BR112021004225A2

BR112021004225A2 - coletor de válvulas sem fio

Info

Publication number: BR112021004225A2
Application number: BR112021004225-3A
Authority: BR
Inventors: Tomohiko Aki; Norimasa Ozaki
Original assignee: Smc Corporation
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2021-05-25
Also published as: US20210324964A1; CN112673546B; TWI809187B; WO2020049984A1; US11976743B2; KR20210046802A; CA3116416A1; KR102533338B1; EP3849052A1; MX2021002601A; JP2020043646A; TW202025597A; CA3116416C; CN112673546A; EP3849052A4; JP7033284B2

Abstract

COLETOR DE VÁLVULAS SEM FIO. Este coletor de válvulas sem fio (60) é constituído de modo a ser capaz de comunicação sem fio, e de modo a ter uma pluralidade de válvulas solenoides (56). Este coletor de válvulas sem fio (60) é capaz de se mover por meio de uma unidade móvel (14). Além disso, o coletor de válvulas sem fio (60) compreende uma bateria (76) que pode fornecer energia a uma pluralidade de válvulas solenoides (56), e uma unidade de controle de recepção de energia (78) que está conectada à bateria (76) e que carrega a bateria (76) com energia por meio de transmissão de energia sem fio a partir de uma estação de alimentação (82) do coletor de válvulas sem fio (60).

Description

COLETOR DE VÁLVULAS SEM FIO CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um coletor de válvulas sem fio configurado para ser móvel.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[002] Sistemas robóticos incluem, por exemplo, efetores finais que apertam peças de trabalho. Os efetores finais são munidos de mecanismos para manusear peças de trabalho. Na Publicação de Patente Aberta Japonesa No. 07-019793, por exemplo, um efetor terminal é munido de um bocal (lança) usado para lavar à pressão peças de trabalho. A lança executa lavagem à pressão na base de abertura e fechamento de uma válvula (válvula solenoide).

[003] Embora não revelado na Publicação de Patente Aberta Japonesa No. 07-019793, em um caso de um sistema robótico configurado para executar tarefas específicas (por exemplo, transferir peças de trabalho) pela operação de uma pluralidade de mecanismos correspondentes a uma pluralidade de válvulas solenoides, o efetor terminal é munido de um coletor de válvulas para operar a pluralidade de válvulas solenoides. Por exemplo, o coletor de válvulas faz com que porções de mecanismo operem (por exemplo, apertem peças de trabalho) pela comutação entre fornecimento e descarregamento de fluido pressurizado com base na energização e desenergização das válvulas solenoides.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] Um sistema robótico deste tipo inclui chicotes de fios instalados ao longo dos braços robóticos com a finalidade de fornecer continuamente energia elétrica a um coletor de válvulas sobre um efetor terminal. Contudo, o chicote de fios instalado limita a faixa móvel do robô e pode provocar desvantagens tais como ficar emaranhado em elementos que constituem o robô. Em um caso onde o coletor de válvulas inclui um grande número de válvulas e o efetor terminal é equipado com uma bateria, o tamanho e, portanto, o peso da bateria aumenta uma vez que o coletor de válvulas consome energia considerável.

[005] A presente invenção foi planejada levando em consideração as circunstâncias acima mencionadas, e tem o objetivo de propiciar um coletor de válvulas sem fio que permita movimento estável de uma unidade móvel e operação contínua do coletor, pela transferência de energia sem fio ao coletor de válvulas sem fio.

[006] Para alcançar o objetivo acima descrito, de acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um coletor de válvulas sem fio que inclui uma pluralidade de válvulas solenoides e é configurado para executar comunicações sem fio, em que o coletor de válvulas sem fio é configurado para ser movido por uma unidade móvel, o coletor de válvulas sem fio incluindo uma bateria configurada para armazenar energia elétrica e para fornecer a energia elétrica à pluralidade de válvulas solenoides, e uma peça de recepção de energia conectada à bateria e configurada para carregar a bateria por transferência de energia sem fio a partir de uma estação de alimentação ao coletor de válvulas sem fio.

[007] De acordo com a presente invenção, o coletor de válvulas sem fio inclui a bateria e a peça de recepção de energia e, portanto, a bateria pode ser carregada por transferência de energia sem fio em instantes adequados tais como paradas temporárias do coletor de válvulas sem fio. Isto elimina a necessidade de propiciar a unidade móvel com chicotes de fios para fornecimento de energia elétrica ao coletor de válvulas sem fio através da unidade móvel. Além disso, a capacidade da bateria pode ser reduzida, levando a uma redução no peso e tamanho da bateria. Como resultado, podem ser obtidos movimento estável da unidade móvel e operação contínua do coletor de válvulas sem fio. Em particular, o coletor de válvulas sem fio é frequentemente usado em ambientes com poeira, névoa de óleo e similares espalhados dentro de fábricas. Aplicação da bateria e da peça de recepção de energia reduz exposição da estrutura interna a tais ambientes e, consequentemente, melhora significativamente a resistência à água e poeira. Além disso, a bateria pode ser substituída quando o desempenho se degrada.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DE DESENHOS

[008] A FIG. 1 é um diagrama explicativo que mostra um sistema robótico de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[009] A FIG. 2 é um diagrama explicativo que mostra transferência de energia sem fio executada no sistema robótico.

