Cabezal de soldadura eléctrica por puntos para un robot industrial multiaxial, y el robot que comprende dicho cabezal.

Cabezal de soldadura eléctrica por puntos para un robot industrial multiaxial,

que comprende:

- una estructura (110) de soporte con una parte de extremo para su acoplamiento a la muñeca (20) de robot,

- un par de electrodos (101, 102) de soldadura portados por los brazos (103, 104) de sujeción de electrodos respectivos montados en dicha estructura (110) de soporte,

- en el que al menos uno de dichos brazos (103) de sujeción de electrodos está montado de manera móvil en la estructura (110) de soporte del cabezal (100) entre una posición abierta y una posición cerrada,

- un accionador (116) para accionar dicho brazo (103) móvil montado en dicha estructura (110) de soporte y

- un transformador (T) eléctrico para la aplicación de la tensión de soldadura eléctrica a los electrodos (101, 102) de soldadura, que tiene una caja con una pared (121) trasera orientada hacia dicha parte de extremo trasera de acoplamiento a la muñeca del robot, una pared (120) delantera opuesta a la pared trasera, dos paredes (122) laterales paralelas a un plano general de los brazos (103, 104) de sujeción de electrodos y dos paredes (123, 124) de extremo, comprendiendo además dicho transformador un conector (D1) eléctrico para la conexión del cable de alimentación del cabezal de soldadura, y dos polos (118, 119) de salida del transformador (T), conectados eléctricamente a los dos brazos (103, 104) de sujeción de electrodos,

en el que los dos polos (118, 119) de salida del transformador (T), que están conectados eléctricamente a los dos brazos (103, 104) de sujeción de electrodos, están dispuestos en diferentes paredes de la carcasa del transformador (T), concretamente, uno en la pared (121) delantera y el otro en una pared (124) de extremo de la caja de dicho transformador,

estando dicho cabezal de soldadura caracterizado porque la estructura del cabezal de soldadura está completamente cubierta por una carcasa (105) que consiste en dos medios armazones (105a, 105b) laterales acoplados entre sí, que tiene unas paredes principales paralelas al plano general de los dos brazos de sujeción de electrodos, teniendo dicha carcasa una abertura trasera para la conexión de la estructura de soporte del cabezal (100) de soldadura a una brida (F) soportada por la muñeca del robot y una abertura delantera desde la que sobresalen los dos brazos (103, 104) de sujeción de electrodos del cabezal (100) de soldadura,

y porque dichos polos (118, 119) de salida del transformador (T) eléctrico tienen cuerpos cilíndricos con unos pasos (127a, 127b) internos respectivos, suministrando ambos un fluido de refrigeración desde un circuito de refrigeración dentro del transformador (T) hacia los electrodos (101 102) de soldadura, proporcionándose unas tuberías de fluidos flexibles para devolver el fluido que ha enfriado los electrodos de soldadura al robot sin pasar a través del transformador (T).

Cabezal de soldadura eléctrica por puntos para un robot industrial multiaxial, y el robot que comprende dicho cabezal La presente invención se refiere al campo de los cabezales de soldadura eléctrica por puntos para un robot industrial multiaxial, del tipo indicado en el preámbulo de la reivindicación 1.

Un cabezal de soldadura de este tipo se desvela en el documento JP 2004 148378 A. Cabezales de soldadura similares se desvelan también en los documentos US 2007/228018 A1 y US 200410195213 A1.

El objeto de la invención es la realización de un cabezal de soldadura que tenga unas dimensiones compactas, especialmente en la dirección longitudinal que va desde el extremo del cabezal dispuesto para su acoplamiento a la muñeca del robot hacia los electrodos de soldadura.

Un objeto adicional de la invención es la realización de un cabezal que garantice una protección de los cables y/o tuberías asociadas con el cabezal contra el riesgo de interferencia con cuerpos extraños durante el uso de los robots en una planta de producción, y especialmente el riesgo de un deterioro prematuro de los cables y/o tuberías debido a la exposición a los agentes externos agresivos (salpicaduras de soldadura, suciedad, etc.) que están presentes en una línea de producción industrial. Este deterioro implica de hecho, en los dispositivos conocidos, reemplazos frecuentes (hasta una vez cada uno o dos años) de los arneses, con las consiguientes paradas y una baja productividad del robot.

