BR112018008980B1

BR112018008980B1 - Dispositivo de aparafusamento e método para aparafusar um parafuso em uma parede

Info

Publication number: BR112018008980B1
Application number: BR112018008980-0A
Authority: BR
Inventors: Andrea Cambruzzi; Philipp Zimmerli; Raphael BITZI; Erich Bütler
Original assignee: Inventio Ag
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2021-07-13
Also published as: EP3377280A1; NZ741824A; CN108290301B; RU2018122068A3; BR112018008980A2; AU2016355979A1; MX2018006107A; SG11201803503SA; HK1251202A1; CN108290301A; EP3377280B1; US11559904B2; RU2721770C2; RU2018122068A; US20200254628A1; WO2017085239A1; AU2016355979B2

Abstract

dispositivo de aparafusamento e método para aparafusar um parafuso em uma parede a invenção refere-se a um dispositivo de aparafusamento (5) com uma chave de fenda (45) e um elemento de conexão (10) para acoplar a chave de fenda (45) a um braço robótico (11).o elemento de conexão (10) apresenta um primeiro elemento de transmissão do lado do robô (20), um segundo elemento de transmissão do lado da ferramenta (22), um elemento de reposição ao estado inicial (25) disposto entre primeiro e o segundo elemento de transmissão (20, 22) e um elemento de medição de distância (50). os dois elementos de transmissão (20, 22) podem ser movidos um em direção ao outro em uma direção de acionamento (26) contra uma força de reposição ao estado inicial do elemento de reposição ao estado inicial (25). o elemento de medição de distância (50) é projetado e disposto de forma que ele possa medir uma distância representando uma distância entre os elementos de transmissão (20, 22) na direção da acionamento (26).

Description

[0001] A invenção refere-se a um dispositivo de aparafusamento ea um método para aparafusar um parafuso em uma parede.

[0002] No documento de patente WO 2010/24794 A1 é descrito umelemento de conexão entre uma pinça e um braço robótico de um robô industrial. O robô industrial deve ser ativado com a combinação de pinça e elemento de conexão a fim de alojar desordenadamente as peças que se situam em um recipiente. Para este propósito, o elemento de conexão apresenta, por exemplo, uma esfera de borracha disposta entre dois elementos de transmissão. Além disso, o elemento de conexão apresenta um dispositivo de medição de força, sendo que é determinada uma distância entre os dois elementos de transmissão para determinar uma força de atuação.

[0003] O documento de patete JP 2010 264514 A descreve umdispositivo de aparafusamento e um método para aparafusar um parafuso em uma peça de trabalho. O dispositivo de aparafusamento possui um sensor de força, por exemplo, na forma de uma célula de carga. Ao aparafusar um parafuso em uma peça de trabalho, é definida uma força de atuação desejada.

[0004] O documento de patente EP 0 421 323 B1 descreve umelemento de conexão para acoplar uma ferramenta na forma de uma cabeça de esmerilar para moer uma superfície de uma peça de trabalho com um braço robótico. O elemento de conexão apresenta um sensor de força na forma de um apalpador com extensômetro para medir uma força atuando na força do cabeçote de esmeril. Além disso, uma posição do cabeçote de esmeril pode ser determinada. Com base nisso, um controle de força e posição é realizado. O esmerilhamento da superfície de uma peça de trabalho é um processo comparativamente uniforme, de modo que a força que atua na força do cabeçote de esmeril pode ser medida de forma confiável e sem muita interferência de perturbações e usada para controle de força.

[0005] No entanto, há também aplicações nas quais as grandezasde interferência, por exemplo, impulsos de força na forma de impactos ou vibrações, atuam sobre uma ferramenta acoplada a um braço robótico e fazem uma medição direta da força, por exemplo com apalpador com extensômetro, consideravelmente mais difícil ou impossível. Por exemplo, tais vibrações ocorrem ao aparafusar um parafuso em uma parede sólida, em particular em uma parede concreta.

[0006] Em contraste, é em particular a tarefa da invenção propor umdispositivo de aparafusamento com uma chave de fenda e um elemento de conexão para acoplar uma ferramenta com um braço robótico, o que permite uma determinação simples e / ou robusta de um tamanho caracterizante de uma força sobre a chave de fenda. Além disso, é tarefa da invenção, em particular, propor um método para aparafusar um parafuso em uma parede com um dispositivo de aparafusamento conectado a um braço robótico, o que permite uma aparafusamento confiável do parafuso.

[0007] O dispositivo de aparafusamento de acordo com a invençãotem um elemento de conexão para acoplar uma chave de fendas com um braço robótico, sendo que o elemento de conexão apresenta um primeiro elemento de transmissão do lado do robô, um segundo elemento de transmissão do lado da ferramenta, um elemento de retorno disposto entre o primeiro e o segundo elemento de reposição ao estado inicial e um elemento de medição de distância. Os dois elementos de transmissão podem ser movidos um contra o outro contra uma força de reposição ao estado inicial do elemento de reposição ao estado inicial, isto é, pela aplicação de uma força atuante em uma direção de acionamento. O elemento de medição de distância é projetado e organizado de forma que possa medir uma distância representando uma distância entre os elementos de transmissão na direção de acionamento. A chave de fenda é usada especialmente para aparafusar parafusos na parede.

