Robot industrial de múltiples ejes con herramienta integrada.

Robot industrial de múltiples ejes, que comprende:

- una estructura (12) de base,

- una muñeca (20) de robot articulada, y

- una cadena (13, 14, 16, 18) de elementos de robot mutuamente articulados que conectan dicha estructura (12) de base a dicha muñeca (20) de robot,

- en el que dicha muñeca (20) de robot termina con una brida (F) a la que está conectado rígidamente un cabezal (100) de soldadura eléctrica por puntos que requiere una suministro de energía y/o un suministro de fluido,

- en el que el cabezal de soldadura comprende una estructura (111) de soporte rígidamente conectada a la muñeca (20) de robot, y un par de electrodos (101, 102) de soldadura soportados por los brazos (103, 104) portaelectrodos respectivos, en el que al menos uno de dichos brazos (103) portaelectrodos está montado de forma amovible sobre la estructura (111) de soporte del cabezal (100) entre una posición abierta y una posición cerrada, comprendiendo además dicho cabezal (100) un accionador (116) para accionar dicho brazo (103) móvil y un transformador (T) eléctrico para la aplicación de una tensión eléctrica de soldadura a los electrodos (101, 102),

- en el que, a través de dicha cadena (12, 13, 14, 16, 18) de elementos de robot mutuamente articulados y a través de dicha muñeca (20) de robot está definido 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),

- en el que la estructura del cabezal de soldadura está completamente cubierta por un alojamiento (105) que consiste en dos lados (105a, 105b) de semi-carcasas acoplados entre sí y con paredes principales paralelas al plano general de los dos brazos portaelectrodos, teniendo dicho alojamiento una abertura posterior para la conexión de la estructura de soporte del cabezal (100) de soldadura a la brida (F) del robot y una abertura frontal desde la que sobresalen los dos brazos (103, 104) portaelectrodos del cabezal (100) de soldadura,

- y en el que dichos cables de suministro y, preferentemente, también dichas tuberías (C), que se reciben a través del paso interno continuo del robot, continúan adicionalmente sin interrupción a través de un paso (F1) formado en dicha brida (F) y después dentro de dicha estructura ( 111) del cabezal (100) de soldadura hasta una entrada (D1) del conector proporcionada en dicho transformador (T), por medio de lo cual dichos cables y tuberías están dispuestos completamente en el interior del robot y en el interior del cabezal (100) de soldadura, sin la necesidad de proporcionar cables o tuberías independientes para el cabezal (100) de soldadura conectados a los cables y a las tuberías del robot, en correspondencia con dicha brida (F).

Robot industrial de múltiples ejes con herramienta integrada Campo de la invención La presente invención se refiere al campo de los robots industriales de múltiples ejes, del tipo indicado en la reivindicación 1 que comprenden una estructura base, una muñeca de robot articulada y una cadena de elementos robot mutuamente articulados que conectan dicha estructura de base a dicha muñeca de robot, en el que dicha muñeca de robot termina también con una brida, a la que se conecta rígidamente una herramienta que requiere un suministro de potencia y/o un suministro de fluido, y en el que a través de dicha cadena de elementos de robot mutuamente articulados, y a través de dicha muñeca de robot, se define un paso interno continuo en el que se reciben uno o más cables y/o tuberías para dicho suministro de potencia y/o dicho suministro de fluido a la herramienta.

Técnica anterior y problema técnico general Un robot del tipo especificado anteriormente se describe e ilustra, por ejemplo, en el documento US 8.006.586 B2 propiedad del mismo solicitante. Un cabezal de soldadura del tipo utilizado en tales robots se desvela, por ejemplo, en el documento US 7 968 815 B2. El documento JP 2000 334689 A desvela una muñeca de robot hueca para su uso con una herramienta genérica, donde los cables y tuberías del robot continúan sin interrupción a través de la brida del robot y hasta la herramienta.

En los robots del tipo anteriormente especificado, el cableado de los cables y tuberías para el suministro de energía y el suministro de fluido hasta la herramienta portada por el robot plantea diversos problemas. Por un lado es necesario preparar los sistemas para retener y guiar los cables y tuberías que minimizan el riesgo de que puedan interferir o enredarse con cuerpos extraños durante el uso del robot en una línea de producción. Por otra parte también es necesario guiar y proteger los cables o tuberías con el fin de reducir la deformación por flexión y torsión tanto como sea posible, a la que están sujetos durante los movimientos del robot y, especialmente, a fin de reducir el deterioro en que los cables están sometidos debido a la exposición a agentes externos agresivos (salpicaduras de soldadura, suciedad, etc.) que a menudo se encuentran en una línea de producción industrial. La exposición de los cables a estos agentes conduce, a menudo, a una mayor y prematuro desgaste de dichos componentes, con el resultado de que el cableado de cables y tuberías se deban sustituir con más frecuencia (incluso después de solo uno o dos años a partir de la primera utilización) , requiriendo por consiguiente un mayor número de paradas y una menor productividad del robot. Por último, también es importante preparar el cableado de tal manera que su sustitución se puede realizar de una manera simple y rápida.

