Pinza-robot de ensamblaje con dispositivo de destalonado y equilibrado autoadaptativo.

Pinza-robot de ensamblaje con dispositivo de destalonado y de equilibrado autoadaptativo,

que comprende:

- dos brazos portaherramientas (2'. 3') apropiados para aproximarse uno al otro por pivotamiento (pinza en X) otraslación (pinza en C) bajo la acción de un accionador principal (1), de modo que las herramientas (2", 3") puedanapretar entre ellas a un subconjunto ( 5 10) de piezas (11, 12) que hay que ensamblar,

- un accionador auxiliar de equilibrado (7), para el destalonado de una (2") de las herramientas con respecto alcitado subconjunto (10), llevando uno de los brazos, denominado "brazo de referencia" (2'), a una posición de topesituada retirada con respecto al citado subconjunto (10) después de una fase de equilibrado durante la cual laherramienta (2") llevada por el citado brazo de referencia (2') ha sido puesto en contacto con el citado subconjunto(10) por una aproximación, estando montado este accionador auxiliar (7) a tal efecto entre una parte de soporte fija(5) y el citado brazo de referencia (2'), estando constituido el citado accionador auxiliar (7) por un motor eléctrico (13,71) rotatorio o lineal,

comprendiendo la citada pinza-robot además, en asociación con el motor eléctrico (13, 71):

- un dispositivo de mando electrónico (72c) que permite el control del motor eléctrico (13, 71);

- un sistema mecánico (14) de transmisión de movimiento del citado motor (13, 71) al citado brazo de referencia (2');y

- un primer detector de posición (102) unido al citado dispositivo de mando electrónico (72c);caracterizado porque, a fin de realizar las operaciones de aproximación, de equilibrado y de destalonado, eldispositivo de mando (72c) del motor (13, 71) comprende medios que aseguran, para cada operación de ensamblajede un subconjunto (10), un ciclo de equilibrado que comprende dos fases sucesivas, de las cuales:

- una primera fase consiste en primer lugar en mandar al citado motor (13, 71) en velocidad de modo que, gracias alcitado sistema mecánico (14), la herramienta (2") del brazo de referencia (2') sea puesta en movimiento y seaproxime al citado subconjunto (10), y porque una vez terminada la aceleración y establecida la velocidad deaproximación (Va), el valor (Ia) de la corriente del motor (13, 71) se estabilice, correspondiendo el citado valor decorriente (Ia) al necesario para empujar o retener al subconjunto articulado que comprende los citados brazosportaherramientas (2', 3') y el accionador principal (1) de la pinza-robot, sirviendo igualmente la energía consumidapor el citado motor (13, 71) para vencer las fuerzas de rozamiento ligadas al desplazamiento del citado subconjuntoarticulado (1, 2', 3'); y

- la segunda fase del ciclo de equilibrado consiste en mantener el valor (Ia) de la corriente del motor (13, 71) en elnecesario para mantener la velocidad de aproximación (Va), siendo el citado valor de corriente conocido, porque esmedido después de la fase de aceleración y antes de la entrada en contacto de la herramienta (2") del brazo dereferencia (2') con el citado subconjunto (10) que hay que ensamblar, de modo que, gracias a esta limitación decorriente, cuando la herramienta (2") del brazo de referencia (2') entre en contacto con las citadas piezas (11, 12)que hay que ensamblar, solo se aplique sobre las citadas piezas (11, 12) el esfuerzo residual correspondiente a lasfuerzas de rozamiento durante el desplazamiento, siendo mantenida la citada limitación de corriente (Ie) durantetoda la operación de ensamblaje, siendo calculado el par del motor (13, 71), durante el ciclo de equilibrado, con elvalor mínimo necesario para equilibrar la pinza-robot y dejarla una flexibilidad de movimiento a fin de no deformar alas citadas piezas (11, 12) que hay que ensamblar.

Pinza-robot de ensamblaje con dispositivo de destalonado y equilibrado autoadaptativo La presente invención concierne a una pinza-robot de ensamblaje con dispositivo de destalonado y de equilibrado autoadaptativo tal como el descrito en el preámbulo de la reivindicación 1, que comprende dos brazos portaherramientas apropiados para aproximarse uno al otro por pivotamiento (pinza en X) o traslación (pinza en C) bajo la acción de un accionador principal, de modo que las citadas herramientas puedan apretar entre ellas un subconjunto que hay que ensamblar, estando previsto un accionador auxiliar de equilibrado para el destalonado de una de las herramientas con respecto al citado subconjunto, y para llevar uno de los brazos, denominado “brazo de referencia”, a una posición de tope situada retirada con respecto al citado subconjunto después de una fase de ensamblaje durante la cual la herramienta llevada por el citado brazo de referencia ha sido puesta en contacto con el citado subconjunto, estando montado este accionador auxiliar a tal efecto entre una parte de soporte fija y el citado brazo de referencia. El documento US5898285 describe una pinza-robot de este tipo.