[0008] Uma vez que os dois elementos de transmissão só podemser movidos um contra o outro contra a força de reposição ao estado inicial acima mencionada do elemento de reposição ao estado inicial, a distância medida pelo elemento de medição de distância representa uma medida da referida força de acionamento, com a qual os dois elementos de transmissão são pressionados um contra o outro. A força de acionamento está em equilíbrio com uma força atuante contra a direção de acionamento na força da chave de fenda, de modo que a distância medida é também uma medida da força atuando sobre a chave de fenda. Assim, a força de acionamento e também a força atuante sobre a chave de fenda podem ser medidas indiretamente de uma maneira muito robusta e confiável.

[0009] A combinação de medição de distância e elemento dereposição ao estado inicial garante que a determinação indireta da força de atuação seja muito insensível a choques e vibrações. Isto é especialmente verdadeiro quando a medição de distância é feita sem contato. A distância medida, portanto, representa uma variável aplicada com um pequeno número de variáveis de interferência e pode servir, em particular, como uma variável de regulação de uma regulação, em particular uma regulação de posição do braço robótico, durante transmissão a um elemento de controle do braço robótico. Assim, a distância medida e indiretamente a força de acionamento e a força da chave de fenda podem ser ajustadas de forma confiável e robusta a um valor desejado ou a um curso desejado.

[00010] O elemento de conexão descrito pode ser acoplado não apenas com uma chave de fenda, mas também com outra ferramenta. Entende-se por ferramenta aqui como sendo um elemento com o qual um objeto pode ser usinado ou então agarrado e movido. A ferramenta pode, por exemplo, ser projetada como uma broca, uma fresa ou como uma pinça. A ferramenta pode ser projetada como uma ferramenta autônoma, por exemplo, como uma furadeira com seu próprio acionamento. Mas também é possível que o braço robótico tenha um acionamento para a ferramenta e, em seguida, a ferramenta seja projetada, por exemplo, apenas como uma broca simples.

[00011] Um braço robótico deve ser entendido aqui como sedo um elemento ativamente móvel de um componente mecatrônico. Um componente mecatrônico apresenta elementos ou módulos mecânicos, eletrônicos e de tecnologia da informação cooperativos e pode, em particular, ser projetado como um robô industrial.

[00012] Entende-se por robô industrial como sendo uma máquina universal, usualmente programável para manuseio, montagem e / ou usinagem de peças de trabalho e componentes. Tais robôs são projetados para uso em ambiente industrial e até agora têm sido usados, por exemplo, na produção industrial de bens complexos em grande número, por exemplo, na produção de automóveis.

[00013] Normalmente, um robô industrial apresenta um assim chamado manipulador na forma de um braço robótico, um assim chamado efetor e um elemento de controle. O braço robótico pode, por exemplo, ser pivotável em torno de um ou mais eixos e / ou deslocável ao longo de uma ou mais direções. Como no presente caso, o efetor pode ser uma ferramenta no sentido descrito acima, mas também algo semelhante. O elemento de controle pode servir para controlar adequadamente o manipulador e / ou o efetor, isto é, por exemplo, deslocar e / ou guiar adequadamente e aplicar também uma certa força de acionamento.

[00014] De acordo com a programação inicial, um robô industrial normalmente pode executar um fluxo de trabalho de modo semiautomático ou totalmente automático, ou seja, em grande parte de modo autônomo. Uma concretização do fluxo de trabalho pode ser variada, por exemplo, dependendo das informações de sensor dentro de certos limites. Além disso, um elemento de controle de um robô industrial pode, opcionalmente, ser projetado com autoaprendizado.

[00015] Os dois elementos de transmissão do elemento de conexão são projetados, em particular, em forma de disco ou cilíndrico, em particular, cilíndrico oco. O elemento de medição de distância está disposto estacionário em relação a um dos elementos de transmissão e mede a distância de acionamento em relação a outro elemento de conectado fixamente no local a um outro elemento de transmissão. A distância medida representa assim uma medida da distância entre os dois elementos de transmissão entre si na direção de acionamento. Com o conhecimento da posição do dispositivo de medição de distância relativamente ao primeiro elemento de transmissão e a posição do componente em relação ao qual a distância medida em relação ao segundo elemento de transmissão, a distância dos dois elementos de transmissão pode ser calculada na direção de acionamento entre si. O dispositivo de medição de distância pode ser baseado em diferentes princípios de medição, como ultrassom, laser, infravermelho, etc.

[00016] Em uma forma de concretização da invenção, o elemento de reposição ao estado inicial é concebido como pelo menos uma mola, em particular como uma mola linear. As molas são projetadas em particular como molas helicoidais, onde outros tipos de molas, tais como molas de disco são possíveis. Também podem ser usadas várias molas, que são dispostas em paralelo umas às outras. Uma ou mais molas são alinhadas na direção de acionamento, de modo que elas são comprimidas na direção da mola quando ambos os elementos de transmissão são movidos um em direção ao outro na direção de acionamento, isto é, a distância entre eles é reduzida.

[00017] No caso de molas, há uma relação entre o assim chamado curso de mola e uma força de mola na forma de uma força de reposição ao estado inicial, em que o curso de mola pode acontecer ao separar ou comprimir a mola. No caso de uma mola linear, há uma relação pelo menos aproximadamente linear entre o curso de mola e a força de reposição ao estado inicial, de modo que a força de reposição ao estado inicial possa ser determinada a partir de um curso de mola medido pela divisão através da assim chamada constante de mola da mola. Com isso através de ajuste de um determinado curso de mola pode ser ajustada, por exemplo regulada uma força de reposição ao estado inicial desejada. Neste caso, pode ser ajustado pelo ajuste de uma distância predeterminada entre os dois elementos de transmissão, uma força de mola desejada e, portanto, força de acionamento na ferramenta. Isto também se aplica ao usar molas não lineares, nas quais há uma relação não linear entre o curso da mola e a força da mola.