[010] A FIG. 3A é um diagrama explicativo que mostra um sistema robótico de acordo com uma primeira modificação, e a FIG. 3B é um diagrama explicativo que mostra um sistema robótico de acordo com uma segunda modificação.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADE

[011] Será agora descrita uma modalidade preferida de acordo com a presente invenção com referência aos desenhos anexos.

[012] Como ilustrado na FIG. 1, por exemplo, um sistema robótico 10 de acordo com uma modalidade da presente invenção está instalado em uma fábrica e disposto adjacente a um transportador 12 que transfere uma peça de trabalho W. O sistema robótico 10 aperta e move a peça de trabalho W para colocar a peça de trabalho W sobre o transportador 12 ou retirar a peça de trabalho W do transportador 12 para mover a peça de trabalho W para outro local. O sistema robótico 10 não se limita ao sistema que transfere a peça de trabalho W, mas pode ser aplicado a diversas estruturas configuradas para ser móveis para manusear (transferir, usinar, montar, inspecionar, classificar, empacotar e similares) a peça de trabalho W.

[013] O sistema robótico 10 inclui um robô articulado 16 (doravante também simplesmente referido como “robô 16”) que move a peça de trabalho W e uma unidade de controle 18 (vide FIG. 2) que controla o movimento do robô 16. O robô 16 corresponde a uma unidade móvel 14 da presente invenção. O robô 16 inclui uma base 20 para fixar uma pluralidade de braços 22 montados na base 20, uma pluralidade de porções de junta 24 cada uma conectando a base 20 ou um dos braços 22 a outro braço 22 de modo que o ângulo entre estes possa ser mudado, e um efetor terminal 26 que aperta diretamente a peça de trabalho W. Todo o robô 16 pode ser configurado para ser móvel.

[014] Especificamente, a pluralidade de braços 22 inclui um primeiro braço 30 e um segundo braço 32. O primeiro braço 30 tem um comprimento predeterminado e inclui uma primeira peça terminal 30a conectada a uma peça superior da base 20. O segundo braço 32 inclui uma primeira peça terminal 32a conectada ao primeiro braço 30 e uma segunda peça terminal 32b conectada ao efetor terminal 26. Enquanto o comprimento de extensão do primeiro braço 30 é inalterável, o segundo braço 32 é extensível na direção da extensão. Por exemplo, o segundo braço 32 é de um tipo telescópico que inclui uma pluralidade de corpos tubulares que são telescopicamente combinados juntos, e inclui um cilindro de extensão do braço 34 sobre uma superfície lateral. O cilindro de extensão do braço 34 está conectado à extremidade proximal de um corpo tubular posicionado na primeira peça terminal 32a e à extremidade distal de um corpo tubular posicionado na segunda peça terminal 32b. O cilindro de extensão do braço 34 move um eixo do cilindro para frente e para trás sob o controle da unidade de controle 18, deste modo fazendo o corpo tubular da segunda peça terminal 32b se mover para frente e para trás em relação ao corpo tubular na primeira peça terminal 32a. Como resultado, o segundo braço 32 estende-se e retrai-se.

[015] Por outro lado, a pluralidade de porções de junta 24 inclui uma primeira porção de junta 36 posicionada entre a base 20 e o primeiro braço 30, uma segunda porção de junta 38 posicionada entre o primeiro braço 30 e o segundo braço 32, e uma terceira porção de junta 40 posicionada entre o segundo braço 32 e o efetor terminal 26.

[016] A primeira porção de junta 36 inclui uma peça horizontal de rotação 36a que pode girar o primeiro braço 30 360o horizontalmente (ao longo do plano horizontal) sobre a superfície superior da base 20 e uma peça vertical de rotação 36b que pode girar o primeiro braço 30 verticalmente acima da peça horizontal de rotação 36a. A peça horizontal de rotação 36a e a peça vertical de rotação 36b incluem cada uma um servomotor e similares (não ilustrados) dentro das peças de rotação. Os servomotores são alimentados com energia elétrica sob o controle da unidade de controle 18 para deste modo girarem, com a finalidade de mudarem a orientação horizontal do primeiro braço 30 em relação à base 20 e o ângulo de inclinação em relação à direção horizontal.

[017] A segunda porção de junta 38 inclui uma peça de mecanismo de rolamento 38a que conecta de modo rotativo uma segunda peça terminal 30b do primeiro braço 30 e a primeira peça terminal 32a do segundo braço 32, e um cilindro de rotação de braço 38b conectado à unidade de controle 18 para ser movido para frente e para trás sob o controle da unidade de controle 18. O cilindro de rotação de braço 38b inclui um tubo de cilindro fixado ao primeiro braço 30 e um eixo do cilindro fixado ao segundo braço 32. O eixo do cilindro move-se para frente e para trás em relação ao tubo de cilindro. Isto é, o segundo braço 32 gira ao redor da peça de mecanismo de rolamento 38a de acordo com a extensão e retração do eixo do cilindro, de modo que o ângulo do segundo braço 32 em relação ao primeiro braço 30 é ajustado.

