BR112012015640B1

BR112012015640B1 - Elemento manipulador

Info

Publication number: BR112012015640B1
Application number: BR112012015640-3A
Authority: BR
Inventors: Naumann Bernd; Wessling-Schäfers Markus
Original assignee: Wilfried Strothmann Gmbh Maschinenbau Und Handhabungstechnik
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2020-09-29
Also published as: CN103328165B; ES2445702T3; EP2516116B1; EP2516116A1; CN103328165A; US8920108B2; WO2011076249A1; US20120282066A1

Abstract

elemento manipulador a presente invenção se refere a um elemento manipulador (14), para transportar peças de trabalho, especialmente entre duas subsequentes prensas de moldagem (10, 12) de uma linha de operação de prensa, compreendendo um mecanismo de movimentação que permite três movimentos dimensionais no percurso entre as prensas de moldagem (10,12), caracterizado pelo fato de que um braço suplementar (40) é fixado ao mecanismo de movimentação e conectado a esse mecanismo de movimentação através de um elemento que suporte (38), que permite um movimento giratório do braço suplementar (40) em torno de um eixo vertical do elemento de suporte (38), assim como, um movimento de translação do braço suplementar (40) com relação ao elemento de suporte (38), e em que um suporte de ferramenta (42) é provido na extremidade externa de um braço suplementar (40), dito suporte de ferramenta (42) podendo ser giratório em torno de um primeiro eixo horizontal (a1), e em torno de um segundo eixo (a2) perpendicular ao primeiro eixo (a1), e dito suporte de ferramenta (42) compreendendo uma recepção de ferramenta (70,72) que pode ser girada em torno de um terceiro eixo (a3), disposto perpendicular com relação ao segundo eixo (a2).

Description

[001]A presente invenção se refere a um elemento manipulador, para transferência de peças de trabalho, especialmente entre duas subseqüentes prensas de moldagem, dentro de uma linha de produção de prensa de moldagem, compreendendo um mecanismo de movimentação para execução de três movimentos dimensionais no percurso entre as duas prensas de moldagem.

[002]Os elementos manipuladores são conhecidos em grande variedade. Alguns desses elementos manipuladores compreendem um braço manipulador articulável, com pelo menos dois membros que são conectados de modo articulável em torno de um eixo horizontal. Mediante esse movimento de articulação ou dobramento, a distância da extremidade externa do braço manipulador para o seu suporte pode ser reduzida ou aumentada. Além disso, a altura da extremidade externa do braço manipulador pode ser mudada mediante adequados movimentos de articulação de dois membros do braço, em torno de seu eixo de articulação horizontal.

[003]Quando as peças de trabalho entre duas prensas de moldagem são transferidas, deve ser considerado que não existe muito espaço entre as prensas de moldagem, e o espaço entre a ferramenta de prensagem superior e a ferramenta de prensagem inferior de uma prensa é bastante raso. Por essa razão, isso é um problema comum para transferir peças de trabalho relativamente grandes de uma prensa de moldagem para outra. Se elementos manipuladores do tipo acima forem usados para essa finalidade compreendendo braços dobráveis, a base de suporte das prensas de moldagem adjacentes, assim como, o próprio suporte do manipulador, obstruem o movimento, pelo fato de que o braço manipulador segue um percurso de arco circular durante o movimento de articulação com sua extremidade externa, e se aproxima da base das prensas de moldagem.

[004]Além disso, outro problema é correlacionado à construção desses elementos manipuladores, pelo fato de que o movimento dos mesmos durante a transferência das peças de trabalho é relativamente demorado e consome muita energia.

[005]Além dos acima mencionados elementos manipuladores compreendendo um braço de articulação, existem também os chamados robôs lineares, com uma construção relativamente simples, executando um movimento de transferência linear relativamente simples entre as prensas de moldagem. Entretanto, os robôs lineares conhecidos apresentam somente poucos graus de liberdade no movimento das peças de trabalho, de modo que não são adequados para uso em uma linha de produção de prensa de moldagem. Os manipuladores de braço articulável, assim como, os robôs lineares, apresentam o problema comum de que o suporte da ferramenta na extremidade do braço manipulador apresenta uma determinada altura de construção, que torna a inserção de peças de trabalho em um espaço relativamente raso dentro da prensa de moldagem bastante dificil.

[006]Portanto, constitui um objetivo da presente invenção proporcionar um elemento manipulador do tipo acima, que permita um movimento da peça de trabalho com muitos graus de liberdade e baixo gasto de tempo e energia. Em particular, a transferência de uma peça de trabalho no pequeno espaço entre as prensas de moldagem e uma inserção de uma extremidade do braço manipulador no espaço raso entre as ferramentas de prensa deve ser possivel.

