIAL HANDLING SENSOR DEVICE AND METHOD” (Dispositivo sensor y método de manipulación de materiales) .

Una boquilla venturi puede crear el vacío en la ventosa, por lo que se suministra o se proporciona aire comprimido a una boquilla venturi en la ventosa, y el aire empujado a través de la boquilla venturi crea vacío en la ventosa para sellar la ventosa con la superficie del objeto. La boquilla venturi tiene un orificio de entrada conectado al suministro de aire y un orificio de salida a través del que se hace soplar el aire. La cavidad interna definida por la ventosa y el objeto está en comunicación de fluido con la boquilla venturi, de manera que se extrae aire de la cavidad mientras se hace soplar el aire a través de dicha boquilla. Cuando se desactiva el suministro de aire, el vacío dentro de dicha cavidad de la ventosa se puede disipar lentamente a través del orificio que conecta dicha cavidad a la boquilla venturi y a través del orificio de salida de la misma. De esta manera, puede haber un retardo entre el momento en que se desactiva el suministro de aire y el momento en que el vacío disipa una cantidad suficiente para liberar fácilmente la ventosa del objeto.

Típicamente, los generadores de vacío de tipo venturi utilizan aire comprimido para generar vacío por el principio de Bernoulli y el efecto Venturi y, de esta manera, el aire se tiene que hacer pasar a través de la boquilla venturi durante todo el tiempo que se necesita el vacío en la ventosa. En un esfuerzo por ahorrar aire comprimido y el coste asociado para producir el mismo, se ha propuesto utilizar una combinación de un sensor electrónico de vacío, o un conmutador electrónico de detección de vacío, y una válvula de retención por vacío para cerrar el suministro de aire y mantener el vacío. Cuando se alcanza el vacío completo, el conmutador de detección de vacío detecta el nivel de vacío y envía una señal de control electrónica a la válvula para cerrar el suministro de aire a la boquilla venturi, mientras que la válvula de retención retiene o mantiene sustancialmente el nivel de vacío en la ventosa. Puesto que el vacío puede sangrarse lentamente (tal como debido a fugas en el sellado de la ventosa) , el conmutador electrónico de detección de vacío detectará un nivel inferior de vacío y volverá a poner en marcha el suministro de aire para recuperar el vacío completo, y cerrará a continuación el suministro de aire cuando se consiga de nuevo el nivel de vacío. Esta configuración requiere una conexión eléctrica, así como una segunda conducción de aire para proporcionar aire a la ventosa a efectos de liberar de la misma la pieza.

El documento de EE.UU. número 6.397.885 describe un sistema de manipulación de materiales según el preámbulo de la reivindicación 1.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un sistema de manipulación de materiales, o un conjunto de ventosas para un sistema de manipulación de materiales, que se puede accionar para desplazar una o más ventosas hasta aplicación con un objeto y para recoger y desplazar el objeto hasta una posición seleccionada como objetivo o deseada. El sistema de manipulación de materiales puede desplazar la ventosa hasta aplicación con el objeto, y puede crear vacío o vacío parcial en una cavidad de la ventosa, tal como mediante un suministro de aire comprimido y un dispositivo venturi, para sellar sustancialmente la ventosa con el objeto. El conjunto de ventosas incluye un sistema de válvulas o conmutadores que controla el suministro de aire al dispositivo venturi y que purga automáticamente la ventosa a la atmósfera cuando se desactiva la fuente de suministro de aire. El sistema de válvulas o conmutadores comprende un sistema de válvulas neumáticas o sistema sensible a la presión o sistemas de válvulas de equilibrio de presión, y no incluye o requiere controles electrónicos o similares para controlar el suministro o generación y/o purga de vacío en la ventosa.