Objeto de la invención El objeto de la presente invención es solucionar todos los problemas anteriores de manera óptima, mediante la creación de un robot que es generalmente más eficaz en su uso y requiere un número mínimo de operaciones de mantenimiento.

Sumario de la invención En vista de la consecución de este alcance, la invención tiene como objeto principal: un robot industrial de múltiples ejes que tiene todas las características de la reivindicación 1.

Una ventaja esencial de la presente invención 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 contaminación por agentes externos agresivos (salpicadura de soldadura, suciedad, etc.) presentes en entornos industriales. Los experimentos realizados por el solicitante han permitido predecir que la invención dará como resultado una enorme ventaja en términos de menos sustituciones del cableado del robot, ya que la duración promedio de un cableado puede cambiar de un tiempo mínimo de aproximadamente 1, 5-2 años a un tiempo mínimo de aproximadamente 8-10 años, casi comparable con la vida del robot. Por consiguiente, la invención es capaz de producir un verdadero avance en la práctica de utilización del robot.

La estructura de soporte del cabezal se puede fijar mediante tornillos a la brida del robot, preferentemente con la interposición de un soporte intermedio.

En el cabezal de soldadura, el cuerpo del transformador eléctrico puede presentar una pared posterior orientada hacia la brida del robot, una pared frontal opuesta a la pared posterior, dos paredes laterales y dos paredes de extremo. Dos polos de salida del transformador, que están conectados a los dos brazos portaelectrodos, se pueden disponer: uno en dicha pared frontal y el otro en dichas paredes de extremo del cuerpo del transformador. Gracias a esta disposición, las tiras de conexión que unen los polos de salida del transformador eléctrico al respectivo brazo portaelectrodos se pueden disponer de acuerdo con configuraciones que garanticen un tamaño más compacto del cabezal de soldadura, particularmente en la dirección longitudinal del cabezal, es decir, en una dirección que va desde la brida del robot hacia los electrodos.

También cabe señalar que, por razones de facilitar el mantenimiento, las tuberías para suministrar fluido a la herramienta puede todavía estar provista de una porción de extremo separada, asociada a 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 potencia y/o señal) asociados con el robot.

Breve descripción de las Figuras 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 representación esquemática de un robot industrial de múltiples ejes de acuerdo con la técnica anterior del documento US 8.006.586 B2 del Solicitante, La Figura 2 es una vista en una escala ampliada y en sección de la muñeca de robot de la Figura 1, La Figura 3 es una vista lateral en alzado, esquemática, de una primera realización del robot de acuerdo con la invención, La Figura 4 es una vista esquemática en perspectiva de una segunda realización del robot de la invención, La Figura 5 es una vista en perspectiva a escala ampliada del cabezal de soldadura utilizado en ambas realizaciones de las Figuras 3, 4, La Figura 6 es una vista lateral esquemática de la estructura interna del cabezal de soldadura de la Figura 5, La Figura 7 es una vista en perspectiva de la estructura interna del cabezal de la Figura 5, La Figura 8 es una vista en perspectiva del transformador eléctrico dispuesto en el cabezal de soldadura de la Figura 5, Las Figuras 9-12 son vistas en perspectiva a escala ampliada que ilustran diversos detalles de la estructura interna que se muestran en la Figura 6, La Figura 13 es una vista en perspectiva de una variante del cabezal de soldadura que se puede utilizar en ambas de las realizaciones de las Figuras 3 y 4, La Figura 14 es una vista lateral esquemática de la estructura interna del cabezal de soldadura de la Figura 13, La Figura 15 es una vista en perspectiva de la estructura interna del cabezal de soldadura de la Figura 13, La Figura 16 es una vista en perspectiva del robot de la Figura 3, con el cabezal de soldadura retirado, La Figura 17 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, del robot de la Figura 3, y La Figura 18 es una vista en perspectiva a una escala ampliada del soporte de conexión entre la brida del robot y la estructura de soporte del cabezal de soldadura.

Descripción detallada de la realización preferida Con referencia a la Figura 1, la realización preferida de la presente invención hace uso de un robot similar al robot conocido del documento US 8.006.586 B2 que se muestra en esta Figura. Está claro, sin embargo, que las mismas enseñanzas de la presente invención son también aplicables a robots que tienen una configuración diferente.