[007]De acordo com a presente invenção esse objetivo é alcançado por meio de um elemento manipulador que inclui as características descritas na reivindicação 1.

[008]De acordo com a presente invenção, um braço suplementar é fixado ao mecanismo de movimentação através de um elemento de suporte, o qual permite um movimento de articulação do braço suplementar em torno do eixo vertical do elemento de suporte, assim como, um movimento de transferência linear do braço suplementar com relação ao elemento de suporte. Essa capacidade de giro, em conexão com a opção de estender o braço suplementar em relação ao original braço manipulador, proporciona uma alta flexibilidade. Em particular, a distância entre o suporte de ferramenta e a base do suporte do elemento manipulador pode ser reduzida ou aumentada pelo movimento de extração e contração linear, sem dobramento do braço manipulador ou movimentação do mesmo em outro modo de operação.

[009]Na extremidade do braço suplementar, é provido um suporte de ferramenta que pode ser articulado em torno de um primeiro eixo horizontal e em torno de um segundo eixo que se dispõe particularmente de modo vertical em relação ao primeiro eixo. Portanto, o suporte de ferramenta pode ser movido livremente no espaço, de modo a proporcionar uma posição relativamente livre da peça de trabalho que é suportada pela ferramenta. A recepção de ferramenta do suporte de ferramenta pode ainda ser girada em torno de um terceiro eixo, que se dispõe de modo perpendicular em relação ao segundo eixo. Diante disso, existem adicionais graus de liberdade para a ferramenta, no suporte de ferramenta.

[010]Em particular, é possivel articular o segundo eixo do suporte de ferramenta girando o mesmo em torno do primeiro eixo horizontal, em uma posição horizontal, e para posicionar a recepção de ferramenta mediante giro em torno do segundo eixo, também, dentro do plano horizontal, resultando em que todos os três eixos se dispõem no mesmo plano horizontal, Nessa posição, a extremidade do braço suplementar com o suporte de ferramenta e a recepção de ferramenta, todos juntos, apresentam uma altura relativamente baixa, o que permite a inserção de uma peça de trabalho em um espaço de prensa relativamente raso. Essa introdução pode ser executada principalmente por extração linear do braço suplementar do seu elemento de suporte.

[011]Pelo fato da construção de acordo com a presente invenção proporcionar vantagens em relação à altura da construção, ao pegar e inserir a peça de trabalho para dentro e para fora da prensa de moldagem, a peça de trabalho pode ser girada e articulada livremente no espaço entre as duas prensas de moldagem, devido ao grande número de graus de liberdade, além da mobilidade linear executada por um braço suplementar na direção da base do suporte do elemento manipulador ou para longe do mesmo. Os respectivos movimentos podem ser executados com um gasto relativamente baixo de tempo e energia.

[012]Preferivelmente, o suporte de ferramenta é recebido dentro de um suporte de rotação para girar em torno do segundo eixo, enquanto o suporte de rotação em si é mantido na extremidade do braço suplementar, o qual pode ser girado em torno do primeiro eixo.

[013]A parte de recepção da ferramenta é provida, preferivelmente, na forma de um suporte em formato de barra, com o eixo da barra representando um terceiro eixo.

[014]De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, a extremidade do braço suplementar compreende um elemento de união articulado que pode ser girado em torno de um eixo vertical e sua extremidade suporta o terceiro eixo.

[015]Com esse elemento de união articulado, o suporte de ferramenta pode ser também mantido articulável na extremidade do braço suplementar, numa posição para se movimentar dentro do espaço de prensa, no qual os primeiro, segundo e terceiro eixos se dispõem em um plano horizontal comum. Essa articulação dento do plano horizontal em torno do eixo do elemento de união articulado pode proporcionar uma pequena inclinação angular do braço suplementar em relação à direção de introdução.

[016]Preferivelmente, o elemento de união articulado tem o formato de garfo e recebe o suporte de rotação em ambos os lados.

[017]De acordo com outra modalidade preferida da presente invenção, o mecanismo de movimentação compreende uma viga horizontal, na qual o elemento de suporte é mantido móvel ao longo da extensão da viga e móvel numa direção vertical.

[018]A viga é proporcionada para ligar uma maior distância dentro do espaço e entre prensas de moldagem adjacentes. Entre as extremidades da viga horizontal, é movimentado o elemento de suporte para o braço suplementar, e ele pode realizar os movimentos acima descritos para introdução e colocação de peças de trabalho nas suas respectivas posições finais.