[00018] Em uma forma de concretização da invenção, a mola é concebida como uma mola helicoidal, que é disposta em torno de um elemento de fixação, e através do compartimento interno oco passa um elemento de fixação que conecta o primeiro e segundo elemento de transmissão e limita a distância possível entre o primeiro e segundo elemento de transmissão. Assim, uma guia e dispositivo de segurança das molas são obtidos de forma simples e, simultaneamente, é realizada a conexão dos dois elementos de transmissão. O elemento de fixação é projetado em particular como um parafuso com uma cabeça de parafuso e uma haste. Um dos elementos de transmissão, por exemplo, o primeiro elemento de transmissão apresenta um orifício de passagem escalonado, que é projetado de modo que o eixo possa ser passado através do orifício e a cabeça do parafuso possa repousar sobre o elemento de gradação. O segundo elemento de transmissão apresenta um orifício rosqueado no qual a haste do parafuso é parafusada. Assim, o parafuso conecta os dois elementos de transmissão e limita pela interação da cabeça do parafuso com o elemento de graduação do orifício de passagem, a distância entre os dois elementos detransmissão entre si. Ao mesmo tempo, os dois elementos detransmissão podem ser movidos um para o outro.

[00019] Em uma forma de concretização da invenção, um sensor de distância do elemento de medição de distância fica disposto fixamente no local em relação ao primeiro elemento de transmissão e o elemento de medição de distância mede uma distância em relação ao segundo elemento de transmissão. Além do sensor de distância, o elemento de medição de distância também apresenta, em particular, uma unidade de avaliação, que é igualmente disposta estacionariamente em relação ao primeiro elemento de transmissão. O sensor de distância e a unidade de avaliação podem ser combinados em uma unidade ou dispostos separadamente um do outro. Através da conexão estacionária com o primeiro elemento de transmissão do sensor de distância, ele também é conectado de forma fixa ao braço robótico, o que permite uma conexão segura ao braço robótico.

[00020] Em uma forma de concretização da invenção, o elemento de medição de distância apresenta um sensor de distância óptico que é baseado, em particular, em uma medição de distância a laser. Tais elementos de medição de distância são por um lado construídos de modo simples e ainda muito precisos. Eles também podem ser obtidos em grande número e em diferentes configurações no mercado.

[00021] Em uma forma de concretização da invenção, o primeiro e o segundo elemento de transmissão são acoplados através de uma guia. A guia é projetada e disposta de modo que seja possível um deslocamento dos dois elementos de transmissão entre si somente na direção de acionamento, sendo que é negligenciada uma folga eventualmente presente na guia. Isso garante que, durante um movimento do braço robótico na direção de acionamento, a ferramenta também seja movida somente na direção de acionamento e não seja realizado também um movimento indesejado transversalmente à direção de acionamento. Isso é importante para o uso de algumas ferramentas, como por exemplo uma furadeira ou uma chave de fenda.

[00022] No caso mais simples, a dita guia é formada por um pino fixado a um dos elementos de transmissão e alinhado na direção de acionamento e por um recesso correspondente projetado no outro elemento de transmissão, no qual o pino pode penetrar com menos folga possível.

[00023] Em uma forma de concretização da invenção, a guia apresenta pelo menos uma gaiola de esferas, que fica disposta paralelamente à direção de acionamento entre os dois elementos de transmissão. Uma gaiola de esferas consiste em um elemento de base cilíndrico oco particular com recessos nos quais bolas individuais são dispostas livremente rotativamente e projetam-se para dentro e para fora além do elemento de base. Isso possibilita uma guia particularmente precisa e de baixa fricção. Isto permite, por um lado, um movimento muito preciso da ferramenta na direção de acionamento e, por outro lado, um ajuste exato, por exemplo, regulação de uma distância desejada entre os dois elementos de transmissão e, assim, uma força de acionamento desejada.

[00024] A guia apresenta, neste caso, além da gaiola de esferas uma barra-guia de formato cilíndrico, alinhada na direção de acionamento e disposta em um elemento de transmissão e uma bucha-de guia em formato cilíndrico-oco, disposto no outro elemento de transmissão, na qual a barra-guia pode penetrar. Entre a haste guia e a bucha-guia fica disposta a gaiola de esferas.

[00025] Em uma forma de concretização da invenção, o elemento de conexão tem um amortecedor, que amortece os impactos introduzidos através da ferramenta. Por um lado, o amortecimento dos impactos protege os componentes do elemento de conexão e do braço robótico e, em particular, melhora a capacidade de ajuste ou de ajuste da distância entre os dois elementos de transmissão.

[00026] O amortecedor é projetado, por exemplo, como um ou mais amortecedores de borracha paralelos, que podem ser obtidos em uma ampla gama e a baixo custo no mercado. Mas também é possível que o amortecedor seja projetado como um amortecedor telescópico.