En el caso del ejemplo ilustrado en la Figura 1, el robot 10 comprende una estructura 12 de base que soporta un montante 13 para girar alrededor de un primer eje I vertical. El montante 13 soporta, a su vez, un brazo 14 vertical para girar alrededor de un segundo eje II, horizontalmente dirigido. El extremo superior del brazo 14 vertical soporta, a su vez, una estructura 16 que soporta un brazo 18 de manera que gira alrededor de un tercer eje III, horizontalmente dirigido. El brazo 18 se soporta por la estructura 16 alrededor de un cuarto eje IV, que coincide con el eje principal del brazo 18. El extremo distal del brazo 18 lleva una muñeca 20 articulada que se ilustra a una escala ampliada y en sección en la Figura 2. Como será evidente... [Seguir leyendo]

1. Robot industrial de múltiples ejes, que comprende:

- una estructura (12) de base, -una muñeca (20) de robot articulada, y -una cadena (13, 14, 16, 18) de elementos de robot mutuamente articulados que conectan dicha estructura (12) de base a dicha muñeca (20) de robot, -en el que dicha muñeca (20) de robot termina con una brida (F) a la que está conectado rígidamente un cabezal (100) de soldadura eléctrica por puntos que requiere una suministro de energía y/o un suministro de fluido, -en el que el cabezal de soldadura comprende una estructura (111) de soporte rígidamente conectada a la muñeca (20) de robot, y un par de electrodos (101, 102) de soldadura soportados por los brazos (103, 104) portaelectrodos respectivos, en el que al menos uno de dichos brazos (103) portaelectrodos está montado de forma amovible sobre la estructura (111) de soporte del cabezal (100) entre una posición abierta y una posición cerrada, comprendiendo además dicho cabezal (100) un accionador (116) para accionar dicho brazo (103) móvil y un transformador (T) eléctrico para la aplicación de una tensión eléctrica de soldadura a los electrodos (101, 102) , -en el que, a través de dicha cadena (12, 13, 14, 16, 18) de elementos de robot mutuamente articulados y a través de dicha muñeca (20) de robot está definido 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) , -en el que la estructura del cabezal de soldadura está completamente cubierta por un alojamiento (105) que consiste en dos lados (105a, 105b) de semi-carcasas acoplados entre sí y con paredes principales paralelas al plano general de los dos brazos portaelectrodos, teniendo dicho alojamiento una abertura posterior para la conexión de la estructura de soporte del cabezal (100) de soldadura a la brida (F) del robot y una abertura frontal desde la que sobresalen los dos brazos (103, 104) portaelectrodos del cabezal (100) de soldadura, -y en el que dichos cables de suministro y, preferentemente, también dichas tuberías (C) , que se reciben a través del paso interno continuo del robot, continúan adicionalmente sin interrupción a través de un paso (F1) formado en dicha brida (F) y después dentro de dicha estructura ( 111) del cabezal (100) de soldadura hasta una entrada (D1) del conector proporcionada en dicho transformador (T) , por medio de lo cual dichos cables y tuberías están dispuestos completamente en el interior del robot y en el interior del cabezal (100) de soldadura, sin la necesidad de proporcionar cables o tuberías independientes para el cabezal (100) de soldadura conectados a los cables y a las tuberías del robot, en correspondencia con dicha brida (F) .

2. Robot de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura (111) de soporte del cabezal (100) está fijada a la brida (F) del robot a través de la interposición de un soporte (108) intermedio atornillado por un lado a la brida (F) y por el otro lado a la estructura (111) de soporte del robot.

3. Robot de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo del transformador (T) eléctrico presenta dicha pared (121) posterior orientada hacia el brida (F) del robot, una pared (120) frontal opuesta a la misma, dos paredes (122) laterales y dos paredes (123, 124) de extremo, caracterizado porque los dos polos (118, 119) de salida del transformador (T) , eléctricamente conectados a los dos brazos (103, 104) portaelectrodos, están dispuestos uno en la pared (121) frontal y el otro en una pared (124) de extremo del cuerpo del transformador (T) .

4. Robot de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dichos polos (118, 119) de salida del transformador (T) eléctrico tienen cuerpos cilíndricos con pasos (127a, 127b) internos respectivos que suministran ambos el fluido de refrigeración desde un circuito de refrigeración dentro del transformador (T) hacia los electrodos de soldadura (101, 102) , proporcionándose las tuberías de fluido para hacer retornar el fluido que ha enfriado los electrodos de soldadura al robot sin pasar a través del transformador (T) .