Según un aspecto de la presente invención, un conjunto o sistema de ventosas de un sistema de manipulación de materiales incluye una ventosa, un dispositivo venturi y un sistema de válvulas sensibles a la presión. El conjunto de ventosas se puede aplicar con un objeto y se puede mover para desplazar dicho objeto. La ventosa tiene una zona de sellado perimetral para aplicarse a una superficie del objeto y sellar sustancialmente la misma, y tiene una cavidad definida por la zona de sellado perimetral y la superficie del objeto cuando la ventosa está aplicada con la superficie del objeto. El dispositivo venturi está en comunicación de fluido con la cavidad de la ventosa. El dispositivo venturi está conectado a una conducción de suministro mediante la que se suministra aire comprimido al dispositivo venturi, y a través del mismo, para generar vacío parcial en la cavidad, cuando la zona de sellado perimetral de la ventosa está aplicado con la superficie del objeto. El sistema de válvulas sensibles a la presión incluye una válvula o conmutador de vacío que se puede accionar para abrir y cerrar la conducción de suministro en una posición aguas arriba del dispositivo venturi en respuesta a un nivel de presión en la cavidad de la ventosa. El sistema de válvulas sensibles a la presión incluye asimismo una válvula o conmutador de autodescarga que se puede accionar para purgar la cavidad de la ventosa a la atmósfera en respuesta a una presión en la conducción de suministro, como se muestrea en una posición a lo largo de dicha conducción de suministro que está aguas arriba de la válvula o conmutador de vacío. El conmutador de vacío y el conmutador de autodescarga comprenden válvulas o conmutadores neumáticos o no electrónicos que son sensibles a un diferencial de presión umbral entre las lumbreras de las válvulas o los conmutadores (o un cambio de presión en una de las lumbreras o conducciones auxiliares de las válvulas o los conmutadores) , de manera que no se requieren dispositivos de control eléctricos para controlar el suministro de aire durante la transferencia del objeto y para controlar la purga de la ventosa en el destino de desprendimiento o liberación.

El dispositivo venturi comprende una boquilla venturi situada en la ventosa y/o en comunicación de fluido con la misma, tal como dentro de un cuerpo de vacío fijado a la ventosa. El suministro de aire comprimido se puede activar para soplar o empujar aire comprimido a través de la boquilla venturi a efectos de generar al menos dicho vacío parcial en un conducto de paso de vacío (tal como un conducto de paso o conducto que conecta un orificio de vacío del dispositivo o boquilla venturi a la ventosa) , y en la cavidad de la ventosa se extrae aire del conducto de paso de vacío y de la cavidad y hacia dentro de la boquilla venturi mediante el orificio de vacío de la misma.

El conmutador o válvula de vacío es sensible al nivel de vacío que está a un nivel deseado o seleccionado como objetivo o apropiado, y se abrirá para permitir que el aire comprimido circule hasta el dispositivo venturi cuando se reduce el nivel de vacío (tal como por fugas en la ventosa o similar) y se cerrará para limitar el flujo de aire comprimido hasta el dispositivo venturi, cuando la ventosa está en el nivel de vacío deseado o apropiado. El conmutador o válvula de purga... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de manipulación de materiales, que tiene un conjunto de ventosas que se puede aplicar con un objeto y se puede mover para desplazar el objeto, comprendiendo dicho sistema de manipulación de materiales:

una fuente de aire comprimido (12) que se puede accionar para generar un flujo de aire comprimido a través de una conducción de suministro (28) ;

una ventosa (16) que tiene una zona de sellado perimetral para aplicarse a una superficie del objeto (20) y sellar sustancialmente la misma, teniendo dicha ventosa (16) una cavidad definida por dicha zona de sellado perimetral y dicha superficie del objeto (20) , cuando dicha ventosa (16) está aplicada con la superficie del objeto (20) ;

un dispositivo venturi (18) en comunicación de fluido con dicha cavidad de dicha ventosa (16) , estando conectado dicho dispositivo venturi (18) a dicha conducción de suministro (28) de manera que se puede suministrar aire comprimido a dicho dispositivo venturi (18) , y a través del mismo, para generar vacío parcial en dicha cavidad cuando dicha zona de sellado perimetral de dicha ventosa (16) está aplicada con la superficie del objeto (20) ;

una válvula de vacío (24) que se puede accionar para abrir y cerrar dicha conducción de suministro (28) en una posición que está aguas arriba de dicho dispositivo venturi (18) ,

caracterizado porque

la válvula de vacío (24) se puede accionar para abrir y cerrar dicha conducción de suministro (28) en respuesta a un nivel de presión en dicha cavidad de la ventosa; en el que

una válvula de autodescarga (26) se puede accionar para purgar dicha cavidad de la ventosa a la atmósfera en respuesta a una presión en dicha conducción de suministro (28) en una posición que está aguas arriba de dicha válvula de vacío (24) .

