BR102022004846A2

BR102022004846A2 - Tocha de soldagem ou corte para uso por um robô colaborativo, e sistema para soldagem ou corte

Info

Publication number: BR102022004846A2
Application number: BR102022004846-0A
Authority: BR
Inventors: Bojan Vidakovic; Michael Brant; David E. Osicki; Michael L. Whan; Peter T. Griffith
Original assignee: Lincoln Global, Inc.
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2022-09-27
Also published as: US20220297216A1; KR20220130622A; JP2022145640A; CN115106626A; EP4059651A1

Abstract

Trata-se de uma tocha para uso por um robô. A tocha tem um corpo que pode ser conectado a um braço do robô. Um primeiro atuador no corpo pode ser ativado por um usuário para iniciar um ciclo de gravação em um ponto inicial de um trajeto de soldagem ou corte desejado e terminar o ciclo de gravação em um ponto final do trajeto. Um segundo atuador no corpo pode ser ativado pelo usuário para indicar pontos de passagem do ponto inicial ao ponto final à medida que o usuário move a tocha ao longo do trajeto. O primeiro atuador envia as primeiras informações para um controlador de robô, conectado operacionalmente e localizado remotamente em relação ao robô, para iniciar e encerrar o ciclo de gravação no controlador. O segundo dispositivo atuador envia os pontos de passagem como segundas informações, para o controlador, para serem gravadas no controlador durante o ciclo de gravação.

Description

TOCHA DE SOLDAGEM OU CORTE PARA USO POR UM ROBÔ COLABORATIVO, E SISTEMA PARA SOLDAGEM OU CORTE

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS PARA INCORPORAÇÃO A TÍTULO DE REFERÊNCIA

[001] Este pedido de patente U.S. reivindica a prioridade e o benefício do pedido de patente provisório de número de série U.S. 63/162.639, depositado em 18 de março de 2021, o qual é incorporado ao presente documento a título de referência em sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] As modalidades da presente invenção referem-se ao uso de robôs colaborativos (cobots) para soldagem ou corte. Mais especificamente, as modalidades da presente invenção se referem a sistemas e métodos para usar cobots de uma maneira não convencional com uma tocha de soldagem ou corte "inteligente".

ANTECEDENTESDA INVENÇÃO

[003] Soldagem remota (por exemplo, em compartimentos confinados em estaleiros) normalmente não está disponível com o uso de robôs. Os robôs não eram colaborativos e estavam ligados aos equipamentos de pórtico devido ao tamanho e peso. Além disso, programar um robô para operar em um ambiente remoto confinado provou ser difícil. Os projetos atuais de robôs exigem que um operador segure um interruptor de homem morto em um controle portátil em tablet. Para gravar os pontos de solda ao longo de um trajeto de soldagem e iniciar o arco, o controle portátil deve ser usado. Segurar um interruptor de homem morto em um controle portátil pode ser muito inconveniente e impedir que o operador possa usar as duas mãos ao programar um trajeto de solda.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[004] Com o uso de um robô colaborativo (cobot) montado em uma base (por exemplo, uma base magnética) e dirigindo todas as linhas de soldagem e controle a partir de um pórtico de equipamentos para a base, o cobot pode ser localizado remotamente em relação ao pórtico e ser montado em qualquer número de posições (por exemplo, vertical ou horizontal). O cobot usa uma tocha ou pistola de soldagem "inteligente" o que ajuda a programar facilmente o cobot para realizar uma operação de soldagem no local remoto, especialmente em espaços confinados. Dessa maneira, o usuário tem flexibilidade para mover o cobot (para longe do pórtico) para locais remotos que de outra forma não podem ser alcançados, exceto por meio de um humano para soldagem manual ou semiautomática.

[005] Por exemplo, em uma modalidade, um cobot que tem uma tocha de soldagem "inteligente" pode ser montado em um piso de concreto em uma posição horizontal embora seja defasado em relação ao piso e enquanto está localizado remotamente em relação a um pórtico tendo uma fonte de alimentação de soldagem e um controlador de robô. Em outra modalidade, um cobot com uma tocha de soldagem "inteligente" pode ser montado magneticamente em uma superfície de metal (para evitar defasagem) em uma posição horizontal ou vertical, enquanto está localizado remotamente em relação a um pórtico que tem uma fonte de alimentação de soldagem e um controlador de robô. A tocha de soldagem "inteligente" permite que um operador mova com segurança o braço de um cobot e crie programas segurando um interruptor de homem morto na tocha de soldagem "inteligente" enquanto grava pontos de solda e pontos de início/fim de arco sem segurar um controle portátil em tablet, de acordo com uma modalidade. O cobot se torna mais ergonômico para o operador manipular e programar.