[00027] O elemento de conexão também pode apresentar apenas um amortecedor em vez da combinação dos dois elementos de transmissão com elemento de reposição ao estado inicial e amortecedor. Tal elemento de conexão pode ser usado quando o ajuste da força de acionamento não é forçosamente necessário, mas é desejado um amortecimento dos choques na direção de acionamento para proteger os componentes. Tal elemento de conexão pode ser usado, por exemplo, para conexão a uma perfuradora de impacto. Ao perfurar com uma perfuradora de impacto, ocorrem fortes impactos, sendo que o ajuste de uma determinada força de acionamento não é obrigatório.

[00028] Em uma forma de concretização da invenção, o amortecedor fica disposto no fluxo de força entre a chave de fendas e um elemento de conexão, o que permite uma conexão ao braço robótico. Através do arranjo do amortecedor no fluxo de força entre a chave de fenda e o elemento de conexão é possível um amortecimento particularmente eficaz. Entende-se por arranjo no fluxo de força aqui o fato de que o amortecedor recebe uma força atuando sobre a chave de fenda e a encaminha para o elemento de conexão e, portanto, para o braço robótico.

[00029] Em uma forma de concretização da invenção, o amortecedor de uma guia, que é concebido e disposto de modo a que uma deformação do amortecedor transversal à direção de acionamento seja impossível, sendo que qualquer folga eventualmente existente é negligenciada na guia. Assim, a guia permite apenas uma deformação do amortecedor no sentido de acionamento e/ou uma rotação sobre a direção de acionamento. Quando a ferramenta é projetada como uma perfuradora de impacto é importante em particular o amortecimento na direção de acionamento. Na execução da ferramenta como uma chave de impacto, em particular é importante o amortecimento na direção de rotação.

[00030] Isso garante que, durante um movimento do braço robótico na direção de acionamento, a ferramenta também seja movida somente na direção de acionamento e não seja realizado também um movimento indesejado transversalmente à direção de acionamento. Isso é importante para o uso de algumas ferramentas, como por exemplo uma furadeira ou uma chave de fenda.

[00031] Se o amortecedor for projetado como um amortecedor telescópico, deve ser entendido por penetração de uma haste de pistão em um cilindro do amortecedor telescópico como sendo uma deformação do amortecedor.

[00032] Em uma forma de concretização da invenção, o amortecedor fica disposto em relação ao segundo elemento de transmissão em um lado oposto ao primeiro lado do elemento de transmissão e, portanto, disposto no lado da ferramenta do segundo elemento de transmissão. Assim, os impactos introduzidos pela ferramenta já chegam atenuados no segundo elemento de transmissão, em que a medição de distância e, portanto, também o ajuste de uma distância desejada podem ser o menos prejudicados possível e, portanto, podem ser realizados de modo muito preciso.

[00033] O elemento de conexão também poderia ser acoplado a diferentes ferramentas. Assim, o elemento de conexão poderia ser introduzido de modo muito flexível. Ela pode ser especialmente projetada para ser acoplada a ferramentas operadas manualmente disponíveis no mercado, como chaves de fenda ou furadeiras. O elemento de conexão pode opcionalmente ter elementos de adaptador adaptáveis à forma especial de um manípulo da ferramenta. Isso permite não apenas a aplicabilidade flexível, mas também uma implementação econômica, já que as ferramentas mencionadas estão disponíveis em grande número e a preços relativamente baixos no mercado.

[00034] Mas também é possível que o elemento de conexão forme uma unidade não separável com a ferramenta, que serve especificamente para uma finalidade de aplicação e é otimizada para esse fim.

[00035] Em uma forma de concretização da invenção, o elemento de conexão apresenta uma conexão de troca rápida. Este é assim projetado de modo que o elemento de conexão possa ser acoplado através da conexão de troca rápida sem intervenção manual com um braço robótico. Portanto, o braço robótico pode ser acoplado de forma simples e rápida com diferentes fixadores e, portanto, diferentes ferramentas. Um braço robótico pode, assim, fazer automaticamente diferentes trabalhos com diferentes ferramentas sem uma intervenção manual de um montador. Isso possibilita um uso particularmente flexível e também uma aplicação econômica do braço robótico.

[00036] A conexão de troca rápida pode ser acionadapneumaticamente, por exemplo, sendo que é possível produzir uma conexão em união positiva entre o braço robótico e o elemento de conexão aplicando ar comprimido. Tais conexões de troca rápida são conhecidas e estão disponíveis no mercado.

[00037] O objetivo acima referido é conseguido por um método para aparafusar um parafuso em uma parede com um dispositivo de aparafusamento guiado por um braço robótico, sendo que o dispositivo de aparafusamento é conduzido com uma força de acionamento na direção de parede, durante a condução do dispositivo de aparafusamento na direção de parede é detectada uma variável caracterizante da força de acionamento e o dispositivo de aparafusamento é acionado de modo que a referida variável se situa dentro de uma faixa estipulável e é especialmente constante. O referido método permite um aparafusamento seguro do parafuso, no qual, por um lado, o contato entre o dispositivo de aparafusamento e o parafuso permanece seguro durante o processo de aparafusamento completo e, por outro lado, o risco de encravamento e, portanto, um bloqueio do parafuso é muito baixo.

[00038] Entende-se pelo referido acionamento do dispositivo de aparafusamento tanto a condução, isto é, o movimento do dispositivo de aparafusamento, em particular na direção da parede, como também rotação ajustada do dispositivo de aparafusamento e, portanto, um parafuso girado pelo dispositivo de aparafusamento.