[018] A terceira porção de junta 40 inclui uma peça de mecanismo de suporte rotativo 40a que permite que o efetor terminal 26 penda verticalmente da segunda peça terminal 32b do segundo braço 32 e um cilindro móvel de efetor terminal 40b que é fixado à peça de mecanismo de suporte rotativo 40a e que se estende e retrai verticalmente. A peça de mecanismo de suporte rotativo 40a suporta o cilindro móvel de efetor terminal 40b de modo que o cilindro móvel de efetor terminal 40b é orientado na direção vertical independentemente do ângulo do segundo braço 32. O cilindro móvel de efetor terminal 40b está conectado à unidade de controle 18 e move para frente e para trás o controle da unidade de controle 18 em conjunto com o movimento do efetor terminal 26 apertando a peça de trabalho W ou soltando o aperto.

[019] O efetor terminal 26 inclui um quadro 42 conectado ao segundo braço 32 (terceira porção de junta 40) e uma pluralidade de mecanismos de aperto 44 fixados ao quadro 42. O quadro 42 inclui um quadro externo 42a que tem uma forma retangular quando visto em plano e um quadro intermediário 42b que se estende em uma direção lateral entre os meios das peças longitudinais do quadro externo 42a. O quadro externo 42a é projetado para ter dimensões planas correspondentes à forma da peça de trabalho W a ser transferida. Um eixo do cilindro do cilindro móvel de efetor terminal 40b está fixado à porção central do quadro intermediário 42b (posição do centro de gravidade sobre o plano horizontal do efetor terminal 26).

[020] A pluralidade de mecanismos de aperto 44 é fixada em posições adjacentes a ambas as extremidades das peças longitudinais do quadro externo 42a e em posições centrais das peças laterais do quadro externo 42a. Isto é, o efetor terminal 26 desta modalidade inclui seis mecanismos de aperto 44. Os mecanismos de aperto 44 incluem individualmente um cilindro de pressão de fluido 46 que opera com base no fornecimento e descarga de fluido pressurizado (tal como ar), uma porção de suporte 48 que suporta diretamente a peça de trabalho W, e uma porção de transmissão de movimento 50 que converte a força de movimento do cilindro de pressão de fluido 46 para operar a porção de suporte 48. Os mecanismos de aperto 44 são fixados aos lados externos do quadro externo 42a, por exemplo, aparafusando as porções de transmissão de movimento 50 nas superfícies laterais do quadro externo 42a.

[021] Cada um dos cilindros de pressão de fluido 46 inclui, por exemplo, um pistão e uma haste de pistão (ambos não ilustrados) dentro do furo do cilindro e está conectado aos tubos 52 através dos quais fluido pressurizado é fornecido e descarregado. O cilindro de pressão de fluido 46 avança o pistão e a haste de pistão usando fluido pressurizado fornecido para dentro de uma câmara do furo do cilindro que fica no lado terminal proximal do pistão e retrai o pistão e a haste de pistão usando fluido pressurizado fornecido para dentro de outra câmara daquele que fica no lado terminal distal do pistão. O cilindro de pressão de fluido 46 pode ser um mecanismo ou similar que gira um eixo com base no fornecimento e descarga de fluido pressurizado.

[022] Cada uma das porções de suporte 48 é configurada como um raspador que pode mudar a sua posição entre uma posição retraída onde a porção de suporte 48 se retrai da peça de trabalho W e uma posição de aperto onde a porção de suporte 48 fica debaixo da peça de trabalho W, isto é, no seu lado inferior na direção de gravidade. Cada uma das porções de transmissão de movimento 50 converte a força de movimento da haste de pistão do correspondente cilindro de pressão de fluido 46 gerada no movimento para frente e para trás no movimento do correspondente raspador (movimento entre a posição retraída e a posição de aperto).

[023] O efetor terminal 26 de acordo com esta modalidade inclui uma pluralidade de unidades de válvula 54 que comutam entre fornecimento de fluido pressurizado aos cilindros de pressão de fluido 46 e descarga de fluido pressurizado dos cilindros de pressão de fluido 46. Cada uma das unidades de válvula 54 inclui uma válvula solenoide 56 disposta naquela. Por exemplo, o número de unidades de válvula 54 corresponde ao número (seis) de mecanismos de aperto 44 (cilindros de pressão de fluido 46). As unidades de válvula 54 têm uma forma idêntica, e são dispostas (alinhadas) e montadas sobre uma base de conexão de conectores 58 que permite que as unidades de válvula 54 sejam instaladas juntas. Isto é, um coletor de válvulas sem fio 60 de acordo com esta modalidade inclui a pluralidade de unidades de válvula 54 e a base de conexão de conectores

58. O coletor de válvulas sem fio 60 está posicionado sobre o lado externo (porção lateral) do quadro externo 42a.

[024] Especificamente, as unidades de válvula 54 incluem cada uma um invólucro 62 que acomoda a correspondente válvula solenoide 56, percursos de fluxo (não ilustrados) para fluido pressurizado formado dentro do invólucro 62, e uma porção de comutação de percursos (não ilustrada) disposta dentro do invólucro 62 para comutar os percursos de fluxo de acordo com a operação da válvula solenoide 56. Os invólucros 62 têm uma forma de cassete que é longa na direção vertical e curta na direção da largura.