La invención se aplica a las herramientas o máquinas que deben realizar operaciones de ensamblaje por soldadura, embutición, grapado u otra cuando la herramienta o inversamente la pieza son transportadas por un robot para ejecutar los diferentes puntos de ensamblaje que comprende la gama de fabricación.

Si el robot transporta a la pieza o a las piezas que hay que ensamblar, la herramienta o la máquina están fijadas al suelo. Si, inversamente, el robot transporta la herramienta de ensamblaje, la pieza o las piezas que hay que ensamblar están fijadas con respecto al suelo.

La invención se aplica cuando la herramienta está provista de un sistema de cierre que permite apretar las piezas que hay que ensamblar entre dos brazos o dos mordazas articuladas.

Para explicar los objetivos y ventajas de la invención, conviene en primer lugar describir el funcionamiento de un sistema actual tomando como ejemplo una pinza-robot para soldar por resistencia.

La figura 1 representa de modo esquemático una herramienta conocida, de tipo pinza-tijera con su accionador principal 1.

La pinza se denomina en X o en tijera porque el efecto es transmitido del accionador de soldadura 1 hasta los electrodos 2” y 3”, en la extremidad de los brazos portaelectrodos inferior o de referencia 2’ y superior 3’, por intermedio de brazos de palanca 2 y 3 en rotación alrededor de un eje de articulación común 4. El accionador principal 1, fijado entre los dos brazos de palanca 2 y 3 por intermedio de su cuerpo principal 1 y de un vástago 1’, puede ser neumático, hidráulico, eléctrico, electromagnético o mecánico. Lo que se indicará en lo que sigue será igualmente válido para las pinzas denominadas en C, en las cuales las herramientas se desplazan una hacia la otra por traslación y no por rotación de sus respectivos brazos.

Un accionador auxiliar 7, denominado de destalonado, de equilibrado o de aproximación, que puede ser del mismo tipo que el anterior, está fijado entre una parte de soporte fija 5 y uno de los dos brazos de palanca 2-3 de la articulación, en este caso el brazo 2, por intermedio de su vástago 8.

El desplazamiento del subconjunto constituido por el brazo de palanca 2 y el brazo portaelectrodo inferior 2’ estará limitado al recorrido del accionador auxiliar 7. El brazo 2’ es denominado brazo de referencia, en oposición al brazo superior 3’ cuyo desplazamiento será directamente función del recorrido generalmente mayor del accionador principal 1.

Eventualmente, la herramienta puede estar equipada con un transformador de soldadura 9; el subconjunto que hay que ensamblar 10 se supone fijo con respecto al suelo; la herramienta está fijada de modo rígido al robot manipulador (no representado) por intermedio de su soporte 5 o del transformador de soldadura 9.

Los movimientos de salida del vástago 1’ del accionador principal 1 permiten cerrar el subconjunto articulado 2-2’ y 3-3’ alrededor de su eje 4 y así apretar las chapas 11 y 12 entre los electrodos 2” y 3”.

Para obtener una buena calidad de ensamblaje sin deformación de las chapas, es necesario que el subconjunto constituido por el brazo de referencia 2’, el brazo móvil 3’ y el accionador principal 1 sea perfectamente libre alrededor de su eje 4.

La función del accionador auxiliar 7 es asegurar esta operación de equilibrado y hacer a la herramienta capaz de compensar el peso del subconjunto articulado así como las variaciones de posición relativa del electrodo 2” del brazo de referencia 2’ con respecto al subconjunto que hay que ensamblar 10.

Las razones de estas variaciones pueden ser diversas. Las principales son la tolerancia de posicionamiento del robot, el desgaste del electrodo 2” y la tolerancia en el espesor de las chapas 11 y 12.

Además, la herramienta debe ser capaz de compensar la deformación del subconjunto constituido por el brazo fijo 2 y el brazo de referencia 2’ durante la aplicación del esfuerzo de ensamblaje.