[00039] Através do rosqueamento do parafuso, um parafuso rotativo move-se independentemente em um furo de fixação. Se um dispositivo de aparafusamento não seguir rapidamente o suficiente, o contato entre o dispositivo de aparafusamento e o parafuso pode ser perdido e o dispositivo de aparafusamento deve ser novamente colocado. Isso custa tempo por um lado e no presente caso de um dispositivo de aparafusamento conduzido por um braço robótico é apenas viável de forma muito complicada. Se o dispositivo de aparafusamento for movimentado em relação ao número de rotações do dispositivo de aparafusamento do parafuso e, portanto, o número de rotações do parafuso muito rapidamente na direção do furo de fixação e, portanto, na direção de acionamento, a força de acionamento pode se tornar muito grande e o parafuso pode atolar e o aparafusamento pode ser bloqueado. O aparafusamento deve então ser interrompido e o parafuso pode ser desaparafusado novamente. Por um lado, isso também custa tempo e, no caso presente caso, de um dispositivo de aparafusamento guiado por um braço robótico também pode ser realizado apenas com grande dificuldade.

[00040] Os inventores verificaram que, com a detecção de acordo com a invenção de um tamanho caraterizante da força de acionamento e com o acionamento do dispositivo de aparafusamento de tal modo que o dito tamanho esteja dentro de um intervalo fixo e com uma escolha apropriada da dita área, os problemas acima podem ser evitados e o parafuso pode ser aparafusado de forma segura e confiável. A faixa mencionada depende de vários fatores, como por exemplo a ferramenta usada, o tipo de parafusos e a natureza da parede. Ela pode, por exemplo, ser escolhida de modo que a força de acionamento entre 20 e 100 N, em particular cerca de 50 N.

[00041] O ajuste do tamanho mencionado pode ser feito por meio de uma alteração da guia, ou seja, uma mudança na posição do dispositivo de aparafusamento e, assim, do braço robótico. Se a força de acionamento for muito grande, por exemplo, o parafuso será movido mais lentamente em direção à parede. Alternativamente, o ajuste do dito tamanho pode ser feito por meio de uma mudança no número de rotações do parafuso e assim no número de rotações do parafuso. Através da alteração do número de rotações também se altera a velocidade com a qual o parafuso se move em direção à parede. Se a força de acionamento for muito grande, então o número de rotações será aumentado e o parafuso se moverá mais rapidamente em direção à parede, de modo que com o movimento uniforme do parafuso na direção da parede diminuirá a força de acionamento. Se a força de acionamento for muito pequena, a velocidade será reduzida. Também é possível que tanto a guia do dispositivo de aparafusamento, como o seu número de rotações são alterados. O ajuste da referida variável é feito principalmente por meio de uma regulação, em especial por meio de uma regulação PID.

[00042] A dimensão que caracteriza a força de acionamento pode, por exemplo, ser realizada como um curso de mola de uma mola disposta entre o braço robótico e o dispositivo de aparafusamento e alinhada na direção de acionamento. Mas também existem outras dimensões concebíveis.

[00043] Entende-se por um dispositivo de aparafusamento ou uma chave de fenda neste contexto como sendo uma máquina com um acionamento elétrico, que pode ser acoplado a uma cabeça de parafuso e através do qual um parafuso pode ser colocado em rotação.

[00044] O parafuso é em particular aparafusado no orifício de fixação em forma de furo de perfuração na parede. O parafuso pode ser projetado, por exemplo, como uma assim chamada parafuso-âncora ou parafuso-bujão, que pode ser aparafusado diretamente e, portanto, sem inserção prévia de um pino em um furo de fixação. Mas também existem outros tipos de parafusos concebíveis.

[00045] Para o braço robótico usado no método de acordo com a invenção, as concretizações feitas acima em conexão com o elemento de conexão estão em vigor.

[00046] A conexão entre o braço robótico e o dispositivo de aparafusamento é feita com um elemento de conexão, conforme descrito acima, e a dimensão indicativa da força de acionamento é usada como a distância medida pelo dispositivo de medição de distância.

[00047] O método de acordo com a invenção pode ser usado em particular na fixação de um suporte de peça de elevador em um poço de elevador de uma instalação de elevador. O suporte da peça do elevador é projetado, em particular, como uma parte inferior do suporte de trilho, na qual uma parte superior do suporte do trilho pode ser presa, à qual é preso um trilho de guia para uma cabine da instalação de elevador. No entanto, o suporte da peça de elevador também pode ser fornecido para a montagem de outros componentes, por exemplo, um trilho de guia de um contrapeso em um poço de elevador. O componente de uma instalação de elevador mantido com o suporte da peça de elevador pode ser conectado diretamente ou como descrito usando uma peça intermediária ao suporte da peça do elevador. Um método para a fixação de um suporte de peça de elevador em um poço de elevador de uma instalação de elevador é descrito no pedido de patente europeia não publicado com o número de pedido 15193501.2, cujo conteúdo é aqui incorporado neste pedido de patente.

[00048] Outras vantagens, características e detalhes da invenção tornar-se-ão evidentes a partir da seguinte descrição de formas de concretização exemplificativas e com referência aos desenhos, nos quais os mesmos elementos ou funcionalmente idênticos são fornecidos com os mesmos números de referência.

[00049] Onde:

[00050] A figura 1 mostra um dispositivo de aparafusamentoconectado a um braço robótico,

[00051] A figura 2 mostra um dispositivo de aparafusamentoconectado a um braço robótico,

[00052] A figura 3 mostra um elemento de conexão em uma forma de concretização simplificada e

[00053] A figura 4 mostra uma segunda forma de concretização de um dispositivo de aparafusamento.