Cada um dos invólucros 62 está montado sobre uma superfície de montagem da base de conexão de conectores 58, e a superfície de montagem tem uma pluralidade de aberturas (não ilustradas) que se comunica com uma pluralidade de portas formadas na base de conexão de conectores 58.

[025] As unidades de válvula 54 são alimentadas com energia elétrica proveniente da base de conexão de conectores 58, e as unidades de válvula operam as respectivas válvulas solenoides 56 com base no fornecimento de energia. Por exemplo, válvulas solenoides piloto são aplicadas às válvulas solenoides 56. As válvulas solenoides piloto mudam as posições das porções móveis de válvula (não ilustradas) para deste modo moverem carretéis das porções de comutação de percursos, por fornecimento de energia a solenoides (não ilustrados). As porções de comutação de percursos comutam entre saídas (ou entradas) de fluido pressurizado a partir de aberturas predeterminadas, com base no movimento dos carretéis.

[026] Como ilustrado na FIG. 2, a base de conexão de conectores 58 inclui uma base de coletores 64 sobre a qual a pluralidade de unidades de válvula 54 pode ser posicionada e uma unidade de interface serial 66 (doravante referida como “unidade SI 66”) disposta lateralmente na unidade de coletor 64. Além disso, a base de conexão de conectores 58 (unidade SI 66) está conectada a um módulo sem fio 68 que pode executar comunicação sem fio com a unidade de controle 18 do sistema robótico 10.

[027] A base de coletor 64 tem uma forma de trilho que permite que a pluralidade de unidades de válvula 54 seja montada de modo a ficarem alinhadas na direção da largura.

A base de coletor 64 tem portas 70 respectivamente para as unidades de válvula 54. Fluido pressurizado que fluiu através das unidades de válvula 54 sai através das portas 70 ou fluido pressurizado entra nas unidades de válvula 54 através das portas 70. A base de coletor 64 contém na mesma percursos de comunicação (não ilustrados) que conectam as aberturas na pluralidade de unidades de válvula 54 e as portas 70. As portas 70 estão conectadas aos tubos 52 através dos quais flui fluido pressurizado, os tubos 52 estando conectados aos cilindros de pressão de fluido 46.

[028] A unidade SI 66 funciona como um servo que recebe sinais de controle da unidade de controle 18 (mestre) do sistema robótico 10 através do módulo sem fio 68, e executa um processo adequado com base nos sinais de controle. Além disso, a unidade SI 66 está conectada a, por exemplo, sensores (não ilustrados) que detectam o movimento do efetor terminal 26, e envia sinais de detecção a partir dos sensores à unidade de controle 18. A estrutura fixada à base do coletor 64 não é limitada à unidade SI 66. Uma unidade de conector de um tipo adequado de fiação pode ser aplicada à base de conexão de conectores 58.

[029] A unidade SI 66 inclui um alojamento tipo caixa

72. O alojamento 72 é munido de uma pluralidade de conectores e uma unidade de exibição (não ilustrada) nas suas superfícies externas. A pluralidade de conectores inclui, por exemplo, um conector de comunicação conectado ao módulo sem fio 68, um conector de terra conectado à terra, conectores de saída conectados às unidades de válvula 54, e conectores de entrada conectados aos sensores ou similares. Além disso. O alojamento 72 contém naquele um controlador de coletor 74 (doravante simplesmente referido com “controlador 74”) que controla a operação do coletor de válvulas sem fio 60.

[030] O controlador 74 recebe um comando operacional (sinal de controle) para cada uma das unidades de válvula 54 a partir da unidade de controle 18 por meio do módulo sem fio 68 e em seguida fornece energia elétrica às unidades de válvula 54 correspondentes aos comandos operacionais em instantes apropriados. A pluralidade de unidades de válvula 54 energiza as bobinas das válvulas solenoides 56 quando é fornecida energia a partir do controlador 74 e desenergiza as bobinas das válvulas solenoides 56 quando não é fornecida energia a partir do controlador 74.

[031] Além disso, o alojamento 72 da unidade SI 66 contém naquele uma bateria 76 que fornece energia elétrica às unidades de válvula 54, uma peça de controle de recepção de energia 78 (peça de recepção de energia) que carrega a bateria 76 por transferência de energia sem fio, e um circuito de estabilização de energia 80 posicionado entre a peça de controle de recepção de energia 78 e a bateria 76.