[006] Uma modalidade da presente invenção é uma tocha de soldagem ou corte para uso por um robô colaborativo. A tocha de soldagem ou corte inclui um corpo de tocha configurado para ser conectado operacionalmente a um braço móvel do robô colaborativo. A tocha também inclui um primeiro dispositivo atuador no corpo de tocha configurado para ser ativado manualmente por um usuário humano para iniciar um ciclo de gravação em um ponto inicial de soldagem ou corte de um trajeto de soldagem ou corte desejado e encerrar o ciclo de gravação em um ponto final de soldagem ou corte do trajeto de soldagem ou corte desejado no espaço tridimensional. A tocha inclui adicionalmente um segundo dispositivo atuador no corpo de tocha configurado para ser ativado manualmente pelo usuário humano para indicar pontos de passagem de soldagem ou corte no ponto inicial de soldagem ou corte e no ponto final de soldagem ou corte, e entre os mesmos, no espaço tridimensional, à medida que o usuário humano move manualmente a tocha de soldagem ou corte, conforme conectada ao braço do robô colaborativo, ao longo do trajeto de soldagem ou corte desejado sem realmente soldar ou cortar. O primeiro dispositivo atuador é configurado para enviar primeiros dados ou sinais para um controlador de robô, conectado operacionalmente e localizado remotamente em relação ao robô colaborativo, para iniciar e encerrar o ciclo de gravação no controlador de robô. O segundo dispositivo atuador é configurado para enviar os pontos de passagem de soldagem ou corte, conforme indicado ao longo do trajeto de soldagem ou corte desejado, como segundos dados ou sinais para o controlador de robô a serem registrados no controlador de robô durante o ciclo de gravação sem realmente soldar ou cortar. Em uma modalidade, a tocha também inclui um terceiro dispositivo atuador no corpo de tocha configurado para ser ativado manualmente pelo usuário humano para permitir que o braço do robô colaborativo, com a tocha de soldagem ou corte conectada, seja movido manualmente pelo usuário humano no espaço tridimensional. Em uma modalidade, o terceiro dispositivo atuador é configurado para se comunicar, de uma maneira por fio, com o controlador de robô. Em outra modalidade, o terceiro dispositivo atuador é configurado para se comunicar, de uma maneira sem fio, com o controlador de robô. Em uma modalidade, o primeiro dispositivo atuador é configurado para enviar os primeiros dados ou sinais, de uma maneira por fio, para o controlador de robô. Em outra modalidade, o primeiro dispositivo atuador é configurado para enviar os primeiros dados ou sinais, de uma maneira sem fio, para o controlador de robô. Em uma modalidade, o segundo dispositivo atuador é configurado para enviar os segundos dados ou sinais, de uma maneira por fio, para o controlador de robô. Em outra modalidade, o segundo dispositivo atuador é configurado para enviar os segundos dados ou sinais, de uma maneira sem fio, para o controlador de robô. Em uma modalidade, a tocha de soldagem ou corte é uma dentre uma tocha de soldagem a arco ou uma tocha de corte a plasma.

[007] Uma modalidade da presente invenção é um sistema para soldagem ou corte. O sistema inclui um robô colaborativo que tem um braço móvel e um controlador de robô conectado operacionalmente ao robô colaborativo. O sistema também inclui uma tocha de soldagem ou corte que tem um corpo de tocha configurado para ser conectado operacionalmente ao braço móvel do robô colaborativo. A tocha de soldagem ou corte inclui um primeiro dispositivo atuador no corpo de tocha configurado para ser ativado manualmente por um usuário humano para iniciar um ciclo de gravação em um ponto inicial de soldagem ou corte de um trajeto de soldagem ou corte desejado e encerrar o ciclo de gravação em um ponto final de soldagem ou corte do trajeto de soldagem ou corte desejado no espaço tridimensional. A tocha de soldagem ou corte também inclui adicionalmente um segundo dispositivo atuador no corpo de tocha configurado para ser ativado manualmente pelo usuário humano para indicar pontos de passagem de soldagem ou corte no ponto inicial de soldagem ou corte e no ponto final de soldagem ou corte, e entre os mesmos, no espaço tridimensional, à medida que o usuário humano move manualmente a tocha de soldagem ou corte, conforme conectada ao braço do robô colaborativo, ao longo do trajeto de soldagem ou corte desejado sem realmente soldar ou cortar. O controlador de robô é configurado para receber os primeiros dados ou sinais do primeiro dispositivo atuador para iniciar e encerrar o ciclo de gravação. Além disso, o controlador de robô é configurado para receber e registrar os pontos de soldagem ou corte indicados ao longo do trajeto de soldagem ou corte desejado, durante o ciclo de gravação, como segundos dados ou sinais recebidos do segundo dispositivo atuador sem realmente soldar ou cortar. Em uma modalidade, o sistema inclui adicionalmente um terceiro dispositivo atuador no corpo de tocha configurado para ser colocado manualmente e mantido em uma posição ativada pelo usuário humano para permitir que o braço do robô colaborativo, com a tocha de soldagem ou corte conectada, seja movido manualmente pelo usuário humano no espaço tridimensional e em que o braço não pode ser movido quando o usuário humano libera o terceiro dispositivo atuador. O terceiro dispositivo atuador é configurado para se comunicar com o controlador de robô. Em uma modalidade, o sistema também inclui uma fonte de alimentação de soldagem ou corte conectada operacionalmente à tocha de soldagem ou corte. Em uma modalidade, o sistema inclui adicionalmente um pórtico de equipamento localizado longe do robô colaborativo, em que o controlador de robô e a fonte de alimentação de soldagem ou corte estão localizados no pórtico de equipamento. Em uma modalidade, a tocha de soldagem ou corte é uma tocha de soldagem a arco e, em outra modalidade, a tocha de soldagem ou corte é uma tocha de corte a plasma. Em uma modalidade, o controlador de robô é programado para controlar automaticamente o robô colaborativo para fazer uma solda real ou um corte real ao longo do trajeto de soldagem ou corte desejado, conforme definido pelos pontos de passagem, usando a tocha de soldagem ou corte. De acordo com várias modalidades, o robô colaborativo é configurado para ser montado em um piso de concreto por meio de parafusos de fixação ou para ser montado em uma superfície de metal por meio de uma base magnética. Em uma modalidade, o robô colaborativo é configurado para ser embutido em uma estrutura de elevação e ser levantado por uma empilhadeira ou guindaste.