Un mal equilibrado de la herramienta implica una dispersión del esfuerzo de ensamblaje a través de los elementos de fijación del subconjunto que hay que ensamblar en su utillaje. Además del riesgo de deformación de las chapas 11 y 12, no puede garantizarse el equilibrio de los esfuerzos entre los electrodos 2” y 3” y el subconjunto que hay que ensamblar 10. Este equilibrio puede perjudicar directamente la calidad del proceso de ensamblaje.

Una vez equilibrada y cerrada la pinza, puede realizarse la operación de ensamblaje de un punto de soldadura N.

La figura 1’ representa la pinza-tijera de la figura 1 equilibrada, con el electrodo 2” del brazo de referencia 2’ en contacto con el subconjunto que hay que ensamblar 10. El accionador principal 1 puede ser mandado para cerrar el conjunto móvil 3 y 3’ y realizar la operación de ensamblaje por soldadura en el punto N.

Cuando el ciclo de soldadura ha terminado, el accionador principal 1 es mandado para separar del conjunto 10 el conjunto móvil de los brazos 3 y 3’. Sin embargo, antes de que el robot pueda desplazarse con su herramienta, es indispensable separar de la chapa 12 el electrodo 2” del brazo de referencia 2’, y volver a dar a la herramienta una geometría de referencia definida y rígida. Se trata de la operación denominada de destalonado.

Esta operación es realizada por medio del accionador auxiliar 7, volviendo a poner firmemente el brazo de referencia 2’ a tope en una posición retirada de las chapas 12 y 11.

Una regulación de la longitud del vástago 8 del accionador auxiliar 7 permite ajustar la distancia de separación del electrodo de referencia 2” con respecto al subconjunto que hay que ensamblar 10. Esta distancia es denominada “recorrido de destalonado”.

El robot puede continuar entonces su trayectoria hasta el punto siguiente N+1 de la gama de soldadura, e iniciar un nuevo ciclo de ensamblaje.

Los inconvenientes de la técnica que se acaba de describir se deducirán de las consideraciones siguientes.

Habitualmente el destalonado está asegurado por medio de un gato de simple recorrido ajustando la presión del fluido en cada una de sus cámaras, o por medio de un juego de muelles cuya posición de equilibrio corresponda a la posición aproximada de la herramienta, volviendo a poner a la herramienta un gato de simple efecto en una geometría de referencia.

La figura 2 ilustra un ejemplo de función de equilibrado y de destalonado por gato neumático 7 en una pinza-tijera de tipo de aquélla de las figuras 1 y 1’. En esta figura las referencias 1, 1’, 2, 2’, 2”, 3, 3’, 3”, 7 y 8 designan elementos análogos a los de las figuras precedentes, o que realizan la misma función. La fase de equilibrado es realizada en este caso regulando las presiones P1 y P2 en cada una de las cámaras del gato de destalonado 7 que constituye el accionador auxiliar. Se hace así posible compensar el esfuerzo generado por el peso del subconjunto articulado, constituido por el accionador principal 1, el brazo de referencia 2’ y el brazo móvil 3’. Durante la aplicación del esfuerzo, los reguladores de doble efecto R1 y R2 permiten al pistón de destalonado 73 desplazarse libremente en traslación en el interior de su cilindro 74. Así, el sistema puede seguir libremente la deformación de los brazos 2, 2’ y 3, 3’. El movimiento de destalonado es obtenido... [Seguir leyendo]

1. Pinza-robot de ensamblaje con dispositivo de destalonado y de equilibrado autoadaptativo, que comprende:

- dos brazos portaherramientas (2’. 3’) apropiados para aproximarse uno al otro por pivotamiento (pinza en X) o traslación (pinza en C) bajo la acción de un accionador principal (1) , de modo que las herramientas (2”, 3”) puedan apretar entre ellas a un subconjunto (10) de piezas (11, 12) que hay que ensamblar,

- un accionador auxiliar de equilibrado (7) , para el destalonado de una (2”) de las herramientas con respecto al citado subconjunto (10) , llevando uno de los brazos, denominado “brazo de referencia” (2’) , a una posición de tope situada retirada con respecto al citado subconjunto (10) después de una fase de equilibrado durante la cual la herramienta (2”) llevada por el citado brazo de referencia (2’) ha sido puesto en contacto con el citado subconjunto

(10) por una aproximación, estando montado este accionador auxiliar (7) a tal efecto entre una parte de soporte fija

(5) y el citado brazo de referencia (2’) , estando constituido el citado accionador auxiliar (7) por un motor eléctrico (13, 71) rotatorio o lineal,

comprendiendo la citada pinza-robot además, en asociación con el motor eléctrico (13, 71) :