[00054] De acordo com a figura 1, um elemento de conexão 10 está conectado a um braço robótico 11, que tem apenas duas juntas articuladas 12 nesta ilustração simplificada. O braço robótico 11 é controlado por um elemento de controle de robô 13 para que ele possa iniciar várias posições controladas. A estrutura e o modo de funcionamento de braços robóticos e de elementos de controle de robô são bem conhecidos, por isso não serão discutidos aqui.

[00055] No braço robótico 11 fica disposta uma primeira conexão de troca rápida, no lado do robô, de um sistema de troca rápida que interage com uma segunda conexão de troca rápida 15, no lado do elemento de conexão do elemento de conexão 10. A segunda conexão de troca rápida 15 é principalmente de forma cilíndrica oca e apresenta uma ranhura circunferencial interna 16, na qual podem engatar esferas 17 conectadas através de uma gaiola não detalhamente ilustrada na primeira conexão de troca rápida 14. A primeira conexão de troca rápida 14 também apresenta um punção 18 acionado por ar comprimido, que pode ser estendido na direção do elemento de conexão 10 e retraído na direção oposta. Durante a extensão na direção do elemento de conexão 10, as esferas 17 são pressionadas na ranhura 16 da segunda conexão de troca rápida 15 e, portanto, é estabelecida uma conexão positiva entre as duas conexões de troca rápida 14, 15 e entre o braço robótico 11 e o elemento de conexão 10.

[00056] Desse modo, o braço robótico 11 é acoplado ao elemento de conexão 10. Se a conexão tiver de ser novamente liberada, o punção 18 é novamente retraído e as esferas 17 podem ser movidas para dentro novamente e assim deixar a ranhura 16. O braço robótico 11 pode então ser movido para longe do elemento de conexão 10 e separado dele. A conexão e a liberação descritas podem ser totalmente automáticas sem a intervenção manual de um trabalhador ou instalador.

[00057] À segunda conexão de troca rápida 15 é unido um elemento intermediário principalmente no formato oco-cilíndrico 19, que é conectado no lado oposto a um primeiro elemento de transmissão do lado do robô 20. O primeiro elemento de transmissão 20 é também concebido em madeira cilíndrica e está conectado através de um total de seis elementos de fixação na forma de parafusos 21 com um segundo elemento de transmissão do lado da ferramenta 22. O segundo elemento de transmissão 22 é também realizado principalmente de forma cilíndrica oca e disposto coaxialmente com o primeiro elemento de transmissão 20. Dos seis, parafusos uniformemente distribuídos 21, apenas três podem ser vistos na vista ilustrada em corte.

[00058] De modo a assegurar a conexão dos dois elementos de transmissão 20, 22 e ao mesmo tempo permitir que os dois elementos de transmissão 20, 22 sejam movidos um em relação ao outro, o primeiro elemento de transmissão 20 apresenta os furos 23 de passagem escalonados, através dos quais passa uma haste dos parafusos 21 e uma cabeça de parafuso repousa na gradação. Os furos de passagem 23 apresentam um diâmetro tão grande que o primeiro elemento de transmissão 20 pode ser deslocado em relação aos fustes de parafuso. O segundo elemento de transmissão 22 tem orifícios roscados correspondentes 24 nos quais os parafusos 21 são parcialmente aparafusados.

[00059] Os parafusos 21 em combinação com os orifícios de passagem escalonados 23 e os orifícios roscados 24 limitam assim uma possível distância entre os dois elementos de transmissão 20, 22. Entre os dois elementos de transmissão 20, 22 e em torno dos fustes dos parafusos 21 em torno de cada elemento de reposição ao estado inicial na forma de uma mola helicoidal linear 25 disposto de modo que os elementos de transmissão 20, 22 possam ser movidos um em relação ao outro contra uma força de reposição ao estado inicial das molas helicoidais 25 em uma direção de funcionamento 26.

[00060] Os dois elementos de transmissão 20, 22 sãoadicionalmente acoplados através de uma guia 27, que é mostrada em mais detalhe na figura 2. A guia 27 consiste de uma haste guia cilíndrica 28 que está conectada fixamente ao primeiro elemento de transmissão 20 e alinhada na direção de acionamento 26. O segundo elemento de transmissão 22 tem um recesso 29 no qual está disposto uma barra guia em formato cilíndrico oco 30, sendo que o recesso 29 e a barra guia 30 ficam dispostos de modo que a barra guia 28 possa mergulhar na bucha guia 30. Entre a barra guia 28 e a bucha guia 30, fica disposta uma gaiola de esferas 31 paralelamente na direção de acionamento 26, que roda tanto no fuste guia 28, como na bucha guia 30. De modo que o guia 27 assegure que um deslocamento dos dois elementos de transmissão 20, 22 é possível entre si apenas na direção deacionamento 26. O elemento de conexão 10 apresenta duas guias de igual configuração 27.