[032] A bateria 76 pode ser selecionada conforme apropriado levando em consideração a capacidade, tamanho, peso e similares. O controlador 74 é um computador que inclui um processador, memória, e uma interface de entrada/saída, e opera com base no fornecimento de energia da bateria 76 para executar processamento adequado. Por exemplo, o controlador 74 fornece energia da bateria 76 a válvulas solenoides predeterminadas 56 com base nos comandos operacionais da unidade de controle 18. Além disso, o controlador 74 pode ter a função de monitorar o estado de carga (SOC) da bateria 76 e enviar informação referente ao SOC à unidade de controle 18.

[033] A peça de controle de recepção de energia 78 recebe energia elétrica de fora do coletor de válvulas sem fio 60 (uma peça de alimentação 88 de uma estação de alimentação 82 descrita abaixo) para deste modo carregar a bateria 76. O método da transferência de energia sem fio não é limitado em particular e pode incluir acoplamento de campo magnético, acoplamento de campo elétrico, método de onda evanescente, transferência de energia a laser, transferência de energia de micro-ondas e transferência de energia ultrassônica. A peça de controle de recepção de energia 78 pode ter uma estrutura de acordo com o método. Por exemplo, em um caso de acoplamento de campo magnético (método de ressonância magnética), a peça de controle de recepção de energia 78 é configurada como uma bobina de recepção de energia com uma forma predeterminada, e fornece a bateria 76 com força eletromotiva gerada por indução eletromagnética por meio do circuito de estabilização de energia 80. O circuito de estabilização de energia 80 pode ter a função de comutação entre descarregar eletricidade (fornecimento de energia) da bateria 76 às válvulas solenoides 56 e carregar a bateria 76 a partir da peça de controle de recepção de energia 78.

[034] Dentro do alojamento 72, a peça de controle de recepção de energia 78 está posicionada adjacente a uma superfície lateral do alojamento oposta a uma sua superfície lateral onde a pluralidade de unidades de válvula 54 está posicionada. A peça de controle de recepção de energia 78 está posicionada suficientemente próxima à superfície lateral do alojamento 72 de modo que a distância da peça de alimentação 88 seja tão curta quanto possível durante transferência de energia sem fio.

[035] Além disso, o sistema robótico 10 inclui a estação de alimentação 82 que transfere sem fio energia elétrica ao coletor de válvulas sem fio acima mencionado

60. A estação de alimentação 82 inclui uma porção de base 84 que tem uma superfície superior 84a a uma altura predeterminada, e uma porção saliente 86 posicionada em uma posição predeterminada na superfície superior 84a. A estação de alimentação 82 também inclui, dentro da porção saliente 86, a peça de alimentação 88 que transfere sem fio energia elétrica à peça de controle de recepção de energia 78, e também inclui um controlador de estação 89 que controla a peça de alimentação 88. O controlador de estação 89 está conectado à unidade de controle 18.

[036] A estação de alimentação 82 está posicionada na posição de origem do efetor terminal 26 do robô 16. Por exemplo, a estação de alimentação 82 está posicionada em uma posição através do robô 16 a partir do transportador

12. Quando o efetor terminal 26 retorna (se move) para a posição de origem, o sistema robótico 10 pode colocar o efetor terminal 26 sobre a superfície superior 84a da porção de base 84, ou pode manter o efetor terminal 26 acima da superfície 84a a uma distância daquela. Além disso, o sistema robótico 10 pode colocar o efetor terminal 26 que retornou à posição de origem em um estado temporariamente fixo (definido), ou pode manter o efetor terminal 26 em um estado livre na posição de origem.

[037] A porção saliente 86 está posicionada em uma posição na qual a peça de controle de recepção de energia 78 no coletor de válvulas sem fio 60 se encontra face-a- face com a peça de alimentação 88 no momento em que o efetor terminal 26 retornou (se moveu) para a posição de origem. A peça de alimentação 88 pode ter qualquer estrutura conforme apropriado de acordo com o método de transferência de energia sem fio (isto é, uma estrutura correspondente à peça de controle de recepção de energia 78). Por exemplo, no caso de acoplamento de campo magnético (método de ressonância magnética), a peça de alimentação 88 é configurada como uma bobina de transmissão de energia.

[038] A estação de alimentação 82 está conectada a uma fonte de energia AC (corrente alternada) externa 90, e um conversor AC para DC (corrente contínua) 92 e similar está posicionado entre a fonte de energia AC e a peça de alimentação 88. Além disso, em um caso onde a peça de alimentação 88 da estação de alimentação 82 é configurada como uma bobina de transmissão, um oscilador de alta frequência, um resistor, um capacitor ressonante e similares (não ilustrados) estão posicionados a montante da peça de alimentação 88.