[008] Vários aspectos dos conceitos inventivos gerais se tornarão prontamente evidentes a partir da descrição detalhada a seguir das modalidades exemplificativas, a partir das reivindicações e dos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[009] Os desenhos anexos, que estão incorporados e constituem uma parte do relatório descritivo, ilustram várias modalidades da revelação. Será observado que as delimitações de elemento ilustradas (por exemplo, caixas, grupos de caixas ou outros formatos) nas Figuras representam uma modalidade de delimitações. Em algumas modalidades, um elemento pode ser projetado como múltiplos elementos ou múltiplos elementos podem ser projetados como um elemento. Em algumas modalidades, um elemento mostrado como um componente interno de um outro elemento pode ser implantado como um componente externo e vice-versa. Ademais, os elementos podem não ser desenhados em escala.

[010] A Figura 1 ilustra uma modalidade de um sistema de soldagem com um robô colaborativo localizado remotamente em relação a um pórtico de equipamento tendo uma fonte de alimentação de soldagem e um controlador de robô;

- A Figura 2A ilustra uma modalidade do sistema de soldagem da Figura 1 que tem o robô colaborativo em uma base configurada para ser montada em um piso de concreto por meio de parafusos de fixação;
- A Figura 2B ilustra uma modalidade do sistema de soldagem da Figura 1 que tem o robô colaborativo configurado para ser montado em uma superfície metálica por meio de uma base magnética;
- A Figura 2C ilustra uma modalidade do sistema de soldagem da Figura 1 que mostra o robô colaborativo configurado para ser embutido em uma estrutura de elevação a ser levantada (por exemplo, por uma empilhadeira ou guindaste);
- A Figura 3 ilustra uma modalidade de uma tocha de soldagem "inteligente" configurada para ser empregada por (ou como parte de) um robô colaborativo;
- A Figura 4 ilustra uma primeira vista de uma modalidade de uma tocha de soldagem "inteligente" configurada para ser usada por um robô colaborativo;
- A Figura 5 ilustra uma segunda vista da modalidade da tocha de soldagem "inteligente" da Figura 4;
- A Figura 6 ilustra outra modalidade de uma tocha de soldagem "inteligente" configurada para ser usada por um robô colaborativo;
- A Figura 7 ilustra ainda outra modalidade de uma tocha de soldagem "inteligente" configurada para ser usada por um robô colaborativo;
- A Figura 8 ilustra uma vista ampliada de uma porção da tocha de soldagem "inteligente" da Figura 7 correspondente ao corpo de tocha de soldagem; e
- A Figura 9 ilustra um diagrama de blocos de uma modalidade exemplificativa de um controlador que pode ser usado, por exemplo, no sistema de soldagem da Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[011] Modalidades da presente invenção podem incluir uma tocha de soldagem "inteligente" que se acopla ao braço de um robô colaborativo e que pode ser movida ao longo de um trajeto de soldagem desejado para programar o trajeto de soldagem desejado em um controlador de robô colaborativo por meio de atuadores na tocha de soldagem "inteligente". Em uma modalidade alternativa, a tocha pode ser uma tocha de corte "inteligente" para realizar operações de corte em vez de operações de soldagem. Em uma modalidade, o robô colaborativo é montado remotamente em relação a um pórtico de equipamento tendo uma fonte de alimentação de soldagem e um controlador de robô. Com um robô colaborativo, não há necessidade de recursos de segurança adicionais, como proteção física, que são usados com robôs convencionais. O robô colaborativo, sendo montado remotamente, usará cabos como cordões umbilicais para permitir flexibilidade do robô colaborativo e ser desconectado do pórtico que tem o equipamento de fonte de alimentação de soldagem e o controlador de robô. Mangas de proteção podem ser usadas para proteger os cabos contra danos, por exemplo, em terrenos acidentados. Em uma modalidade, o magnetismo pode ser usado para montar o robô colaborativo no local remoto em qualquer posição desejada (por exemplo, horizontal, vertical, diagonal) . Em uma modalidade, um robô colaborativo pode ser recolhido e transportado usando, por exemplo, uma empilhadeira ou um guindaste.

[012] Os exemplos e as Figuras no presente documento são ilustrativos apenas e não se destinam a limitar a presente invenção, que é limitada pelo escopo e pela essência das reivindicações. Agora com referência aos desenhos, em que as representações são apenas com o propósito de ilustrar modalidades exemplificativas da presente invenção e não com o propósito de limitá-la, a Figura 1 ilustra uma modalidade de um sistema de soldagem 100. Embora a maioria dos exemplos no presente documento se refira a sistemas de soldagem, os aspectos inovadores divulgados no presente documento se aplicam igualmente bem a sistemas de corte (por exemplo, sistemas de corte a plasma) para cortar peças de trabalho metálicas.