[019]De acordo com outra modalidade preferida, o elemento manipulador compreende um braço dobrável, com uma pluralidade de membros, enquanto o braço suplementar é provido na extremidade de seu braço dobrável.

[020]Mediante o braço suplementar, as desvantagens acima descritas de um braço manipulador dobrável são compensadas pelo menos parcialmente, pelo fato de que a provisão do braço suplementar plano diminui o perigo de colisão das partes dobradas do braço manipulador com a base de suporte da prensa de moldagem.

[021]Preferivelmente, um ou mais motores são providos para executar a rotação em torno do primeiro eixo, do segundo eixo e/ou em torno do terceiro eixo.

[022]A seguir, é descrita uma modalidade preferida da presente invenção, fazendo-se referência às seguintes figuras anexas: - as figuras 1 a 3 mostram uma modalidade preferida de um elemento manipulador, de acordo com a presente invenção, dentro de uma linha de produção de prensas de moldagem; - a figura 4 é uma vista em perspectiva detalhada do elemento manipulador mostrado nas figuras 1 a 3; - as figuras 5A e 5B representam vistas laterais da modalidade mostrada do elemento manipulador de acordo com a presente invenção, em diferentes posições do suporte de ferramenta; e - as figuras 6 e 7 representam uma vista lateral e uma vista em perspectiva do elemento manipulador de acordo com a presente invenção, em outra posição do suporte de ferramenta.

[023]A figura 1 mostra, de modo esquemático, duas subseqüentes prensas de moldagem (10, 12) dentro de uma linha de produção de prensas de moldagem. Entre as prensas de moldagem é proporcionado um elemento manipulador (14), de acordo com a presente invenção, para transferência de uma peça de trabalho (16) de uma primeira prensa (10) para uma subseqüente segunda prensa (12) . A prensa (10) compreende uma posição de agarramento (18) no topo da metade inferior (20) de uma ferramenta de prensagemgem (22), enquanto a segunda prensa (12) compreende uma posição de recepção (24) no topo da metade inferior (26) de sua ferramenta de prensagem (28). O elemento manipulador (14) é provido para agarrar a peça de trabalho (16) após a operação de prensagem, dentro da primeira prensa (10), a partir da posição de agarramento (18), para transferir a dita peça para a posição de recepção (24) da segunda prensa (12).

[024]Para essa finalidade, o elemento manipulador (14) compreende uma viga horizontal (30), que se estende dentro do espaço entre as duas prensas (10, 12) . Na viga (30) são providos trilhos (32), sobre os quais um vagonete horizontal (34) se movimenta entre as extremidades da viga (30) . No vagonete (34) é proporcionado outro vagonete verticalmente móvel (36), o qual compreende um elemento de suporte (38) na sua extremidade inferior. Esse elemento de suporte (38) suporta um braço suplementar (40) que pode ser desviado com relação ao elemento de suporte (38) na direção longitudinal do braço suplementar (40) e pode ser articulado em torno do eixo vertical do elemento de suporte (38).

[025]Na extremidade do braço suplementar (40) é provido um suporte de ferramenta (42), da maneira descrita a seguir, dito suporte de ferramenta (42) podendo ser inclinado e girado em torno de diferentes eixos. O suporte de ferramenta (42) suporta uma ferramenta (44) para transporte da peça de trabalho (16) . Devido ao mecanismo de movimentação formado pela viga horizontal (30), vagonete horizontal (34) e vagonete vertical (36), o suporte de ferramenta (42), praticamente, pode alcançar qualquer ponto desejado dentro do espaço entre as prensas (10, 12), entre a posição de agarramento (18) e a posição de recepção (24).

[026]Enquanto a figura 1 mostra uma posição intermediária na qual o braço suplementar (40) se dispõe verticalmente com relação à viga (30), a figura 2 mostra uma posição extremamente extraída do braço suplementar (40), em que a peça de trabalho (16) é agarrada da primeira prensa de moldagem (10) . Já a figura 3, mostra uma posição entre a posição da figura 2 e a posição da figura 1, em que o braço suplementar (40) é parcialmente contraído na direção do elemento de suporte (38), mas, ainda orientado na direção longitudinal paralelo à viga (30), antes de ser articulado dentro da posição da figura 1. No movimento seguinte para inserção da peça de trabalho (16) dentro da subseqüente prensa de moldagem (12), o braço suplementar (40) é articulado posteriormente na mesma direção de giro com relação ao elemento de suporte (38), de modo que a posição de recepção (24) para a peça de trabalho (16) é alcançada.