[039] Retornando à FIG. 2, a unidade de controle 18 do sistema robótico 10 é configurada como um computador que inclui um processador, memória, uma interface de entrada/saída e um módulo sem fio (não ilustrados). A unidade de controle 18 controla ambos o movimento do robô 16 e o movimento do efetor terminal 26 para deste modo transferir a peça de trabalho W. Para controlar o efetor terminal 26, a unidade de controle 18 envia comandos operacionais ao coletor de válvulas sem fio 60 através de comunicação sem fio por meio do módulo sem fio, para deste modo operar as válvulas solenoides 56. A pluralidade de mecanismos de aperto 44 opera com base na operação das unidades de válvula conectadas 54 (válvulas solenoides 56).

[040] Além disso, a unidade de controle 18 controla o movimento do robô 16 para deste modo mover o efetor terminal 26 (coletor de válvulas sem fio 60) entre uma posição de manuseio da peça de trabalho W e a posição de origem. A posição de manuseio da peça de trabalho W inclui, por exemplo, uma posição onde o efetor terminal 26 aperta a peça de trabalho W em um local onde a peça de trabalho W está empilhada (uma posição de coleta da peça de trabalho W; não ilustrada) e uma posição para a qual a peça de trabalho W apertada é movida e na qual a peça de trabalho W é liberada do aperto (uma posição de colocação da peça de trabalho W). Nesta modalidade, a posição de colocação está localizada no transportador 12. Isto é, a posição de manuseio da peça de trabalho W corresponde a uma área na qual o robô 16 transfere a peça de trabalho W.

[041] Por outro lado, a posição de origem corresponde a uma posição onde a estação de alimentação 82 está instalada. Quando o efetor terminal 26 (coletor de válvulas sem fio 60) se move para a posição de origem, o sistema robótico 10 transfere sem fio energia elétrica da peça de alimentação 88 colocada na posição de origem para a peça de controle de recepção de energia 78 do coletor de válvulas sem fio 60.

[042] O coletor de válvulas sem fio 60 de acordo com esta modalidade é basicamente configurado como acima. Em seguida, serão descritas as suas operações.

[043] O sistema robótico 10 opera o robô 16 com base no controle da unidade de controle 18 para deste modo apertar a peça de trabalho W usando o efetor terminal 26 e para mover a peça de trabalho apertada W. A peça de trabalho W é transferida da posição de coleta para o transportador 12 (posição de colocação) na FIG. 1.

[044] Para transferir a peça de trabalho W, a unidade de controle 18 emite comandos operacionais ao coletor de válvulas sem fio 60 mantido pelo efetor terminal 26. Em instantes apropriados. O coletor de válvulas sem fio 60 fornece energia elétrica da bateria 76 à pluralidade de unidades de válvula (predeterminadas) 54 com base nos comandos operacionais. Neste momento, os mecanismos de aperto 44 colocam as respectivas porções de suporte 48 nas posições retraídas em um estado onde as válvulas solenoides 56 das unidades de válvula 54 não estão energizadas. Quando as válvulas solenoides 56 são energizadas, os mecanismos de aperto 44 movem as respectivas porções de suporte 48 para as posições de aperto, e então apertam a peça de trabalho W. Em um estado onde a peça de trabalho W é apertada, o coletor de válvulas sem fio 60 move as porções de suporte 48 das posições de aperto para as posições retraídas, e em seguida libera o aperto sobre a peça de trabalho W cortando a alimentação de energia para as unidades de válvula 54.

[045] O sistema robótico 10 carrega regularmente a bateria 76 do coletor de válvulas sem fio 60 sob o controle da unidade de controle 18. Por exemplo, quando a transferência da peça de trabalho W é temporariamente parada (ou sempre que a peça de trabalho W é transferida),

a unidade de controle 18 opera o robô 16 para mover o efetor terminal 26 para a estação de alimentação 82 (posição de origem).

[046] A unidade de controle 18 monitora a posição coordenada do efetor terminal 26 (coletor de válvulas sem fio 60), e calcula a rota de percurso do efetor terminal 26 usando a posição coordenada monitorada e a posição de origem dadas antecipadamente, quando o efetor terminal 26 se move para a posição de origem. O robô 16 é operado ao longo da rota de percurso, pelo que a peça de controle de recepção de energia 78 se move para mais perto da peça de alimentação 88 e em seguida fica face-a-face com a peça de alimentação 88.

[047] Quando a peça de controle de recepção de energia 78 está voltada para a peça de alimentação 88 como resultado do efetor terminal 26 retornar à posição de origem como ilustrado na FIG. 2, o sistema robótico 10 transfere sem fio energia elétrica da peça de alimentação 88 à peça de controle de recepção de energia 78. Por exemplo, o controlador de estação 89 ou a unidade de controle 18 determina se a peça de controle de recepção de energia 78 fica face-a-face com a peça de alimentação 88, baseado na detecção do campo magnético na peça de alimentação 88. A bateria 76 no coletor de válvulas sem fio 60, que ficou em um nível baixo devido à descarga elétrica para as válvulas solenoides 56, é carregada deste modo.