[013] Com referência à Figura 1, o sistema de soldagem 100 inclui um robô colaborativo (cobot) 200 localizado remotamente em relação a um pórtico de equipamento 300. Um robô colaborativo permite a interação direta do usuário e o contato com o cobot dentro de uma área compartilhada. Dessa forma, o robô colaborativo e o usuário podem trabalhar em estreita colaboração. O pórtico de equipamento 300 tem uma fonte de alimentação de soldagem 310 (por exemplo, uma fonte de alimentação com base em inversor), que suporta soldagem a arco e um controlador de robô 320 situados no mesmo. De acordo com outra modalidade, a fonte de alimentação pode ser uma fonte de alimentação de corte que suporta corte a plasma. Novamente, o pórtico de equipamento 300 está localizado longe do robô colaborativo 200. Ou seja, o pórtico de equipamento 300 e o robô colaborativo 200 são separados um do outro por vários metros (por exemplo, 3 a 30 metros (10 a 100 pés)).

[014] O robô colaborativo 200 tem um braço móvel 210 configurado para segurar (através de acoplamento) uma tocha de soldagem "inteligente" (também conhecida como pistola de soldagem "inteligente") 220. Os termos "tocha" e "pistola" são usados aqui de forma intercambiável. O termo "inteligente" é usado aqui para se referir a certas capacidades programáveis fornecidas pela tocha/pistola de soldagem 220 que são suportadas pelo controlador de robô 320. A fonte de alimentação de soldagem 310 pode ser conectada operacionalmente, direta ou indiretamente (por exemplo, através de um alimentador de arame), à tocha de soldagem 220 por meio de, por exemplo, cabos de soldagem e/ou de controle. O robô colaborativo 200 pode ser conectado operacionalmente ao controlador de robô por meio de, por exemplo, cabos do robô (por exemplo, cabos de controle e comunicações).

[015] O robô colaborativo 200 também inclui um aparelho de servomecanismo 230 configurado para mover o braço 210 do robô colaborativo 200 sob o comando do controlador de robô 320 (por exemplo, para suportar o movimento em vários graus de liberdade) . De acordo com uma modalidade, os cabos 330 (por exemplo, cabos de energia/controle/comunicação de soldagem e cabos de energia/controle/comunicação de robô) passam entre o pórtico de equipamento 300 e a localização remota do robô colaborativo 220 para suportar soldagem a arco e controle de robô. Em uma modalidade, o robô colaborativo 200 inclui um alimentador de arame (não mostrado) para alimentar arame de soldagem para a tocha de soldagem "inteligente" 220. Em outra modalidade, o pórtico de equipamento 300 inclui um alimentador de arame (não mostrado) para alimentar arame de soldagem para a tocha de soldagem "inteligente" 220.

[016] A Figura 2A ilustra uma modalidade do sistema de soldagem 100 da Figura 1 que tem o robô colaborativo 200 em uma base 201 configurada para ser montada em um piso de concreto por meio de, por exemplo, parafusos de fixação. A Figura 2B ilustra uma modalidade do sistema de soldagem 100 da Figura 1 que tem o robô colaborativo 200 configurado para ser montado em uma superfície metálica por meio de uma base magnética 205. A Figura 2C ilustra uma modalidade do sistema de soldagem 100 da Figura 1 que mostra o robô colaborativo 200 configurado para ser embutido em uma estrutura de elevação 240 a ser levantada (por exemplo, por uma empilhadeira ou guindaste). Pode ser desejável levantar o robô colaborativo 200 para ajudar a colocar o robô em uma posição específica para soldar uma peça de trabalho.

[017] A Figura 3 ilustra uma modalidade de uma tocha de soldagem "inteligente" 220 configurada para ser empregada pelo (ou como parte do) robô colaborativo 200. De acordo com outra modalidade, a tocha pode ser uma tocha de corte a plasma "inteligente". A tocha de soldagem "inteligente" 220 é configurada para ser conectada operacionalmente (acoplada) ao braço 210 do robô colaborativo 200, em uma modalidade. Esse acoplamento pode assumir uma das muitas formas possíveis, de acordo com um bom julgamento de engenharia. Por exemplo, um meio de acoplamento de conexão/desconexão rápida pode ser fornecido de modo facilitado pressionando-se e soltando-se um botão de conexão/desconexão rápida 215 no braço 210 do robô 200. Em outra modalidade, a tocha 220 é configurada como parte integrante do braço móvel 210. De acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção, o botão de conexão/desconexão rápida 215 pode estar localizado no corpo 226 da tocha 200, em vez de no braço 210 do robô 200. Essa modalidade alternativa resulta em uma configuração de conexão onde certos aspectos de conexão são incorporados na tocha 200 em vez do braço 210.

[018] A tocha de soldagem "inteligente" 220 inclui um primeiro dispositivo atuador 222 (por exemplo, um dispositivo de botão de pressão momentânea) e um segundo dispositivo atuador 224 (por exemplo, um dispositivo de botão de pressão momentânea). O primeiro dispositivo atuador 222 e o segundo dispositivo atuador 224 estão, cada um, no corpo de tocha 226 (que é a porção da tocha ilustrada como estando substancialmente dentro do tracejado oval na Figura 3). O primeiro dispositivo atuador 222 é configurado para ser ativado manualmente por um usuário humano para iniciar um ciclo de gravação em um ponto inicial de solda 227 e para encerrar o ciclo de gravação em um ponto final de solda 22 9 no espaço tridimensional. O ciclo de gravação corresponde ao tempo durante o qual os pontos de passagem de soldagem são gravados pelo controlador 320, conforme explicado adicionalmente no presente documento. A solda deve ser feita ao longo do trajeto de soldagem desejado (por exemplo, ao longo de uma peça de trabalho) pelo robô colaborativo 200 com o uso da tocha de soldagem 220 do ponto inicial de solda 227 até o ponto final de solda 229. De acordo com uma modalidade, na primeira vez que o primeiro dispositivo atuador 222 é pressionado pelo usuário, o ciclo de gravação é iniciado. Na segunda vez que o primeiro dispositivo atuador 222 é pressionado pelo usuário, o ciclo de gravação é encerrado.