2. Un método para desplazar objetos en un sistema de manipulación de materiales, comprendiendo dicho método:

disponer una fuente de aire comprimido (12) que se puede accionar para generar un flujo de aire comprimido a través de una conducción de suministro (28) ;

disponer una ventosa (16) que tiene una zona de sellado perimetral para aplicarse a una superficie del objeto (20) y sellar sustancialmente la misma, teniendo dicha ventosa (16) una cavidad definida por dicha zona de sellado perimetral y dicha superficie del objeto (20) , cuando dicha ventosa (16) está aplicada con la superficie del objeto (20) ;

disponer un dispositivo venturi (18) conectado a dicha conducción de suministro (28) y en comunicación de fluido con dicha cavidad de dicha ventosa (16) , estando conectado dicho dispositivo venturi (18) a dicha conducción de suministro (28) de manera que se puede suministrar aire comprimido a dicho dispositivo venturi (18) , y a través del mismo;

generar un flujo de aire comprimido a través de dicha conducción de suministro (28) ;

generar vacío parcial en dicha cavidad cuando dicha zona de sellado perimetral de dicha ventosa (16) está aplicada con la superficie del objeto (20) utilizando dicho dispositivo venturi (18) ;

disponer una válvula de vacío (24) que se puede accionar para abrir y cerrar dicha conducción de suministro (28) en una posición que está aguas arriba de dicho dispositivo venturi (18) ;

disponer una válvula de autodescarga (26) en comunicación de fluido con dicha conducción de suministro

(28) en una posición aguas arriba de dicha válvula de vacío (24) ;

sellar, al menos parcialmente, dicha ventosa (16) con la superficie del objeto (20) utilizando dicho vacío parcial y desplazando el objeto (20) y la ventosa (16) ;

caracterizado porque

la válvula de vacío (24) se puede accionar para abrir y cerrar dicha conducción de suministro (28) en respuesta a un nivel de presión en dicha cavidad de la ventosa; y

se purga dicha cavidad de la ventosa a la atmósfera para liberar el objeto de dicha ventosa (16) , en el que purgar dicha cavidad de la ventosa comprende purgar dicha cavidad de la ventosa a la atmósfera mediante dicha válvula de autodescarga (26) en respuesta a una presión umbral en dicha conducción de suministro

(28) en una posición que está aguas arriba de dicha válvula de vacío (24) .

3. El sistema de manipulación de materiales según la reivindicación 1, en el que dicha válvula de vacío (24) comprende un conmutador sensible a la presión que abre dicha conducción de suministro (28) cuando se detecta un nivel de vacío que está por encima de una presión umbral.

4. El sistema de manipulación de materiales según la reivindicación 1, en el que dicha ventosa (16) está conectada a un orificio de vacío de dicho dispositivo venturi (18) mediante una conducción (30) de la ventosa, teniendo dicha conducción de la ventosa una válvula de retención (32) a lo largo de la misma para limitar el flujo de aire desde dicho dispositivo venturi (18) hacia dicha ventosa (16) .

5. El sistema de manipulación de materiales según la reivindicación 4, en el que dicha válvula de vacío (24) está en comunicación de fluido con dicha conducción (30) de la ventosa mediante una conducción auxiliar (34) conectada entre dicha válvula de vacío (24) y dicha conducción (30) de la ventosa, en una posición entre dicha válvula de retención (32) y dicha ventosa (16) .

6. El sistema de manipulación de materiales según la reivindicación 1 ó 5, en el que dicha válvula de autodescarga

(26) está en comunicación de fluido con dicha conducción de suministro (28) mediante una conducción auxiliar (36) conectada entre dicha conducción de suministro (28) y dicha válvula de autodescarga (26) , estando conectada dicha conducción auxiliar (36) a dicha conducción de suministro (28) en una posición aguas arriba de dicha válvula de vacío (24) .

