Robot delta para aumetnar los requisitos en cuanto a dinámica, higiene y protección frente a las consecuencias de una colisión.

Robot delta destinado al aumento de los requisitos en cuanto a dinámica,

higiene y protección frente a las consecuencias de una colisión, que comprende -un alojamiento estacionario (1), en el que -se instalan al menos tres propulsores (2) y -sobre el cual al menos tres brazos superiores alargados (3) -están montados cada uno para girar alrededor de un eje y

-se conectan en cada caso a uno de los propulsores (2) y -están conectados en cada caso, en sus extremos libres, a un par de brazos inferiores alargados y paralelos entre sí a través de una articulación esférica (5),

-que en su otro extremo están conectados en cada caso a través de una adicional (5) a -una placa paralela móvil (4), sabiendo -estando fijada una cabeza esférica (51) o una rótula (52) a ambos extremos de cada brazo inferior como parte de

una articulación esférica (5)

caracterizado porque

los brazos inferiores comprenden en cada caso un tubo de acero inoxidable (6),

-cuyo espacio interior está cerrado herméticamente de forma estanca por medio de una cabeza esférica (51) o una rótula (52) a ambos extremos del tubo de acero inoxidable (6) y -que puede deformarse plásticamente.

Robot delta para aumentar los requisitos en cuanto a dinámica, higiene y protección frente a las consecuencias de una colisión.

La invención se refiere a un robot delta, que comprende un alojamiento estacionario, en que se instalan al menos tres propulsores y en el que se montan al menos tres brazos superiores, de tal modo que sean giratorios alrededor de un eje en cada caso y estén en cada caso conectados a un propulsor, y en sus extremos libres están conectados a un par de brazos alargados inferiores paralelos entre sí a través de una articulación esférica en cada caso, y en su otro extremo están conectadas a una placa móvil paralela a través de una articulación esférica adicional en cada caso, fijándose una cabeza esférica o una rótula en ambos extremos de cada brazo inferior como parte de una articulación esférica.

Se desvela un robot delta de este tipo en el documento US-B-6577093.

En la técnica anterior, los robots delta han demostrado su valor en particular para el manejo sumamente dinámico de objetos de relativamente ligeros, tales como el embalaje de productos de alimentación en pequeñas cantidades o medicación, ya que permiten dinámicas extremadamente altas de hasta tres operaciones de embalaje por segundo.

Los primeros robots delta comprendían tres brazos superiores. Sin embargo, se conocen variantes con cuatro y más brazos superiores.

En cada caso, se montan tres y en algunos casos cuatro brazos superiores alargados para que sean giratorios sobre un eje en cada caso. En los extremos libres de los mismos, se montan dos barras giratorias paralelas entre sí, que a su vez están en conexión giratoria con la placa paralela. Mediante un giro de los servoaccionadores, la placa paralela puede manipularse en cualquier posición deseada del espacio de trabajo deseado. Como los brazos inferiores consisten en dos barras paralelas, la placa paralela siempre se mueve de esta manera, como su nombre sugiere, paralela a la placa base.

En la técnica anterior, la mayor parte de los robots delta consisten en una placa base sobre la cual se montan tres servoaccionadores. Para aplicaciones en áreas higiénicamente críticas, tales como la producción de alimentos, productos farmacéuticos o dispositivos electrónicos, la placa base se amplía con un alojamiento de modo que lubricantes o cualquier resto de abrasión de los propulsores y/o de la transmisión no puedan desprenderse y caer en el producto.

En la técnica anterior, la patente de Estados Unidos 6.577.093, de Hvittfeldt, desvela un robot delta para requerimientos higiénicos, en el que todas los propulsores se disponen dentro de un alojamiento. Así, se evita que los lubricantes o los restos de abrasión de los cojinetes del motor y el propulsor escapen y contaminen de este modo un ambiente de otra manera higiénico. Una ventaja adicional muy importante es que el alojamiento también puede hacerse de un material que puede soportar agentes de limpieza muy corrosivos para equipamiento en la industria alimentaria.

Sin embargo, la patente de Estados Unidos 6.577.093 no proporciona desfavorablemente ninguna indicación de cómo se garantiza que las áreas del robot fuera del alojamiento, es decir los brazos y las juntas del robot, no emiten la contaminación durante el funcionamiento y en el caso de colisiones.

De modo similar, no hay ningunas indicaciones de cómo los brazos y conexiones pueden adaptarse a los requisitos para una dinámica máxima. Como se conoce, una alta tasa de ciclo fácil de conseguir es siempre la razón de por qué se escoge el principio de un robot delta. Para movimientos lentos, puede ser más conveniente el manejo simple lineal. El requisito de una alta dinámica está por tanto ya implicado en la opción de un robot delta.