[019] O segundo dispositivo atuador 224 no corpo de tocha 226 é configurado para ser ativado manualmente pelo usuário humano para iniciar a gravação de pontos de solda (por exemplo, pontos de passagem de soldagem) no espaço tridimensional ao longo do trajeto de soldagem desejado, incluindo o ponto inicial de solda 227, os pontos de solda intermediários 228 e o ponto final de solda 229 como ilustrado na Figura 3. Durante um ciclo de gravação, cada vez que o segundo dispositivo atuador 224 é pressionado pelo usuário, um ponto de solda (um ponto de passagem de soldagem) é gravado pelo controlador de robô 320 como um ponto no espaço tridimensional. Dessa forma, quando a tocha de soldagem "inteligente" 220 é movida manualmente pelo usuário humano ao longo do trajeto de soldagem desejado (antes da soldagem real ocorrer) e o usuário ativa os dispositivos atuadores 222 e 224 (para iniciar um ciclo de gravação, gravar os pontos de solda (227, 228 e 229) e terminar o ciclo de gravação), os pontos de passagem de soldagem (representando o trajeto de soldagem desejado) são gravados no controlador de robô 320.

[020] O controlador de robô 320 recebe primeiros dados ou sinais (por exemplo, primeiras informações em formato digital e/ou analógico) do primeiro dispositivo atuador 222 e recebe segundos dados ou sinais (por exemplo, segundas informações em formato digital e/ou analógico) do segundo dispositivo atuador 224. Os dados e/ou sinais representam pelo menos sinais de controle e os pontos de passagem de soldagem que são gravados. A comunicação entre o controlador de robô 320 e os dispositivos atuadores 222 e 224 pode ser através de meio sem fio (por exemplo, Bluetooth® ou WiFi com base nos padrões IEEE 802.11), ou através de meio com fio (por exemplo, cabos de controle/comunicação que suportam um ou mais protocolos de comunicação por fio entre o controlador de robô 320 e a tocha de soldagem 220 como conectada operacionalmente ao robô colaborativo 200), de acordo com várias modalidades. Novamente, de acordo com uma modalidade, o controlador de robô 320 está localizado remotamente (longe) em relação ao robô colaborativo 200 (por exemplo, a pelo menos 3 metros (10 pés) de distância um do outro).

[021] De acordo com uma modalidade, o primeiro dispositivo atuador 222 e o segundo dispositivo atuador 224 incluem, cada um, um diodo emissor de luz. Quando um dispositivo atuador 222 ou 224 é pressionado, o diodo emissor de luz correspondente emite uma cor verde intermitente. Quando um dispositivo atuador 222 ou 224 é liberado, o diodo emissor de luz correspondente emite uma cor verde constante (não intermitente). Os dispositivos atuadores podem ser dispositivos de botão de pressão momentânea, interruptores ou outros tipos de dispositivos atuadores, de acordo com várias modalidades.

[022] A Figura 4 ilustra uma primeira vista de uma modalidade de uma tocha de soldagem "inteligente" 400 configurada para ser usada por um robô colaborativo 200. A Figura 5 ilustra uma segunda vista da modalidade da tocha de soldagem "inteligente" 400 da Figura 4. A tocha de soldagem "inteligente" 400 é semelhante à tocha de soldagem "inteligente" 220 da Figura 3 e opera de maneira semelhante em relação ao primeiro dispositivo atuador 222 e ao segundo dispositivo atuador 224. No entanto, a tocha de soldagem "inteligente" 400 também inclui um terceiro dispositivo atuador 410 (por exemplo, configurado como um interruptor de homem morto). O terceiro dispositivo atuador 410 também está no corpo de tocha 226 (na porção da tocha ilustrada como estando substancialmente dentro do tracejado oval na Figura 4 e Figura 5).

[023] O terceiro dispositivo atuador 410 é configurado para ser ativado por um usuário humano (por exemplo, colocado manualmente e mantido pressionado em uma posição ativada) para permitir que o braço 210 do robô colaborativo 200, com a tocha de soldagem "inteligente" 400 conectada, seja movido pelo usuário humano ao longo de um trajeto de soldagem desejado ao longo do qual uma solda deve ser feita posteriormente pelo robô colaborativo 200 (por exemplo, o braço é desbloqueado). Quando o usuário libera o terceiro dispositivo atuador 410, o braço do robô 210 não pode ser movido pelo usuário (por exemplo, o braço é bloqueado). A tocha de soldagem "inteligente" 400 permite que o usuário mova com segurança e manualmente o braço 210 do robô 200 para ajudar a criar programas de trajeto de soldagem, através do registro de pontos de passagem de soldagem, antes que a soldagem ocorra.