7. El sistema de manipulación de materiales según la reivindicación 1, en el que dicha válvula de autodescarga (26) se puede accionar para purgar dicha cavidad de la ventosa a la atmósfera en respuesta a una presión en dicha conducción de suministro (28) que es indicativa de que dicha fuente de aire comprimido (12) está desactivada.

8. El sistema de manipulación de materiales según la reivindicación 1, en el que dicha válvula de vacío (24) está en comunicación de fluido con dicha ventosa (16) mediante una conducción auxiliar (34) conectada entre dicha válvula de vacío (24) y una conducción (30) de la ventosa que conecta dicho dispositivo venturi (18) a dicha ventosa (16) .

9. El sistema de manipulación de materiales según la reivindicación 1, en el que dicha válvula de vacío (24) comprende una válvula (42) controlada neumáticamente.

10. El sistema de manipulación de materiales según la reivindicación 1, en el que dicha válvula de vacío (24) se puede accionar para abrirse y cerrarse en respuesta a un desequilibrio de fuerzas aplicadas a dicha válvula (24) por la presión en dicha conducción de suministro (30) y por el vacío parcial en dicha ventosa (16) .

11. El sistema de manipulación de materiales según la reivindicación 10, en el que dicha válvula de vacío (24) se puede accionar para abrirse cuando el desequilibrio de fuerzas es debido, al menos en parte, a dicho vacío parcial en dicha ventosa (16) , que cae a un nivel inferior de vacío, y se puede accionar para cerrarse cuando el desequilibrio de fuerzas es debido, al menos en parte, a dicho vacío parcial en dicha ventosa (16) , que sube a un nivel superior de vacío.

12. El sistema de manipulación de materiales según la reivindicación 11, en el que dicha válvula de vacío (24) comprende un cuerpo de válvula (40) con un miembro desplazable de válvula (42) dispuesto en su interior, y en el que dicho miembro desplazable de válvula (42) comprende una parte de válvula de diámetro más grande (42a) que responde a dicho vacío parcial en dicha ventosa (16) y una parte de diámetro más pequeño (42b) que responde a dicha presión en dicha conducción de suministro (28a) , en el que dicho miembro desplazable de válvula (42) es empujado hacia una posición abierta cuando dicha presión en dicha conducción de suministro (28a) ejerce una fuerza en dicha parte de diámetro más pequeño (42b) que es mayor que una fuerza ejercida por dicho vacío parcial en dicha parte de diámetro más grande (42a) .

13. El sistema de manipulación de materiales según la reivindicación 12, en el que una lumbrera de entrada de dicho cuerpo de válvula (40) en dicha parte de diámetro más pequeño (42b) de dicho miembro desplazable de válvula (42) tiene un área en sección transversal que es menor que un área en sección transversal de dicha parte de diámetro más pequeño, y en el que una primera fuerza aplicada por dicha presión de la conducción de suministro en dicha parte de diámetro más pequeño (42b) , cuando dicha válvula (42) está cerrada y dicha parte de diámetro más pequeño (42b) está asentada en dicha lumbrera de entrada, es menor que una segunda fuerza aplicada por dicha presión de la conducción de suministro en dicha parte de diámetro más pequeño (42b) , cuando dicha válvula (42) está abierta, por lo que dicha válvula (42) es empujada hasta una posición abierta cuando dicha primera fuerza es mayor que dicha fuerza ejercida por dicho vacío parcial y dicha válvula (42) es empujada hacia su posición cerrada cuando dicha fuerza ejercida por dicho vacío parcial es mayor que dicha segunda fuerza.

14. El método para desplazar objetos según la reivindicación 2, que comprende además conectar dicha ventosa (16) a un orificio de vacío de dicho dispositivo venturi (18) mediante una conducción (30) de la ventosa, teniendo dicha conducción (30) de la ventosa una válvula de retención (32) a lo largo de la misma para limitar el flujo de aire desde dicho dispositivo venturi (18) hacia dicha ventosa (16) .


 

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