[048] O sistema robótico 10 pode ser configurado para, por exemplo, enviar sem fio o SOC da bateria 76 do coletor de válvulas sem fio 60 à unidade de controle 18 em uma base constante. Isto permite que a unidade de controle 18 pare o fornecimento de energia da peça de alimentação 88 à bateria 76 quando a bateria 76 está quase totalmente carregada (isto é, maior que ou igual a um limite de interrupção). Além disso, a unidade de controle 18 pode ser configurada para interromper o processo e em seguida mover o efetor terminal 26 para a posição de origem quando o SOC é baixo (isto é, menor que ou igual a um limite de solicitação de carga).

[049] A presente invenção não é limitada em particular à modalidade descrita acima, e diversas modificações podem ser feitas naquela sem divergir do âmbito da presente invenção. Por exemplo, a posição de fixação do coletor de válvulas sem fio 60 em relação ao efetor terminal 26 não é limitada em particular. Por exemplo, o coletor de válvulas sem fio 60 pode estar posicionado em uma peça central do quadro 42, e a peça de controle de recepção de energia 78 pode estar posicionada sobre a superfície lateral inferior do alojamento 72. Neste caso, no sistema robótico 10, a peça de alimentação 88 pode estar posicionada dentro da superfície superior 84a da estação de alimentação 82, de modo que possa ser executada transferência de energia sem fio em um estado em que a peça de controle de recepção de energia 78 está voltada para a peça de alimentação 88 verticalmente.

[050] Além disso, o coletor de válvulas sem fio 60 pode ser configurado para incluir, como uma peça estendida, uma peça de processamento de sinal de entrada 100 configurada para receber entrada de sensores (não ilustrados) que detectam as posições de atuadores de fluido tais como os cilindros de pressão de fluido 46 (ou incluindo outros atuadores de fluido). A peça de processamento de sinal de entrada 100 inclui naquela uma pluralidade de conectores 100a conectáveis aos sensores e um circuito que processa a entrada proveniente dos sensores. O controlador 74 pode reconhecer os estados dos cilindros de pressão de fluido 46, baseado adequadamente na entrada proveniente dos sensores.

[051] Além disso, objetos aos quais o coletor de válvulas sem fio 60 é fixado não são limitados ao robô 16. Por exemplo, um sistema robótico 10A de acordo com uma primeira modificação ilustrada na FIG. 3A inclui, como a unidade móvel 14, um disco 94 que pode ser girado por uma fonte de acionamento (não ilustrada) na direção circunferencial. O disco 94 inclui, em uma sua posição predeterminada, uma porção de mecanismo 94a que manuseia (por exemplo, transfere) a peça de trabalho W. Por outro lado, o coletor de válvulas sem fio 60 está fixado à superfície inferior (ou à superfície superior) do disco 94 em uma posição circunferencial predeterminada, e move-se em um modo integrado com o disco 94 quando o disco 94 gira.

[052] Além disso, o coletor de válvulas sem fio 60 inclui a peça de controle de recepção de energia 78 sobre uma sua superfície (superfície inferior na FIG. 3A) oposta a uma superfície de fixação do coletor de válvulas sem fio 60 que está fixado ao disco 94. A peça de controle de recepção de energia 78 é configurada para estar voltada para a peça de alimentação 88 da estação de alimentação 82 quando o disco 94 está em uma posição angular predeterminada (posição de origem). Com esta estrutura, a bateria 76 no coletor de válvulas sem fio 60 é carregada pela transferência de energia sem fio na posição de origem.

[053] Além disso, por exemplo, um sistema robótico 10B de acordo com uma segunda modificação ilustrada na FIG. 3B inclui, como a unidade móvel 14, um trilho 96 e um controle deslizante 98 que pode mover-se em vaivém linearmente por uma fonte de acionamento (não ilustrada). O controle deslizante 98 inclui uma porção de mecanismo 98a que manuseia (por exemplo, transfere) a peça de trabalho W. Também neste caso, o coletor de válvulas sem fio 60 é fixado à superfície inferior ou similar do controle deslizante 98 e move-se em um modo integrado com o controle deslizante 98. Quando o controle deslizante 98 retorna à posição de origem, o coletor de válvulas sem fio 60 está voltado para a peça de alimentação 88 da estação de alimentação 82, e deste modo a bateria 76 é carregada.

[054] O âmbito e efeitos técnicos que podem ser compreendidos a partir da modalidade acima descrita serão descritos abaixo.