[024] O usuário segura o terceiro dispositivo atuador 410 para mover o braço 210 enquanto estabelece localizações de início/fim de arco (para iniciar um ciclo de gravação e terminar o ciclo de gravação usando o primeiro dispositivo atuador 222) e enquanto grava pontos de solda (usando o segundo dispositivo atuador 224). Por exemplo, o usuário pode usar uma mão para segurar o dispositivo atuador do comutador de interrupção 410 e usar a outra mão para manipular os outros dois dispositivos atuadores 222 e 224. Dessa forma, um usuário não precisa segurar um controle portátil em tablet, resultando em uma experiência ergonomicamente mais amigável para o usuário. O primeiro, segundo e terceiro dispositivos atuadores 222, 224 e 410 se comunicam direta ou indiretamente (por exemplo, através de meios com fio e/ou sem fio) com o controlador de robô 320 para realizar a funcionalidade descrita no presente documento. Por exemplo, a comunicação indireta pode ser através de fiação e/ou conjunto de circuitos dentro do próprio robô 200 (isto é, da tocha para o robô para o controlador). A comunicação direta pode ser, por exemplo, através de cabos (por exemplo, consultar os cabos 715 na Fig. 7) diretamente entre a tocha e o controlador de robô 320. O controlador de robô 320 é programado para controlar automaticamente o robô colaborativo 200 para fazer uma solda real ao longo do trajeto de soldagem desejado, conforme definido pelos pontos de passagem de soldagem gravados, usando a tocha de soldagem 400.

[025] A Figura 6 ilustra outra modalidade de uma tocha de soldagem "inteligente" 600 configurada para ser usada por um robô colaborativo 200. A tocha de soldagem "inteligente" 600 opera de maneira semelhante à tocha de soldagem "inteligente" 400 da Figura 4 e Figura 5 com dispositivos atuadores 222 e 224. No entanto, a tocha de soldagem "inteligente" 600 tem um corpo 620 (a porção da tocha ilustrada como estando substancialmente dentro do tracejado oval na Figura 6) que é configurado de forma diferente do corpo 226 das figuras anteriores. Além disso, a tocha de soldagem 600 tem um terceiro dispositivo atuador 610 (um interruptor de homem morto) em uma localização diferente no corpo 620 da tocha 600 daquela da tocha de soldagem "inteligente" 400 da Figura 4. O terceiro dispositivo atuador 610 opera de maneira semelhante ao terceiro dispositivo atuador 410 da Figura 4 e Figura 5.

[026] A Figura 7 ilustra ainda outra modalidade de uma tocha de soldagem "inteligente" 700 configurada para ser usada por um robô colaborativo 200. A tocha de soldagem "inteligente" 700 opera de maneira semelhante à tocha de soldagem "inteligente" 600 da Figura 6 com atuadores. No entanto, a tocha de soldagem "inteligente" 700 tem um corpo 720 (a porção da tocha ilustrada como estando substancialmente dentro do tracejado oval na Figura 7) que é configurado de forma ligeiramente diferente do corpo 620 da Figura 6. A tocha de soldagem 700 também tem um terceiro dispositivo atuador 710 (um interruptor de homem morto) no corpo 720 que se parece muito com o terceiro dispositivo atuador 610 no corpo 620 na Figura 6. Para obter uma melhor visão dos dispositivos atuadores 222, 224 e 710 no corpo 720 da Figura 7, a Figura 8 ilustra uma vista ampliada de uma porção da tocha de soldagem "inteligente" 700 da Figura 7 correspondente ao corpo 720.

[027] Outras configurações do primeiro, segundo e terceiro dispositivos atuadores em uma tocha de soldagem "inteligente" também são possíveis, de acordo com outras modalidades. Tais configurações podem ser dependentes das considerações ergonômicas para cenários ou aplicações particulares.

[028] A Figura 9 ilustra um diagrama de blocos de uma modalidade exemplificativa de um controlador 900 que pode ser usado, por exemplo, no sistema de soldagem 100 da Figura 1. Por exemplo, o controlador 900 pode ser usado como o controlador de robô 320 e/ou como um controlador na fonte de alimentação de soldagem 310. Com referência à Figura 9, o controlador 900 inclui pelo menos um processador 914 (por exemplo, um microprocessador, uma unidade de processamento central, uma unidade de processamento gráfico) que se comunica com vários dispositivos periféricos através do subsistema de barramento 912. Esses dispositivos periféricos podem incluir um subsistema de armazenamento 924, que inclui, por exemplo, um subsistema de memória 928 e um subsistema de armazenamento de arquivo 926, dispositivos de entrada de interface de usuário 922, dispositivos de saída de interface de usuário 920, e um subsistema de interface de rede 916. Os dispositivos de entrada e saída permitem a interação do usuário com o controlador 900. O subsistema de interface de rede 916 fornece uma interface para redes externas e é acoplado a dispositivos de interface correspondentes em outros dispositivos.

[029] Os dispositivos de entrada de interface de usuário 922 podem incluir um teclado, dispositivos para apontar como um mouse, trackball, teclado sensível ao toque, ou computador do tipo tablet gráfico, um digitalizador, uma tela sensível ao toque incorporada ao visor, dispositivos de entrada de áudio, como sistemas de reconhecimento de voz, microfones, e/ou outros tipos de dispositivos de entrada. Em geral, o uso do termo "dispositivo de entrada" destina-se a incluir todos os tipos possíveis de dispositivos e maneiras de inserir informações no controlador 900 ou em uma rede de comunicação.