[027]Pode ser observado da figura 2, que o suporte de ferramenta (42) na extremidade do braço suplementar dentro do espaço de prensa da primeira prensa de moldagem (10), entre as duas metades da ferramenta de prensagem (22) toma uma diferente posição daquela mostrada nas figuras 1 e 3. Essa mudança de posição do suporte de ferramenta é possível devido a uma construção que será descrita em maiores detalhes em conexão com a figura 4.

[028]A figura 4 mostra uma porção extraida do braço suplementar (40), o qual é mantido na extremidade do elemento de suporte (38) . Na extremidade (46) do braço suplementar (40) se dispõe um elemento de união articulado (48) que apresenta o formato de garfo, e que pode ser articulado com relação à extremidade fixa (46) do braço suplementar (40) em torno de um eixo vertical (A0) . O espaço de articulação do elemento de união articulada (48) é delimitado em numa direção lateral por meio de batentes laterais (50, 52), formados pelas paredes laterais verticais do perfil vazado que forma o braço suplementar (40) . Para articulação do elemento de união articulada (48) é provido um motor, o qual não será aqui explicado.

[029]O elemento de união articulado (48) em formato de garfo compreende dois braços de apoio planos e paralelos (54, 56) . Entre esses braços de apoio (54, 56) é recebido um suporte de rotação (58), para rotativamente suportar o suporte de ferramenta (42). O suporte de rotação (58) em si pode ser mantido articulado entre os braços de apoio (54, 56) do elemento de união articulado (48) e pode ser girado em torno de um eixo horizontal (Al), que se dispõe perpendicular com relação ao eixo de rotação (A2) do suporte de ferramenta (42). Esse eixo de rotação (Al) do suporte de rotação (58) deve ser designado como primeiro eixo (Al), enquanto o eixo de rotação (A2) do suporte de ferramenta (42) será designado como segundo eixo. O giro do suporte de rotação (58) entre os braços de apoio (54, 56) é executado por meio de acionamento a motor (62, 64), que é provido nos lados externos dos braços de apoio (54, 56) . Para girar o suporte de ferramenta (42), outra transmissão de motor (66) é provida no segundo eixo (A2) entre os braços de apoio (54, 56) .

[030]O suporte de ferramenta (42) compreende um pino (68) que é recebido com uma de suas extremidades dentro de um suporte de rotação (58). Recepções de ferramenta de formato circular (70, 72) se estendem a partir da extremidade livre restante do pino (68), e seu eixo de barra se dispõe em um terceiro eixo comum (A3), que se dispõe perpendicular ao segundo eixo (A2) . As recepções de ferramenta (70, 72) podem ser giradas em torno do terceiro eixo (A3), no pino (68). O giro é executado por uma correspondente transmissão de rotação (74, 76), para girar a respectiva recepção de ferramenta (70, 72), em relação ao pino (68). Cada recepção de ferramenta (70, 72) é portadora de uma porção de uma ferramenta para levantamento da peça de trabalho (16).

[031]Embora o suporte de ferramenta (42) possa ser girado em torno do primeiro eixo (Al) e em torno do segundo eixo (A2), de modo que as recepções de ferramenta em formato de barra (70, 72) possam tomar a desejada posição no espaço, a peça de trabalho (16) pode ser posicionada mediante rotação das recepções de ferramenta (70, 72) em torno do terceiro eixo (A3) . Isso proporciona um grande número de graus de liberdade no movimento da peça de trabalho (16). Além disso, o suporte de ferramenta (42) pode tomar a posição plana mostrada na figura 4, em que todos os três eixos (Al, A2 e A3) são dispostos dentro de um plano horizontal comum e as recepções de ferramenta em formato de barra (70, 72) são posicionadas mediante giro em torno do terceiro eixo (A3), de modo que a peça de trabalho em si toma uma posição horizontal. Nessa posição, a peça de trabalho (16) pode ser também introduzida dentro de um espaço entre as duas ferramentas de prensagem de uma prensa de moldagem (10, 12), que é relativamente raso.

[032]A partir dessa posição, o suporte de ferramenta (42) pode ser movimentado dentro de uma posição conforme mostrado, tal como, por exemplo, na figura 5B. As figuras 5A e 5B representam vistas laterais da presente modalidade de um elemento manipulador de acordo com a presente invenção, em diferentes posições do suporte de ferramenta (42), notadamente, a posição de acordo com a figura 5A, que já foi descrita com relação à figura 2 e a posição de acordo com a figura 5B, correspondente às figuras 1 e 3.

