Sistema de manipulador de robot.

Sistema de manipulador de robot (10), que comprende

• un manipulador de robot con una cadena cinemática de segmentos rígidos de manipulador de robot (12,

14, 16, 52, 54, 56, 81, 82), que están enlazados juntos por juntas articuladas (18, 20, 58, 60, 84),

• un controlador de robot (22) para controlar la ejecución de un programa de robot,

• al menos un sensor de temperatura (24, 26, 28, 90, 92, 94, 126) para proporcionar valores medidos de la temperatura,

caracterizado porque

al menos dos cubiertas calefactables (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) están fijadas sobre la superficie de al menos un segmento de manipulador (12, 14, 16, 52, 54, 56, 81, 82) que representa o que cubre al menos áreas críticas de la temperatura del robot para aplicar energía térmica encima, mientras que la cantidad pertinente de energía térmica es controlada por una unidad de control en función de valores medidos de la temperatura (38) del al menos un sensor de temperatura (24, 26, 28, 90, 92, 94, 126), en el que se prevén diferentes características de regulación para las al menos dos cubierta calefactables (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130).

Sistema de manipulador de robot

La invención se refiere a un sistema de manipulador de robot, que comprende un manipulador de robot con una cadena cinemática de segmentos rígidos de manipulador de robot, que están enlazados entre sí por juntas articuladas, un controlador de robot para controlar la ejecución de un programa de robot y al menos un sensor de temperatura para proporcionar valores medidos de la temperatura.

Se conoce que los robots se utilizan para aplicaciones industriales, tales como fabricación, soldadura o apilamiento de contenedores, por ejemplo. Los robots o bien los manipuladores de robot comprenden varios segmentos de manipulador de robot, que están conectados con junta articuladas a una cadena cinemática o bien a un brazo de robot. Un manipulador de robot de este tipo puede ser accionado eléctrica o hidráulicamente, por ejemplo. En la punta de un brazo de robot de este tipo, que comprende, por ejemplo, de cinco a siete grados de libertad de movimiento, está previsto típicamente un actuador extremo, por ejemplo una herramienta de pinzas o una pistola de soldadura o similar. Puede estar previsto un controlador de robot, que controla los movimientos del manipulador de robot de acuerdo con un programa del robot.

Normalmente, los robots están dispuestos dentro de un entorno protegido, por ejemplo dentro de un edificio de fábrica, mientras que la temperatura ambiental el robot puede estar en el rango de 15ºC a 35ºC, en función de las condiciones marco. Los robots para soldadura pueden ser adecuados también para temperaturas más elevadas para su entorno de trabajo. Por lo tanto, los robots típicos están diseñados para un uso en ciertas condiciones ambientales.

Desafortunadamente, está dentro del estado de la técnica que los robots no están previstos para el uso en un entorno frío, por ejemplo en una sala de refrigeración para productos alimenticios o entro de salas frías para instalaciones de ensayo medio ambiental. Los componentes más amenazados de un sistema de manipulador de robot con respecto a un funcionamiento en un entorno a baja temperatura son, por ejemplo, los componentes de accionamiento, tales como motores, engranajes, conmutadores, juntas de estanqueidad de caucho, reductores o engranajes o bien componentes electrónicos. Pero también dispositivos adicionales específicos de la aplicación son componentes críticos de temperatura.

El documento de patente WO 2010/022991 A1 describe un robot que está diseñado para resistir agua salada en un entorno severo. Esto se consigue por una cubierta de robot que cubre todo el brazo el robot. La cubierta el robot puede proporcionar, además, funcionalidad tal como calentamiento y/o refrigeración.

Sobre la base de este estado de la técnica, el objetivo de la invención es permitir a los robots convencionales o bien los sistemas de manipulador de robot, funcionar también en un entorno helado, por ejemplo de 0º a -20ºC y menos.

Este problema se soluciona por un sistema de manipulador de robot del tipo mencionado anteriormente. Éste se caracteriza porque al menos una cubierta calefactable está fijada sobre al menos un segmento del manipulador para aplicar energía térmica sobre el mismo, mientras que la cantidad pertinente de energía térmica es controlada por una unidad de control en función de los valores medidos de la temperatura del al menos un sensor de temperatura.