[00061] No lado oposto ao primeiro elemento de transmissão 20, o segundo elemento de transmissão 22 segue a um amortecedor 32, que amortece os impactos introduzidos através de uma ferramenta 45. O amortecedor 32 tem um total de seis tampões de borracha 33 distribuídos uniformemente, nos quais são deitados pinos roscados 34 orientados em ambos os lados no sentido de acionamento 26. Os tampões de borracha 33 são aparafusados nos orifícios roscados correspondentes 35 no segundo elemento de transmissão 22. Por outro lado, um elemento de cobertura 36 se conecta a orifícios de passagem 37, através dos quais um pino roscado 34 do tampão de borracha 33 sobressai. O elemento de cobertura 36 é fixado aos tampões de borracha 33 com porcas 38 roscadas nos pinos roscados 34. O amortecedor 32 apresenta uma guia 39, que impede a deformação dos tampões de borracha 33 transversalmente à direção de acionamento 26. A guia 39 apresenta para tanto um pino 40 alinhado na direção de acionamento, que é conectado fixamente ao segundo elemento de transmissão 22 e um recesso 41 correspondente projetado no elemento de cobertura 36, no qual o pino 40 pode penetrar e girar em torno da direção de acionamento 26. No recesso 41, uma bucha deslizante 42 também é disposta.

[00062] O elemento de cobertura 36 está conectado fixamente a um elemento adaptador 43 no lado oposto ao segundo elemento de transmissão 22. O elemento adaptador 43 apresenta um contorno interno 45, não mostrado, que é concebido de modo correspondente a um manípulo 44 da ferramenta na forma de uma chave de fenda acionável manualmente. O elemento adaptador 42 pode ser aberto e fechado novamente após a inserção da chave de fenda 45. A chave de fenda 45 pode, assim, ser acoplada de maneira imóvel com o elemento adaptador 43, mas também é possível uma troca da ferramenta. O elemento de conexão 10 e a chave de fenda 45 formam juntos um dispositivo de aparafusamento 5. O amortecedor 32 está disposto no fluxo de força entre a chave de fenda 45 e a segunda conexão de troca rápida 15. A segunda conexão de troca rápida 15 pode ser considerada como um elemento de conexão que permite a conexão do dispositivo de aparafusamento 5 ao braço robótico 11.

[00063] Também é possível que o dispositivo de aparafusamento não tenha amortecedor.

[00064] Em uma ponta 46 da chave de fenda 45 um parafuso 47 alinhado na direção de acionamento 26, é alojado por uma cabeça de parafuso hexagonal, não mostrada. Por meio da chave de fenda 45, o parafuso 47 pode ser enroscado em um furo de fixação 48 de uma parede 49. O parafuso 47 é projetado especificamente como uma âncora de parafuso, que pode ser parafusada diretamente e sem o uso de uma cavilha.

[00065] Para aparafusar o parafuso 47, o braço robótico 11 pode exercer uma força de acionamento na direção de acionamento 26 no dispositivo de aparafusamento 5 ou na chave de fenda 45 e, portanto, no parafuso 47 através do elemento de conexão 10. Para ajustar a força de acionamento, o elemento de conexão 10 apresenta um elemento de medição de distância 50, o qual está disposto no elemento intermediário 19 e, assim, fica disposto fixamente no local em relação ao primeiro elemento de transmissão 20. Um sensor de distância 51 do elemento de medição de distância 50, que pode emitir e receber um feixe de laser, fica alinhado na direção de acionamento 26 no segundo elemento de transmissão 22, de modo que o elemento de medição de distância 50 possa medir a distância do sensor de distância 51 ao segundo elemento de transmissão 22. Devido à disposição fixa do elemento de medição de distância 50 e do sensor de distância 51 em relação ao primeiro elemento de transmissão 20, a distância entre os dois elementos de transmissão 20, 22 pode ser determinada a partir disso, de modo que a distância medida representa a distância entre os dois elementos de transmissão 20, 22 na direção de acionamento.

[00066] O elemento de medição de distância 50 encaminha a distância medida para o elemento de controle de robô 13 através de uma conexão de sinal 52. O elemento de robô 13 pode assim controlar o braço robótico 11 e a chave de fendas 45 e assim acionar o elemento de conexão 10 incluindo a chave de fenda 45 de tal modo que a distância medida fique dentro de um intervalo predeterminado e seja em particular constante. O ajuste pode ser feito, por exemplo, por meio de um regulador PID, em que a velocidade da chave de fenda 45 na direção da parede 49, isto é, para o dispositivo de acionamento 26, ou um número de rotações da chave de fenda 45 serve como uma variável de controle PID. Uma vez que os dois elementos de transmissão 20, 22 podem ser movidos um contra o outro apenas contra a força de reposição ao estado inicial ao estado inicial das molas helicoidais 25, pode-se deduzir da distância medida diretamente à força de acionamento que atua na chave de fenda 45, em que modo é feito um ajuste da força de acionamento indiretamente através do ajuste da distância medida. A referida faixa pode ser selecionada, por exemplo, de modo que a força de acionamento se situe entre 20 e 100 N, em particular aproximadamente 50 N. A distância a ser ajustada depende das dimensões e do arranjo dos componentes individuais do elemento de conexão 10 e, em particular, também das constantes de mola das molas helicoidais 21.

[00067] A figura 3 mostra um elemento de conexão 110 em uma forma de concretização simplificada em relação ao elemento de conexão 10 da figura 1. O elemento de conexão 110 é construído de forma semelhante ao elemento de conexão 10, razão pela qual apenas as diferenças dos elementos de conexão 10, 110 são discutidas.