[055] O coletor de válvulas sem fio 60 inclui a bateria 76 e a peça de controle de recepção de energia 78 e, portanto, a bateria 76 pode ser carregada por transferência de energia sem fio em instantes apropriados tais como paradas temporárias do coletor de válvulas sem fio 60. Isto elimina a necessidade de propiciar a unidade móvel 14 com chicotes de fios para fornecer energia elétrica ao coletor de válvulas sem fio 60 através da unidade móvel 14. Além disso, a capacidade da bateria 76 pode ser reduzida, levando a uma redução no peso e tamanho da bateria 76. Como resultado, podem ser alcançados movimento estável da unidade móvel 14 e operação contínua do coletor de válvulas sem fio 60. Em particular, o coletor de válvulas sem fio 60 é frequentemente usado em ambientes onde poeira, névoa de óleo e similares estão espalhados dentro de fábricas. Aplicação da bateria 76 e da peça de controle de recepção de energia 78 reduz exposição da estrutura interna a tais ambientes e, consequentemente, melhora significativamente a resistência à água e poeira. Além disso, a bateria 76 pode ser substituída quando o desempenho se degrada.

[056] A unidade móvel 14 é o robô 16 que inclui o efetor terminal 26, e o coletor de válvulas sem fio 60 está fixado à porção lateral do efetor terminal 26. Portanto, o coletor de válvulas sem fio 60 é menos afetado pelo efetor terminal 26 quando o efetor terminal 26 se move para transferência de energia sem fio da peça de alimentação externa 88 para a peça de controle de recepção de energia

78. Por exemplo, a peça de controle de recepção de energia 78 pode estar posicionada suficientemente próxima da peça de alimentação 88 para deste modo aumentar a eficiência de carregamento.

[057] A unidade de controle 18 é propiciada de modo que controle o movimento da unidade móvel 14 (robô 16) para mover o coletor de válvulas sem fio 60 pelo menos entre a posição de origem e a posição de manuseio da peça de trabalho W. Quando o coletor de válvulas sem fio 60 se move para a posição de origem, é executada a transferência de energia sem fio da peça de alimentação 88 posicionada na posição de origem para a peça de controle de recepção de energia 78. Deste modo, o movimento do coletor de válvulas sem fio 60 para a posição de origem aciona a transferência de energia sem fio da peça de alimentação 88 para a peça de controle de recepção de energia 78, deste modo facilitando carregamento da bateria 76.

[058] A peça de controle de recepção de energia 78 é acomodada dentro do alojamento 72 posicionado em uma extremidade de uma fileira da pluralidade de válvulas solenoides 56, e está posicionada em uma posição adjacente a uma superfície lateral do alojamento oposta a uma sua superfície lateral onde as válvulas solenoides 56 estão posicionadas. Deste modo, a peça de controle de recepção de energia 78 está posicionada dentro do alojamento 72 na posição adjacente à superfície lateral oposta ao local onde as válvulas solenoides 56 estão posicionadas. Isto permite que o coletor de válvulas sem fio 60 seja posicionado suficientemente próximo da peça de alimentação 88 durante transferência de energia sem fio.

[059] Além disso, o coletor de válvulas sem fio 60 é configurado para incluir, como uma peça estendida, a peça de processamento de sinal de entrada configurada para receber entrada dos sensores que detectam as posições dos atuadores de fluido. Deste modo, o coletor de válvulas sem fio 60 pode implementar controles tais como reconhecimento das posições doa atuadores de fluido tais como os cilindros de pressão de fluido 46 para deste modo comutar a operação das válvulas solenoides 56 e modificar a unidade de controle 18 do estado.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Coletor de válvulas sem fio (60), caracterizado pelo fato de que inclui uma pluralidade de válvulas solenoides (56) e é configurado para executar comunicações sem fio, em que o coletor de válvulas sem fio é configurado para ser movido por uma unidade móvel (14), o coletor de válvulas sem fio compreendendo: uma bateria (76) configurada para armazenar energia elétrica e para fornecer a energia elétrica à pluralidade de válvulas solenoides; e uma peça de recepção de energia (78) conectada à bateria e configurada para carregar a bateria por transferência de energia sem fio a partir de uma estação de alimentação (82) ao coletor de válvulas sem fio.

2. Coletor de válvulas sem fio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a unidade móvel é um robô (16) que inclui um efetor terminal (26); e o coletor de válvulas sem fio está fixado a uma porção lateral do efetor terminal.

3. Coletor de válvulas sem fio de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que: é fornecida uma unidade de controle (18), a unidade de controle sendo configurada para controlar o movimento da unidade móvel de modo que o coletor de válvulas sem fio se mova pelo menos entre uma posição de origem e uma posição de manuseio de uma peça de trabalho; e a transferência de energia sem fio de uma peça de alimentação (88) posicionada na posição de origem para a peça de recepção de energia é executada quando o coletor de válvulas sem fio se move para a posição de origem.

4. Coletor de válvulas sem fio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a peça de recepção de energia é acomodada dentro de um alojamento (72) posicionado em uma extremidade de uma fileira da pluralidade de válvulas solenoides, e está posicionada em uma posição adjacente a uma superfície lateral do alojamento oposta a uma sua superfície lateral onde as válvulas solenoides estão posicionadas.

5. Coletor de válvulas sem fio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o coletor de válvulas sem fio é configurado para incluir, como uma peça estendida, uma peça de processamento de sinal de entrada (100) configurada para receber entrada de um sensor que detecta uma posição de um atuador de fluido.