- un dispositivo de mando electrónico (72c) que permite el control del motor eléctrico (13, 71) ;

- un sistema mecánico (14) de transmisión de movimiento del citado motor (13, 71) al citado brazo de referencia (2’) ; y

- un primer detector de posición (102) unido al citado dispositivo de mando electrónico (72c) ;

caracterizado porque, a fin de realizar las operaciones de aproximación, de equilibrado y de destalonado, el dispositivo de mando (72c) del motor (13, 71) comprende medios que aseguran, para cada operación de ensamblaje de un subconjunto (10) , un ciclo de equilibrado que comprende dos fases sucesivas, de las cuales:

- una primera fase consiste en primer lugar en mandar al citado motor (13, 71) en velocidad de modo que, gracias al citado sistema mecánico (14) , la herramienta (2”) del brazo de referencia (2’) sea puesta en movimiento y se aproxime al citado subconjunto (10) , y porque una vez terminada la aceleración y establecida la velocidad de aproximación (Va) , el valor (Ia) de la corriente del motor (13, 71) se estabilice, correspondiendo el citado valor de corriente (Ia) al necesario para empujar o retener al subconjunto articulado que comprende los citados brazos portaherramientas (2’, 3’) y el accionador principal (1) de la pinza-robot, sirviendo igualmente la energía consumida por el citado motor (13, 71) para vencer las fuerzas de rozamiento ligadas al desplazamiento del citado subconjunto articulado (1, 2’, 3’) ; y

- la segunda fase del ciclo de equilibrado consiste en mantener el valor (Ia) de la corriente del motor (13, 71) en el necesario para mantener la velocidad de aproximación (Va) , siendo el citado valor de corriente conocido, porque es medido después de la fase de aceleración y antes de la entrada en contacto de la herramienta (2”) del brazo de referencia (2’) con el citado subconjunto (10) que hay que ensamblar, de modo que, gracias a esta limitación de corriente, cuando la herramienta (2”) del brazo de referencia (2’) entre en contacto con las citadas piezas (11, 12) que hay que ensamblar, solo se aplique sobre las citadas piezas (11, 12) el esfuerzo residual correspondiente a las fuerzas de rozamiento durante el desplazamiento, siendo mantenida la citada limitación de corriente (Ie) durante toda la operación de ensamblaje, siendo calculado el par del motor (13, 71) , durante el ciclo de equilibrado, con el valor mínimo necesario para equilibrar la pinza-robot y dejarla una flexibilidad de movimiento a fin de no deformar a las citadas piezas (11, 12) que hay que ensamblar.

2. Pinza-robot de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el citado dispositivo de mando electrónico 72c) y su módulo de potencia, constituido por un puente interruptor trifásico de transistores (72p) , están montados en prolongación con el citado motor (13; 71) y son alimentados por una tensión continua.

3. Pinza-robot de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque el citado primer detector de posición está constituido por un sensor de movimiento rotatorio (102) unido al rotor (103) del motor (13; 71) o por un sensor de desplazamiento lineal arrastrado en traslación por el accionador principal (1) .

4. Pinza-robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque comprende un segundo detector de posición para controlar el retorno a, y la presencia del brazo de referencia (2’) en, su posición destalonada.

5. Pinza-robot de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque lo citados detectores de posición son sensores de tipo electromagnético u óptico (102) .

6. Pinza-robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque comprende un dispositivo de bloqueo mecánico (90, 91) que asegura la citada posición destalonada en posición de reposo.

7. Pinza-robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, de tipo de motor eléctrico (13; 71) rotatorio, caracterizada porque se trata de un motor síncrono trifásico de imanes permanentes (104) sin escobillas, de par elevado.

8. Pinza-robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, del tipo de motor eléctrico (13)

rotatorio, caracterizada porque el citado sistema mecánico (14) de transmisión del movimiento al citado brazo de referencia (2’) es de tipo de biela (b) y manivela (m) .

9. Pinza-robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el citado sistema mecánico (14) de transmisión del movimiento al citado brazo de referencia (2’) es de tipo de rueda dentada (d) y cremallera (e) , de tornillo o de acoplamiento directo.

10. Pinza-robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el citado sistema mecánico (14) de transmisión comprende un dispositivo (76, 79, 80) de regulación del recorrido de destalonado.

11. Pinza-robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los dos brazos portaherramientas (2’, 3’) son apropiados para aproximarse uno al otro por pivotamiento (pinza en X) .

(TÉCNICA ANTERIOR)

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