A pesar del objeto indicado de satisfacer requisitos higiénicos, es decir, soportar los efectos de los agentes de limpieza más agresivos, faltan ofertas con este fin. Las consecuencias de una colisión tampoco se analizan.

Sin embargo, está bastante claro que, para robots con dinámicas extremadamente altas, que se prefieren en general elementos del menor peso posible, específicamente con el mayor movimiento eficaz de su radio, ya que se sabe que el momento de inercia de cada masa para el movimiento alrededor del centro de un círculo aumenta con la cuarta potencia del radio.

Desde este punto de vista, la delicada y por lo tanto ligera unión universal o unión cardan es en principio interesante para una conexión a los brazos y a la placa paralela de un robot delta. Por lo tanto, los ángulos de giro máximos que se pueden alcanzar, sin embargo, son considerablemente inferiores en comparación con una articulación esférica, que consiste en una cabeza esférica y una rótula complementaria que se desliza en la misma. Como las articulaciones esféricas tienen por tanto un ángulo de giro más grande y permiten de este modo un espacio de trabajo mayor, son ahora el conjunto de diseño más usado para robots delta.

En la técnica anterior, la patente de Estados Unidos 5.333.514, de Toyama, desvela un robot delta, cuyos brazos y placa paralela están conectados mediante articulaciones esféricas.

Una ventaja para aplicaciones higiénicamente críticas es que la rótula tiene un área superficial relativamente muy pequeña. Tan pronto como los contaminantes más ligeros comienzan depositarse sobre la misma, se transportan inmediatamente lejos por la cabeza esférica deslizándose sobre la misma, y se eliminan simple y eficazmente de su superficie lisa con cada limpieza regular.

Como una desventaja higiénica puede observarse en la figura 5 de la patente de Estados Unidos 5.333.514 que los brazos inferiores tubulares están abiertos en sus caras finales. A través de estas aperturas, los contaminantes pueden penetrar en el interior de los tubos y acumularse allí. Y ya allí que están relativamente bien protegidos frente al efecto de detergentes, ocasionalmente se desprenden cuando el brazo inferior experimenta una alta aceleración, tal como una ligera colisión de otro modo.

Después, la capa de suciedad puede desprenderse parcialmente, por ejemplo en fragmentos, o completamente del brazo inferior y caer sobre o en los productos u objetos que se manejan por el robot delta. Si es un alimento para ser embalado o cargado, las regulaciones alimentarias relevantes pueden requerir la destrucción de lotes completos, incluso con colisiones ligeras de otro modo.

Como una desventaja higiénica se puede observar en la figura 5 de la patente de Estados Unidos 5.333.514 que los brazos inferiores tubulares están conectados a partes de tubo complementarias, que se forman totalmente sobre las rótulas. En virtud de estas partes tubulares, el peso de todo el brazo inferior aumenta notablemente sin alcanzar una ganancia correspondiente de resistencia a cargas compresivas y de tracción.

Para robots delta con los máximos requisitos dinámicos, el material preferido en la técnica anterior es el plástico reforzado de fibra de carbono, en particular para los brazos inferiores. Este también se denomina CRP, en el que C representa carbono. En este compuesto de fibras de plástico, se incrustan fibras de carbono (normalmente en múltiples capas) en una matriz de plástico de termoestables, por ejemplo la una resina epoxi, o termoplásticos, como refuerzo.

Los componentes CRP, dependiendo del diseño, pueden ser bastante más ligeros que partes de aluminio o de acero. Una densidad de aproximadamente 1, 5 g/cm3 de un material típico de CRP contrasta con una densidad de aproximadamente 2, 7 g/cm3 en el caso del aluminio y aproximadamente 7, 8 g/cm3 de acero y hierro. Un umbral típico para el límite de resistencia a la tracción es de 1.500 N/mm2 en el caso de CRP, aproximadamente 500 N/mm2 en el caso de aleaciones de aluminio, y aproximadamente 1.000 N/mm2 en el caso de acero de construcción. Esto da como resultado un cociente de los dos valores, es decir la resistencia a la tracción como una función de densidad específica, de 1.000 para CRP, aproximadamente 185 para el aluminio y sólo aproximadamente 128 para el acero.

A causa de esta evidente superioridad de CRP, no es sorprendente que, en la técnica anterior, el CRP sea el material preferido para los brazos inferiores de robots delta. Hasta la fecha no se conocen robots delta dinámicos con brazos inferiores de acero.