[030] Os dispositivos de saída de interface de usuário 920 podem incluir um subsistema de exibição, uma impressora ou exibições não visuais, como dispositivos de saída de áudio. O subsistema de exibição pode incluir um tubo de raios catódicos (CRT), um dispositivo de painel plano, como um visor de cristal líquido (LCD), um dispositivo de projeção, ou algum outro mecanismo para criar uma imagem visível. O subsistema de exibição também pode fornecer exibição não visual, como por meio de dispositivos de saída de áudio. Em geral, o uso do termo "dispositivo de saída" é destinado a incluir todos os tipos possíveis de dispositivos e maneiras para emitir informações a partir do controlador 900 para o usuário ou para outra máquina ou sistema de computador.

[031] O subsistema de armazenamento 924 armazena construções de programação e dados que fornecem algumas ou todas as funcionalidades descritas no presente documento. Por exemplo, instruções e dados executáveis por computador são geralmente executados pelo processador 914 isoladamente ou em combinação com outros processadores. A memória 928 usada no subsistema de armazenamento 924 pode incluir várias memórias incluindo uma memória de acesso aleatório principal (RAM) 930 para armazenamento de instruções e dados durante a execução de programa e uma memória somente de leitura (ROM) 932 na qual instruções fixas são armazenadas. Um subsistema de armazenamento de arquivo 926 pode fornecer armazenamento persistente para programa e arquivos de dados, e pode incluir uma unidade de disco rígido, uma unidade de estado sólido, uma unidade de disquete juntamente com mídia removível associada, uma unidade de CD-ROM, uma unidade óptica ou cartuchos de mídia removível. As instruções executáveis por computador e os dados que implantam a funcionalidade de certas modalidades podem ser armazenados pelo subsistema de armazenamento de arquivos 926 e subsistema de memória 928 no subsistema de armazenamento 924 ou em outras máquinas acessíveis pelo processador (ou processadores) 914. Por exemplo, em uma modalidade, os pontos de passagem de soldagem (que são gerados quando o usuário humano opera os atuadores da tocha de soldagem na extremidade do braço do robô enquanto o usuário move a tocha de soldagem ao longo de um trajeto de soldagem desejado) são comunicados ao controlador 900 e armazenados na RAM 930 do subsistema de memória 928 do subsistema de armazenamento 924. Os pontos de passagem de soldagem são usados pelo controlador 900 para formar um programa de soldagem para controlar o robô para mover automaticamente a tocha de soldagem ao longo do trajeto de soldagem desejado.

[032] O subsistema de barramento 912 fornece um mecanismo para permitir que os vários componentes e subsistemas do controlador 900 se comuniquem entre si como pretendido. Embora o subsistema de barramento 912 seja mostrado esquematicamente como um barramento único, as modalidades alternativas do subsistema de barramento podem usar múltiplos barramentos.

[033] O controlador 900 pode ser de vários tipos. Devido à natureza em constante mudança dos dispositivos e redes de computação, a descrição do controlador 900 representado na Figura 9 deve ser entendida apenas como um exemplo específico para fins de ilustração de algumas modalidades. São possíveis muitas outras configurações de um controlador contendo mais ou menos componentes do que o controlador 900 representado na Figura 9.

[034] Embora as modalidades reveladas tenham sido ilustradas e descritas em detalhes consideráveis, a intenção não é restringir ou limitar de qualquer maneira o escopo das reivindicações anexas a tais detalhes. Naturalmente, não é possível descrever todas as combinações concebíveis de componentes ou metodologias para propósitos de descrever os vários aspectos da presente matéria. Portanto, a revelação não é limitada aos detalhes específicos ou exemplos ilustrativos mostrados e descritos. Desse modo, esta revelação é destinada a abranger alterações, modificações e variações que estão dentro do escopo das reivindicações anexas, as quais satisfazem os requisitos da matéria estatuária disposta no Título 35 do U.S.C. §101. A descrição acima de modalidades específicas é feita a título de exemplo. A partir da descrição fornecida, aqueles versados na técnica não apenas entenderão os conceitos inventivos gerais e as vantagens presentes, como também encontrarão várias mudanças e modificações evidentes para as estruturas e métodos revelados. Busca-se, portanto, cobrir todas essas mudanças e modificações abrangidas pela essência e pelo escopo dos conceitos inventivos gerais, conforme definido pelas reivindicações anexas e equivalentes das mesmas.