En vista de la consecución de estos objetivos, la invención se refiere a un cabezal de soldadura que tiene las características de la reivindicación 1.

Gracias a esta disposición, las tiras de enlace que conectan los polos de salida del transformador eléctrico a los brazos de electrodos respectivos pueden disponerse en configuraciones que garanticen un tamaño más compacto del cabezal de soldadura, especialmente en la dirección longitudinal del cabezal, es decir, en una dirección que va desde el extremo del cabezal dispuesto para su acoplamiento a la muñeca del robot hacia los electrodos de soldadura.

El cabezal de la invención se usa preferentemente en un robot del tipo que comprende una estructura base, una muñeca del robot articulada y una cadena de elementos de robot articulados entre sí que conectan dicha estructura base a dicha muñeca del robot, en el que dicha muñeca del robot finaliza de manera adicional con una brida a la que está conectada de manera rígida una herramienta que necesita un suministro de energía y/o un suministro de fluido, y en el que a través de dicha cadena de elementos de robot articulados entre sí y a través de dicha muñeca del robot se define un paso continuo interno, en el que se reciben uno o más cables y/o tuberías de dicho suministro de energía y/o dicho suministro de fluido a la herramienta.

Un robot del tipo especificado anteriormente se describe e ilustra, por ejemplo, en el documento US 8.006.586 B2 propiedad del mismo solicitante.

En robots del tipo especificado anteriormente, los arneses de los cables y las tuberías para el suministro de energía y el suministro de fluido al cabezal de soldadura soportados por el robot plantea diversos problemas. Por un lado, es necesario preparar los sistemas de sujeción y guiado para estos cables y tuberías para que minimicen el riesgo de que puedan interferir o llegar a enredarse con cuerpos extraños durante el uso de los robots en una línea de producción. Por otra parte, también es necesario guiar estos cables o tuberías con el fin de reducir, tanto como sea posible, la deformación por flexión y torsión a la que están sujetos durante los movimientos del robot y, especialmente, con el fin de reducir el deterioro al que están sujetos los cables por la exposición a agentes externos agresivos (salpicaduras de soldadura, suciedad, etc.) que a menudo se encuentran en las líneas de producción industrial. La exposición de los cables a estos agentes a menudo conduce a un mayor y prematuro desgaste de tales componentes, con el resultado de que los arneses de los cables y las tuberías deben reemplazarse con más frecuencia (incluso después de solo uno o dos años a partir de la primera utilización) , requiriendo, en consecuencia, un mayor número de paradas y una menor productividad del robot. Finalmente, también es importante preparar los arneses de una manera tal que su sustitución pueda efectuarse de una manera simple y rápida.

De acuerdo con un aspecto adicional, la presente invención también se refiere a un robot industrial multiaxial que incluye un cabezal de soldadura compacto de acuerdo con la invención y caracterizado además por el hecho de que dichos cables y/o tuberías para el suministro de energía y/o el suministro de fluido al cabezal de soldadura continúe sin interrupción en un paso formado a través de dicha brida del robot hasta el cabezal, por lo que dichos cables y/o tuberías están dispuestos completamente en el interior del robot y en el interior del cabezal, sin la necesidad de proporcionar cables o tuberías independientes para el cabezal conectado a los cables y las tuberías del robot en correspondencia con dicha brida, como ocurre en cambio en las soluciones conocidas.

Por lo tanto, en esta realización preferida específica, el cabezal de soldadura de acuerdo con la invención está provisto de unos conectores eléctricos y de unos conectores de fluidos para la conexión directa de los cables y tuberías de suministro pertenecientes al robot, y por lo tanto está desprovisto de sus propios cables y/o tuberías, destinados a conectarse a los cables y/o tuberías del robot.