[00068] O elemento de conexão 110 não apresenta dois elementos de transmissão mutuamente deslocáveis. Em vez de dois elementos de transmissão, o elemento de conexão 110 apresenta apenas um elemento de transmissão 120, que está firmemente ligado a um elemento intermediário 119. Entre o elemento de transmissão 120 e um elemento de cobertura 136, ficam dispostos tampões de borracha 133, os quais são fixados com porcas 138. Os tampões de borracha 133 são assim componentes de um amortecedor 132, que também apresenta uma guia 139.

[00069] Na figura 4, é mostrado um dispositivo de aparafusamento 205 com uma chave de fendas 245 e um elemento de conexão 210, no qual é usada uma chave de fendas especial 245, que não é prevista para orientação manual. O dispositivo de aparafusamento 205 é construído de forma muito semelhante ao dispositivo de aparafusamento 5 da figura 1, razão pela qual apenas as diferenças dos dispositivos de aparafusamento são discutidas.

[00070] A chave de fenda 245 não possui um manípulo, através do qual é produzida uma conexão com o elemento de conexão 210. A chave de fenda 245 está diretamente conectada a um segundo elemento de transmissão 222. O segundo elemento de transmissão 222 é acoplado como no elemento de conexão 10 do parafuso 5 da figura 1 com um primeiro elemento de transmissão 220 que está conectado em um lado oposto com uma segunda conexão de troca rápida 215. O dispositivo de aparafusamento 205, portanto, não apresenta amortecedor.

Claims

1. Dispositivo de aparafusamento com uma chave de fenda (45, 245) e um elemento de conexão (10, 210) para acoplar a chave de fenda (45) a um braço robótico (11),sendo que o elemento de conexão (10, 210) apresenta:- um primeiro elemento de transmissão no lado do robô (20),- um segundo elemento de transmissão no lado da ferramenta (22),- um elemento de reposição ao estado inicial (25) disposto entre o primeiro e o segundo elemento de transmissão (20, 22), e- um elemento de medição de distância (50),caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo elemento de transmissão (20, 22) podem ser movidos um em direção ao outro na direção de acionamento (26) em oposição a uma força de reposição ao estado inicial (25), sendo que o elemento de medição de distância (50) é projetado e disposto de tal maneira que ele possa medir uma distância que representa uma distância entre o primeiro e o segundo elemento de transmissão (20, 22) no sentido de acionamento atuação (26), e sendo que o primeiro e o segundo elemento de transmissão (20, 22) são acoplados através de uma guia (27) que é projetada e disposta de modo que seja possível um deslocamento do primeiro e do segundo elemento de transmissão (20, 22) um em relação ao outro, somente na direção de acionamento (26).

2. Dispositivo de aparafusamento, de acordo com a reivindi-cação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de reposição ao estado inicial (25) é projetado como pelo menos uma mola (25).

3. Dispositivo de aparafusamento, de acordo com a reivindi-cação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma mola (25) é projetada como uma mola helicoidal (25) que fica disposta em torno de um elemento de fixação (21) que conecta o primeiro e segundo elementos de transmissão (20, 22) e delimita a distância possível entre o primeiro e segundo elementos de transmissão (20, 22).

4. Dispositivo de aparafusamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de medição de distância (50) compreende um sensor de distância (51) disposto fixamente no local em relação ao primeiro elemento de transmissão (20), o elemento de medição de distância (50) mede uma distância em relação ao segundo elemento de transmissão (22).

5. Dispositivo de aparafusamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de medição de distância (50) apresenta um sensor de distância óptico (51).

6. Dispositivo de aparafusamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo elementos de transmissão (20, 22) são em forma de disco ou cilíndrico, em particular, cilíndrico oco.

7. Dispositivo de aparafusamento, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a guia (27) apresenta pelo menos uma gaiola de esferas (31) disposta paralelamente à direção de acionamento (26) entre os dois elementos de transmissão (20, 22).

8. Dispositivo de aparafusamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de conexão (10) apresenta um amortecedor (32).

9. Dispositivo de aparafusamento, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o amortecedor (32) no fluxo de força fica disposto entre a chave de fenda (45) e um elemento de conexão (15, 215), o que permite uma conexão com o braço robótico (11).

10. Dispositivo de aparafusamento, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o amortecedor (32) apresenta uma guia (39) que é projetada e disposta de modo que não seja possível uma deformação do amortecedor (32) transversalmente à direção de acionamento (26).

11. Dispositivo de aparafusamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o amortecedor (32) fica disposto em relação ao segundo elemento de transmissão (22) em um lado oposto ao primeiro elemento de transmissão (20).

12. Dispositivo de aparafusamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de conexão (10, 210) apresenta uma conexão de troca rápida (15, 215) que é projetada de modo que o elemento de conexão (10) possa ser acoplado a um braço robótico (11) através da conexão de troca rápida (15) sem intervenção manual.

13. Método para aparafusar um parafuso (47) em uma parede (49) com um dispositivo de aparafusamento (5, 205), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, que é conduzido por um braço robótico (11), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de,- acoplar o dispositivo de aparafusamento (5, 205) ao braço robótico (11),- o braço robótico (11) guiando o dispositivo de aparafusamento (5, 205) na direção da parede (49) com uma força de acionamento em uma direção de acionamento (26),- detectar uma variável que é característica da força atuante enquanto o dispositivo de aparafusamento (5, 205) é guiado na direção da parede (49), e- operar o dispositivo de aparafusamento (5, 205) de modo que a dita variável esteja dentro de uma faixa definível.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a dita variável é ajustada a um valor constante.