Una idea básica de la invención consiste en aplicar energía térmica sobre las áreas más críticas a la temperatura del sistema de robot por una o más cubiertas calefactables, de manera que se asegura una temperatura operativa mínima de los componentes críticos pertinentes. Estos componentes están relacionados típicamente con el manipulador de robot o bien con el propio brazo de robot, por ejemplo los motores pertinentes, engranajes incluyendo aceite de engranaje y conmutadores. En función de la construcción del manipulador de robot, algunos de estos componentes pueden verse como parte de un segmento rígido de manipulador de robot, si están montados directamente encima, por ejemplo un moto propulsor. Una cubierta calefactable tiene con preferencia una forma lisa, similar a una estera. Se puede suponer que en esos casos una cubierta calefactable añadida no reduce la libertad de movimiento del manipulador de robot. Puesto que las cubiertas calefactables se pueden fijar fácilmente sobre esas áreas superficiales de un robot convencional, que representan o al menos cubren un componente crítico a la temperatura, se proporciona una solución fácil para permitir el funcionamiento de un robot en un entorno helado.

Por otra parte, existen componentes críticos a la temperatura, tales como cojinetes o bien alguna partes de las juntas articuladas, por ejemplo, que no están relacionadas directamente con un segmento rígido del manipulador de robot, puesto que están dispuestas móviles o pivotables entre diferentes segmentos el manipulador. Pop lo tanto, en algunos casos puede no ser posible fijar una cubierta calefactable directamente sobre estas partes - o bien sobre una superficie exterior que cubre estas partes - sin reducir la libertad de movimiento del brazo de robot. En tale casos las cubiertas calefactables deben fijarse a uno o más de los segmentos rígidos adyacentes del manipulador de robot, para que la energía térmica aplicada allí sea transferida a los componentes críticos a la temperatura adyacentes, mientras que no se reduce negativamente la libertad de movimiento el manipulador de robot. Este tipo de transferencia de calor es más bien eficiente, puesto que las partes pertinentes tales como cojinetes o engranajes

normalmente están formadas de metal, que tiene una buena característica de conducción térmica.

Las cubiertas calefactables se pueden fijar sobre varias áreas superficiales exteriores del manipulador del robot, con preferencia en la proximidad estrecha a los componentes críticos de la temperatura. Está previsto un mecanismo de control para regular la cantidad de energía térmica, que se aplica por una o más cubiertas calefactables sobre uno o más segmentos de manipulador de robot, en función de una temperatura medida. También es concebible utilizar la temperatura medida de uno o más segmentos de manipulador de robot como un proceso controlado variable, de manera que esta temperatura medida es regulable hasta un cierto valor. Por otra parte, también es posible aplicar una cantidad predeterminada de energía térmica en función de una temperatura ambiente medida. Naturalmente, es concebible tener diferentes características de mecanismos o de regulación para diferentes cubiertas calefactables. De acuerdo con la invención, la cantidad de energía térmica a aplicar es controlada o bien determinada por una unidad de control. Ésta podría ser en el caso más sencillo un circuito eléctrico, pero también, por ejemplo, un dispositivo de cálculo separado. Además, está previsto que las cubiertas calefactables no sólo estén activas en el caso de que se ejecute un programa de movimiento. Además, las cubiertas calefactables son también activas - al menos temporalmente - cuando el robot está en un modo de disponibilidad o modo de espera.

De acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, está previsto integrar esa funcionalidad de control o regulación dentro del controlador de robot, que está previsto básicamente para ejecutar un programa de robot controlando o coordinando el movimiento del manipulador de robot en función del programa de robot pertinente. La tarea de controlar, regular o bien determinar la energía térmica que es aplicada por las cubiertas calefactables sobre una temperatura medida es una funcionalidad adicional que se puede implementar de una manera ventajosa sin hardware adicional en cualquier controlador de robot existente. Un controlador de robot comprende un dispositivo de cálculo y amplificadores de potencia para los accionamientos de los diferentes segmentos de manipulador de robot, mientras que los amplificadores de potencia pueden formar parte de controlador de robot o no. De una manera comparable, los amplificadores de potencia tienen que estar previstos para accionar la generación de calor dentro de las cubiertas calefactables de acuerdo con la demanda del controlador de robot.