Una ventaja esencial de esta solución es que la protección total de los cables y tuberías de suministro evita por completo el desgaste prematuro de estos componentes determinados en las soluciones conocidas de la contaminación por agentes externos agresivos (salpicadura de soldadura, suciedad, etc.) presentes en el entorno industrial. Los experimentos realizados por el solicitante han permitido a los inventores predecir que la invención dará lugar a una enorme ventaja en términos de menos sustituciones de los arneses del robot, dado que la duración media de un arnés puede cambiar desde un tiempo mínimo de alrededor de 1, 5 a 2 años a un tiempo mínimo de alrededor de 8 a 10 años, casi comparable a la vida del robot. Por consiguiente, la invención es capaz de producir un verdadero avance en la práctica del uso del robot.

Por supuesto, el cabezal de soldadura compacto de acuerdo con la invención puede usarse también en un robot de tipo tradicional.

Además, el robot descrito anteriormente, con unos cables y/o tuberías internas al robot que continúan sin interrupción hasta el cabezal de soldadura montado en el robot, también podrían usarse con un cabezal de soldadura convencional, o por cualquier otro tipo de herramienta, y por esta razón, este robot también forma parte del objeto de la solicitud de patente en trámite junto con la presente del mismo solicitante.

Deberá tenerse en cuenta también que, por razones de mayor facilidad de mantenimiento, las tuberías para suministrar un fluido a la herramienta todavía pueden estar provistas de una parte de extremo independiente, asociada con la herramienta y conectada por medio de acoplamientos rápidos para las tuberías correspondientes asociadas con el robot. En este caso, el principio básico de la invención se aplica todavía a los cables eléctricos (de alimentación y/o de señal) asociados con el robot.

La invención se describirá ahora con referencia a los dibujos adjuntos, proporcionados puramente a modo de ejemplo no limitativo, en los que:

La figura 1 es una vista en perspectiva de una primera realización del cabezal de soldadura de acuerdo con la presente invención, La figura 2 es una vista lateral esquemática de la estructura interna del cabezal de soldadura de la figura 1, La figura 3 es una vista en perspectiva de la estructura interna del cabezal de la figura 1, La figura 4 es una vista en perspectiva del transformador eléctrico dispuesto en el cabezal de soldadura de la figura 1, Las figuras 5-8 son vistas en perspectiva a una escala ampliada que ilustran diversos detalles de la estructura interna mostrada en la figura 2, La figura 9 es una vista en perspectiva de una segunda realización del cabezal de soldadura de acuerdo con la invención, La figura 10 es una vista lateral esquemática de la estructura interna del cabezal de soldadura de la figura 9, La figura 11 es una vista en perspectiva de la estructura interna del cabezal de soldadura de la figura 9, La figura 12 es una representación esquemática de un robot industrial multiaxial de acuerdo con la técnica anterior del documento US 8.006.586... [Seguir leyendo]