Una desventaja crítica de las partes de CRP es que, con sobrecarga, apenas se deforman, pero se rompen. Esto da como resultado bordes afilados, que pueden conducir a heridas del personal de mantenimiento o daños.

Otra desventaja de CRP es resultado del efecto de detergentes, en particular aquellos con un alto contenido de oxígeno,... [Seguir leyendo]

1. Robot delta destinado al aumento de los requisitos en cuanto a dinámica, higiene y protección frente a las consecuencias de una colisión, que comprende -un alojamiento estacionario (1) , en el que -se instalan al menos tres propulsores (2) y -sobre el cual al menos tres brazos superiores alargados (3) -están montados cada uno para girar alrededor de un eje y

-se conectan en cada caso a uno de los propulsores (2) y -están conectados en cada caso, en sus extremos libres, a un par de brazos inferiores alargados y paralelos entre sí a través de una articulación esférica (5) ,

-que en su otro extremo están conectados en cada caso a través de una adicional (5) a -una placa paralela móvil (4) , sabiendo -estando fijada una cabeza esférica (51) o una rótula (52) a ambos extremos de cada brazo inferior como parte de

una articulación esférica (5)

caracterizado porque

los brazos inferiores comprenden en cada caso un tubo de acero inoxidable (6) ,

-cuyo espacio interior está cerrado herméticamente de forma estanca por medio de una cabeza esférica (51) o una rótula (52) a ambos extremos del tubo de acero inoxidable (6) y -que puede deformarse plásticamente.

2. Robot delta según la reivindicación 1, caracterizado porque la cabeza esférica (51) o la rótula (52) está conectada a una cara final del tubo en acero inoxidable (6) por medio de un cordón de soldadura (7) .

3. Robot delta según la reivindicación 2, caracterizado porque el cordón de soldadura (7) se extiende sobre toda la cara final del tubo de acero inoxidable (6) .

4. Robot delta según la reivindicación 3, caracterizado porque, de la cabeza esférica (51) o de la rótula (52) -sólo una espiga de centrado o -sólo tres talones de guía se proyectan o encierran el tubo de acero inoxidable (6) .

5. Robot delta según la reivindicación 4, caracterizado porque el punto central de la rótula de la cabeza esférica

(51) o de la rótula (52) se desplaza con respecto al eje central (61) del tubo (6) en la dirección radial en la medida en que la fuerza resultante ejercida por la cabeza esférica (51) o de la rótula (52) transcurre a lo largo del eje central (61) .

6. Robot delta según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cabeza esférica (51) o la rótula (52) está conectada al tubo de acero inoxidable por medio de -una junta soldada, o

- una unión adhesiva, o -un ajuste por contracción.

7. Robot delta según la reivindicación 6, caracterizado porque parte de la cabeza esférica (51) o de la rótula (52) se inserta telescópicamente en el tubo acero inoxidable (6) o la encierra externamente.

8. Robot delta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie exterior del tubo de acero inoxidable (6) es lisa y que se forman integralmente una pluralidad de nervaduras sobre la superficie interior, que se extienden en el sentido longitudinal y se orientan radialmente.

9. Robot delta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el interior del tubo de acero inoxidable (6) contiene elementos de soporte complementarios adicionales, por ejemplo, un tubo de CRP.

10. Robot delta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una cabeza esférica

(51) es hueca en el interior.

11. Robot delta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se moldean integralmente una pluralidad de nervaduras orientadas radialmente sobre la superficie interior de la cabeza esférica (51) .

12. Robot delta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una rótula (52) comprende dos aberturas y encierra la cabeza esférica (51) aproximadamente de forma anular.

13. Robot delta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la rótula (52) encierra la cabeza 10 esférica (51) con un ángulo de aproximadamente 180º en base al punto central de la rótula (53) .

14. Robot delta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se introduce una capa plástica elástica y muy deslizante (54) en la superficie interior de una rótula (52) .

15. Robot delta según la reivindicación 14, caracterizado porque la capa de plástico (54) se monta en la rótula (52) como un inserto de plástico. 15 16. Robot delta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el perfil del tubo de acero inoxidable (6) es -un círculo o -un óvalo o

-una elipse .

20. un cuadrado.

17. Robot delta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el propulsor (2) es un servomotor rotativo o un motor lineal o un motor de avance gradual u otro propulsor eléctrico o un cilindro hidráulico

o un cilindro neumático o un piezocristal.