Claims

TOCHA DE SOLDAGEM OU CORTE PARA USO POR UM ROBÔ COLABORATIVO, sendo que a tocha de soldagem ou corte é caracterizada por compreender:
um corpo de tocha configurado para ser conectado operacionalmente a um braço móvel do robô colaborativo;
um primeiro dispositivo atuador no corpo de tocha configurado para ser ativado manualmente por um usuário humano para iniciar um ciclo de gravação em um ponto inicial de soldagem ou corte de um trajeto de soldagem ou corte desejado e para encerrar o ciclo de gravação em um ponto final de soldagem ou corte do trajeto de soldagem ou corte desejado no espaço tridimensional; e
um segundo dispositivo atuador no corpo de tocha configurado para ser ativado manualmente pelo usuário humano para indicar pontos de passagem de soldagem ou corte no ponto inicial de soldagem ou corte e no ponto final de soldagem ou corte, e entre os mesmos, no espaço tridimensional, à medida que o usuário humano move manualmente a tocha de soldagem ou corte, conforme conectada ao braço do robô colaborativo, ao longo do trajeto de soldagem ou corte desejado sem realmente soldar ou cortar,
em que o primeiro dispositivo atuador é configurado para enviar primeiros dados ou sinais para um controlador de robô, conectado operacionalmente e localizado remotamente em relação ao robô colaborativo, para iniciar e encerrar o ciclo de gravação no controlador de robô, e
em que o segundo dispositivo atuador é configurado para enviar os pontos de passagem de soldagem ou corte, conforme indicado ao longo do trajeto de soldagem ou corte desejado, como segundos dados ou sinais para o controlador de robô a serem registrados no controlador de robô durante o ciclo de gravação sem realmente soldar ou cortar.
TOCHA DE SOLDAGEM OU CORTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo primeiro dispositivo atuador ser configurado para enviar os primeiros dados ou sinais, de uma maneira por fio, para o controlador de robô.
TOCHA DE SOLDAGEM OU CORTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo primeiro dispositivo atuador ser configurado para enviar os primeiros dados ou sinais, de uma maneira sem fio, para o controlador de robô.
TOCHA DE SOLDAGEM OU CORTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo segundo dispositivo atuador ser configurado para enviar os segundos dados ou sinais, de uma maneira por fio, para o controlador de robô.
TOCHA DE SOLDAGEM OU CORTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo segundo dispositivo atuador ser configurado para enviar os segundos dados ou sinais, de uma maneira sem fio, para o controlador de robô.
TOCHA DE SOLDAGEM OU CORTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender adicionalmente um terceiro dispositivo atuador no corpo de tocha configurado para ser ativado manualmente pelo usuário humano para permitir que o braço do robô colaborativo, com a tocha de soldagem ou corte conectada, seja movido manualmente pelo usuário humano no espaço tridimensional.
TOCHA DE SOLDAGEM OU CORTE, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo terceiro dispositivo atuador ser configurado para se comunicar, de uma maneira por fio, com o controlador de robô.
TOCHA DE SOLDAGEM OU CORTE, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo terceiro dispositivo atuador ser configurado para se comunicar, de uma maneira sem fio, com o controlador de robô.
TOCHA DE SOLDAGEM OU CORTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser uma dentre uma tocha de soldagem a arco ou uma tocha de corte a plasma.
SISTEMA PARA SOLDAGEM OU CORTE, caracterizado por compreender:
um robô colaborativo que tem um braço móvel;
um controlador de robô conectado operacionalmente ao robô colaborativo; e
uma tocha de soldagem ou corte que tem um corpo de tocha configurado para ser conectado operacionalmente ao braço móvel do robô colaborativo;
em que a tocha de soldagem ou corte inclui:
um primeiro dispositivo atuador no corpo de tocha configurado para ser ativado manualmente por um usuário humano para iniciar um ciclo de gravação em um ponto inicial de soldagem ou corte de um trajeto de soldagem ou corte desejado e para encerrar o ciclo de gravação em um ponto final de soldagem ou corte do trajeto de soldagem ou corte desejado no espaço tridimensional; e
um segundo dispositivo atuador no corpo de tocha configurado para ser ativado manualmente pelo usuário humano para indicar pontos de passagem de soldagem ou corte no ponto inicial de soldagem ou corte e no ponto final de soldagem ou corte, e entre os mesmos, no espaço tridimensional, à medida que o usuário humano move manualmente a tocha de soldagem ou corte, conforme conectada ao braço do robô colaborativo, ao longo do trajeto de soldagem ou corte desejado sem realmente soldar ou cortar,
em que o controlador de robô é configurado para receber primeiros dados ou sinais do primeiro dispositivo atuador para iniciar e encerrar o ciclo de gravação, e
em que o controlador de robô é configurado para receber e registrar os pontos de soldagem ou corte indicados ao longo do trajeto de soldagem ou corte desejado, durante o ciclo de gravação, como segundos dados ou sinais recebidos do segundo dispositivo atuador sem realmente soldar ou cortar.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender adicionalmente um terceiro dispositivo atuador no corpo de tocha, configurado para ser colocado manualmente e mantido em uma posição ativada pelo usuário humano para permitir que o braço do robô colaborativo, com a tocha de soldagem ou corte conectada, seja movido manualmente pelo usuário humano no espaço tridimensional e em que o braço não pode ser movido quando o usuário humano libera o terceiro dispositivo acionador.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo terceiro dispositivo atuador ser configurado para se comunicar com o controlador de robô.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender adicionalmente uma fonte de alimentação de soldagem ou corte conectada operacionalmente à tocha de soldagem ou corte.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender adicionalmente um pórtico de equipamento localizado longe do robô colaborativo, em que o controlador de robô e a fonte de alimentação de soldagem ou corte estão localizados no pórtico de equipamento.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pela tocha de soldagem ou corte ser uma tocha de soldagem a arco.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pela tocha de soldagem ou corte ser uma tocha de corte a plasma.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo controlador de robô ser programado para controlar automaticamente o robô colaborativo para fazer uma solda real ou um corte real ao longo do trajeto de soldagem ou corte desejado, conforme definido pelos pontos de passagem, usando a tocha de soldagem ou corte.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo robô colaborativo ser configurado para ser montado em um piso de concreto por meio de parafusos de fixação.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo robô colaborativo ser configurado para ser montado em uma superfície metálica por meio de uma base magnética.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo robô colaborativo ser configurado para ser embutido em uma estrutura de elevação e ser levantado por uma empilhadeira ou guindaste.