El controlador de robot está conectado normalmente al manipulador de robot con un cable de control de una longitud de varios metros, mientras que también es posible una longitud de varias decenas de metros. Puesto que el controlador de robot es un componente electrónico crítico de la temperatura, debería estar colocado en un entorno protegido con una temperatura menos crítica a una cierta distancia del manipulador de robot, por ejemplo en una sala de control.... [Seguir leyendo]

1. Sistema de manipulador de robot (10) , que comprende un manipulador de robot con una cadena cinemática de segmentos rígidos de manipulador de robot (12, 14, 16, 52, 54, 56, 81, 82) , que están enlazados juntos por juntas articuladas (18, 20, 58, 60, 84) , un controlador de robot (22) para controlar la ejecución de un programa de robot, al menos un sensor de temperatura (24, 26, 28, 90, 92, 94, 126) para proporcionar valores medidos de la temperatura, caracterizado porque al menos dos cubiertas calefactables (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) están fijadas sobre la superficie de al menos un segmento de manipulador (12, 14, 16, 52, 54, 56, 81, 82) que representa o que cubre al menos áreas críticas de la temperatura del robot para aplicar energía térmica encima, mientras que la cantidad pertinente de energía térmica es controlada por una unidad de control en función de valores medidos de la temperatura (38) del al menos un sensor de temperatura (24, 26, 28, 90, 92, 94, 126) , en el que se prevén diferentes características de regulación para las al menos dos cubierta calefactables (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) .

2. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de control es el controlador de robot (22) .

3. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque un dispositivo adicional (64, 68) está montado sobre el manipulador de robot y porque una cubierta calefactable adicional (66, 70) está fijada encima del dispositivo (64, 68) .

4. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una cubierta calefactable (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) comprende un radiador eléctrico (124, 134) .

5. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una cubierta calefactable (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) comprende una capa exterior de aislamiento térmico para el aislamiento térmico hacia el entorno.

6. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una cubierta calefactable (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) comprende una capa interior conductora térmica para distribución de energía térmica hacia los segmentos de manipulador.

7. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una cubierta calefactable (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) está encolada sobre un área de superficie exterior de un segmento de manipulador (12, 14, 16, 52, 54, 56, 81, 82) pertinente.

8. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una cubierta calefactable (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) está amarrada o atada sobre un área de superficie exterior de un segmento de manipulador (12, 14, 16, 52, 54, 56, 81, 82) pertinente con un dispositivo similar a una correa.

9. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una cubierta calefactable (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) está diseñada como collar de presión desprendible.

10. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque unas cubiertas calefactables (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) están fijadas sobre al menos dos segmentos de manipulador (81, 82) adyacentes, que están enlazados juntos por una junta articulada común (84) .

11. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque está previsto un tubo flexible (96) entre las cubiertas calefactables (86, 88) fijadas sobre segmentos de manipulador (81, 82) adyacentes, que rodea la junta articulada común (84) y al menos una parte de la cubierta calefactables (86, 88) .

12. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una cubierta calefactable (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) .está fijada como tubo flexible

(130) alrededor de una junta articulada (18, 20, 58, 60, 84) , mientras que la cubierta calefactable (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) comprende un elemento calefactor (124, 134) similar a un alambre que está dispuesto en forma de 8

una hélice (134) o meandro (124) principalmente a través de la extensión longitudinal (136) de la junta articulada.

13. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una cubierta calefactable (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) comprende un sensor (90) sobre su lado exterior para medir la temperatura ambiente y/o un sensor (92, 94) sobre su lado interior para medir la temperatura de un área cubierta segmento manipulador (12, 14, 16, 52, 54, 56, 81, 82) pertinente o bien del dispositivo (64, 68) adicional.

14. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque la cantidad de calor a aplicar por la al menos una cubierta calefactable (30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) depende tanto de los valores medidos de la temperatura ambiente como también de los valores medidos de la temperatura el al menos un segmento de manipulador (12, 14, 16, 52, 54, 56, 81, 82) .

15. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque varias cubiertas calefactables 30, 32, 34, 66, 70, 86, 88, 120, 130) están fijadas sobre el manipulador de robot, que comprenden sensores de temperatura (92, 94) pertinentes sobre su lado interior, que están previstos para proporcionar (28) valores de temperaturas medidas a un dispositivo de evaluación, que está previsto para determinar su temperatura mínima medida, mientras que el valor determinado de la temperatura mínima está previsto para ser proporcionado al controlador de robot (22) .

16. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el controlador de robot (2) está previsto para reducir una velocidad de movimiento planificada mientras se ejecuta un programa de robot, en el caso de que los valores medidos de la temperatura del al menos un sensor de temperatura (24, 26, 28, 90, 92, 94, 126) sean inferiores a un límite predeterminado.

17. Sistema de manipulador de robot de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el controlador de robot (22) está previsto para ejecutar un programa de robot de movimiento constante, si no está previsto para ejecución otro programa de robot.