1. Cabezal de soldadura eléctrica por puntos para un robot industrial multiaxial, que comprende:

- una estructura (110) de soporte con una parte de extremo para su acoplamiento a la muñeca (20) de robot, -un par de electrodos (101, 102) de soldadura portados por los brazos (103, 104) de sujeción de electrodos respectivos montados en dicha estructura (110) de soporte, -en el que al menos uno de dichos brazos (103) de sujeción de electrodos está montado de manera móvil en la estructura (110) de soporte del cabezal (100) entre una posición abierta y una posición cerrada, -un accionador (116) para accionar dicho brazo (103) móvil montado en dicha estructura (110) de soporte y -un transformador (T) eléctrico para la aplicación de la tensión de soldadura eléctrica a los electrodos (101, 102) de soldadura, que tiene una caja con una pared (121) trasera orientada hacia dicha parte de extremo trasera de acoplamiento a la muñeca del robot, una pared (120) delantera opuesta a la pared trasera, dos paredes (122) laterales paralelas a un plano general de los brazos (103, 104) de sujeción de electrodos y dos paredes (123, 124) de extremo, comprendiendo además dicho transformador un conector (D1) eléctrico para la conexión del cable de alimentación del cabezal de soldadura, y dos polos (118, 119) de salida del transformador (T) , conectados eléctricamente a los dos brazos (103, 104) de sujeción de electrodos, en el que los dos polos (118, 119) de salida del transformador (T) , que están conectados eléctricamente a los dos brazos (103, 104) de sujeción de electrodos, están dispuestos en diferentes paredes de la carcasa del transformador (T) , concretamente, uno en la pared (121) delantera y el otro en una pared (124) de extremo de la caja de dicho transformador, estando dicho cabezal de soldadura caracterizado porque la estructura del cabezal de soldadura está completamente cubierta por una carcasa (105) que consiste en dos medios armazones (105a, 105b) laterales acoplados entre sí, que tiene unas paredes principales paralelas al plano general de los dos brazos de sujeción de electrodos, teniendo dicha carcasa una abertura trasera para la conexión de la estructura de soporte del cabezal (100) de soldadura a una brida (F) soportada por la muñeca del robot y una abertura delantera desde la que sobresalen los dos brazos (103, 104) de sujeción de electrodos del cabezal (100) de soldadura, y porque dichos polos (118, 119) de salida del transformador (T) eléctrico tienen cuerpos cilíndricos con unos pasos (127a, 127b) internos respectivos, suministrando ambos un fluido de refrigeración desde un circuito de refrigeración dentro del transformador (T) hacia los electrodos (101 102) de soldadura, proporcionándose unas tuberías de fluidos flexibles para devolver el fluido que ha enfriado los electrodos de soldadura al robot sin pasar a través del transformador (T) .

2. Cabezal de soldadura de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura (110) de soporte del cabezal de soldadura comprende dos bridas (111) de soporte paralelas entre sí y espaciadas, conectadas de manera rígida entre sí y paralelas al plano general de los dos brazos (103, 104) de sujeción de electrodos, montándose dichos brazos de sujeción de electrodos, dicho transformador (T) y dicho accionador entre dichas bridas (111) de soporte.

3. Cabezal de soldadura de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque dichas bridas (111) de soporte están fijadas a la parte trasera de una horquilla (108) para el acoplamiento a la brida (F) soportada por la muñeca del robot, que tiene una configuración en forma de U, con dos alas (109) fijadas respectivamente a las dos bridas (111) de soporte y a una pared (107) trasera para el acoplamiento a dicha brida (F) .

4. Cabezal de soldadura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho cabezal está provisto de unos conectores (D1, D2) eléctricos y unos conectores de fluidos para la conexión directa de los cables de alimentación y de las tuberías de suministro pertenecientes al robot, y por lo tanto está desprovisto de cables y/o de sus propias tuberías destinados a conectarse a los cables y/o a las tuberías del robot.

5. Robot industrial multiaxial, que comprende:

- una estructura (12) base, -una muñeca (20) de robot articulada, y -una cadena de elementos (13, 14, 16, 18) de robot articulados entre sí que conecta dicha estructura (12) base a dicha muñeca (20) de robot, -en el que dicha muñeca (20) de robot termina con una brida (F) para el acoplamiento de un cabezal (100) de soldadura eléctrica por puntos, que necesita un suministro de energía y/o un suministro de fluido, -en el que a través de dicha cadena de elementos (13, 14, 16, 18) de robot articulados entre sí y a través de dicha muñeca (20) de robot se define un paso interno continuo en el que se reciben uno o más cables y/o tuberías para dicho suministro de energía y/o dicho suministro de fluido a la herramienta (100) , caracterizado porque dicho robot comprende un cabezal de soldadura de acuerdo con la reivindicación 1, y porque dichos cables y/o tuberías (C) continúan sin interrupción en un paso (F1) formado a través de dicha brida (F) y hasta dicho cabezal (100) de soldadura, por lo que dichos cables y/o tuberías están dispuestos completamente en el interior del robot y en el interior del cabezal de soldadura, sin la necesidad de tender cables o tuberías independientes para el cabezal (100) conectados a los cables y las tuberías del robot en correspondencia con dicha brida (F) .