[033]Quando o suporte de ferramenta (42) é girado em torno do primeiro eixo (Al), a partir da posição da figura 5A, na qual o segundo eixo (A2) se dispõe horizontalmente, resulta em que um segundo eixo (A2) se dispõe verticalmente, pelo que a posição da figura 5B é alcançada. É claramente mostrado que na posição da figura 5B, o suporte de ferramenta (42) apresenta uma altura de construção muito maior que aquela mostrada na figura precedente 5A. Portanto, a posição plana da figura 5A é preferida para introduzir uma peça de trabalho (16) dentro de uma prensa de moldagem (10, 12) ou para retirar a mesma da prensa. Durante a transferência da posição da figura 5A para a posição da figura 5B, a orientação horizontal da peça de trabalho (16) pode ser mantida devido à capacidade de giro das recepções de ferramenta em formato de barra (70, 72) em torno do terceiro eixo (A3), compensando a rotação em torno do primeiro eixo (Al) . O terceiro eixo (A3), assim como, o eixo de barra das recepções de ferramenta (70, 72) é então articulado em torno do primeiro eixo horizontal (Al), ao mesmo tempo em que ambos os eixos são mantidos paralelos.

[034]A construção do eixo da invenção do suporte de ferramenta (42) pode também proporcionar outras aplicações. A figura 6 mostra uma situação em que o segundo eixo (A2) se dispõe no plano horizontal e as recepções de ferramenta (70, 72) são giradas em torno de seus eixos de barra, principalmente, em torno do terceiro eixo (A3), de modo que a peça de trabalho (16) toma uma posição vertical. Tal posição pode ser útil em casos em que a peça de trabalho (16) deve ser tomada de uma posição vertical e também ser colocada numa posição vertical. Durante a transferência de uma posição para outra, a peça de trabalho (16) pode tomar qualquer posição desejada, dependendo do espaço entre as duas estações de prensas de moldagem.

[035]A situação da figura 6 é também mostrada em vista em perspectiva na figura 7. Assim, pode ser observado que as recepções de ferramenta em formato de barra (70, 72) são giradas com relação à posição da figura 4 de cerca de 90° em torno do pino (68), de modo que a posição vertical da peça de trabalho (16) seja alcançada.

Claims

1. Elemento manipulador (14) compreendendo um mecanismo de movimentação para transportar peças de trabalho, especialmente entre duas subsequentes prensas de moldagem (10, 12) de uma linha de operação de prensa, que permite três movimentos dimensionais no percurso entre as prensas de moldagem (10, 12), caracterizado pelo fato de que um braço suplementar (40) é fixado ao mecanismo de movimentação e conectado a esse mecanismo de movimentação através de um elemento de suporte (38) que compreende um eixo vertical e que permite um movimento giratório do braço suplementar (40) em torno do eixo vertical do elemento de suporte (38), assim como, um movimento de translação do braço suplementar (40) com relação ao elemento de suporte (38), e em que um suporte de ferramenta (42) é provido na extremidade externa do braço suplementar (40), dito suporte de ferramenta (42) sendo giratório em torno de um primeiro eixo horizontal (Al) em relação a extremidade externa do suporte de ferramenta (42), e em torno de um segundo eixo (A2) perpendicular ao primeiro eixo (Al) em relação a extremidade externa do suporte de ferramenta (42), e dito suporte de ferramenta (42) compreendendo uma recepção de ferramenta (70, 72) que é giravel em torno de um terceiro eixo (A3) em relação a extremidade externa do suporte de ferramenta (42) o qual é perpendicular com relação ao segundo eixo (A2), em que o dito suporte de ferramenta (42) é recebido dentro de um suporte de rotação (58) para girar em torno do segundo eixo (A2), dito suporte de rotação (58) sendo mantido articulável em tono do primeiro eixo (Al) na extremidade do braço suplementar (40), em que a extremidade do braço suplementar (40) compreende um elemento de união articulado (48) provido no braço suplementar (40), articulável em torno de um eixo vertical (AO), enquanto o terceiro eixo (A3) é suportado na extremidade do elemento de união articulado (48), em que o dito mecanismo de movimentação compreende uma viga horizontal (30), na qual o elemento de suporte (38) é mantido móvel ao longo da extensão da viga (30) e móvel numa direção vertical.

2. Elemento manipulador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito elemento de união articulado (48) tem o formato de garfo e recebe o suporte de rotação (58) de ambos os lados.

3. Elemento manipulador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita recepção de ferramenta (70, 72) é provida de um suporte no formato de barra, onde seu eixo de barra representa o terceiro eixo (A3).

4. Elemento manipulador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um motor é provido para articulação em torno do primeiro eixo (Al), do segundo eixo (A2), e em torno do terceiro eixo (A3) .