ES2198349T3 - Cadena de alimentacion de energia. - Google Patents
Cadena de alimentacion de energia.Info
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Abstract
Cadena de alimentación de energía (4) para guiar cables y mangueras entre un punto de conexión estacionario y uno móvil o entre dos puntos de conexión móviles relativamente uno con respecto a otro, en particular como guía de mangueras y/o de cables para el abastecimiento externo de instalaciones de aplicación en brazos de robot con varios grados de libertad de giro y/o de basculamiento, con un cierto número de eslabones de cadena (5) unidos articulados unos con otros, que forman un espacio de alojamiento para los cables y/o las mangueras, caracterizada porque está prevista al menos una varilla elástica (11), la cual se extiende en la dirección longitudinal de la cadena de alimentación de energía en su espacio de alojamiento y la cual en caso de alabeo de los eslabones de cadena (5) unos con respecto a otros produce fuerzas antagonistas, que provocan un movimiento de la cadena de alimentación de energía (4) a una posición distendida.
Description
Cadena de alimentación de energía.
El invento se refiere a una cadena de
alimentación de energía para guiar cables y mangueras entre un punto
de conexión estacionario y uno móvil o entre dos puntos de conexión
móviles relativamente uno con respecto a otro, en particular como
guía de mangueras y/o de cables para el abastecimiento externo de
instalaciones de aplicación en brazos de robot con varios grados de
libertad de giro y/o de basculamiento, con un cierto número de
eslabones de cadena unidos articulados unos con otros, que forman un
espacio de alojamiento para los cables y/o mangueras.
Para guiar mangueras y/o cables para conducción
de energía en forma de corriente, agua, aire comprimido o líquido
hidráulico para el abastecimiento externo de instalaciones de
aplicación en brazos de robot encuentran hasta ahora aplicación
mangueras de poliuretano onduladas y flexibles diferentemente
equipadas. Por instalaciones de aplicación deben entenderse por
ejemplo brazos de agarre, pinzas para electrodos de soldadura,
pistolas de pintar o similares, que están previstas en los extremos
apartados de los brazos de robot. En tales instalaciones de
aplicación las mangueras de abastecimiento y conducciones de
abastecimiento se sujetan y guían por fuera de los espacios huecos
formados por los brazos de robot. Puesto que los brazos de robot
presentan como es sabido una multiplicidad de grados de libertad de
giro y/o de basculamiento, las guías para las conducciones de
abastecimiento, es decir, las mangueras de guía onduladas, deben
poder efectuar en seguimiento una multiplicidad de movimientos de
basculamiento y de torsión. Los radios de curvatura de las mangueras
de guía deben estar diseñados de manera que puedan ser compensadas
las variaciones de longitud entre la instalación de aplicación
prevista en el extremo apartado del brazo de robot y un punto de
conexión, por ejemplo en la base del brazo de robot. Los radios de
la guía de cable o de manguera colocada en el brazo de robot en
forma de una manguera de PU o de un tubo de PU flexible deben
elegirse de manera que por sí mismos formen un almacén o una reserva
para las variaciones de longitud y formen así una compensación de
longitud entre la instalación de aplicación y el punto de conexión.
En el caso de la distancia más corta entre la instalación de
aplicación y el punto de conexión, en la cual resulta la máxima
reserva de longitud, los excesivos radios de las mangueras de guía
tienden a combarse. Un combado semejante de las mangueras de guía
debería evitarse en lo máximo posible, puesto que la reserva de
manguera que cuelga hacia abajo puede afectar a la libertad de
movimiento del brazo de robot. Para impedir esto es conocido
disponer las secciones de la manguera de guía que configuran los
radios en muelles espirales o espiras elásticas, que proporcionan al
radio en cuestión una cierta rigidez que contrarresta el combado.
También es conocido sujetar la manguera de guía en manguitos de guía
fijados sobre soportes elásticos. Estos soportes elásticos
contrarrestan asimismo un combado de la manguera en el respectivo
radio de curvatura.
Ambas variantes anteriormente descritas para
estabilizar los radios de las mangueras de guía tienen el
inconveniente de que, a medida de la solicitación a flexión y
torsión de la manguera de guía, ésta en la zona estabilizada se
desvía de forma totalmente incontrolada en la dirección de la menor
resistencia a flexión o torsión. De ello resultan solicitaciones
totalmente incontroladas de la manguera de guía. Además se producen
eventualmente resistencias al movimiento, que reaccionan contra las
direcciones de movimiento predeterminadas del brazo de robot.
Finalmente el empleo de mangueras de guía tiene
el inconveniente de que pueden ser sobrepasados su máxima
solicitación a flexión o su máximo radio de flexión con respecto a
las conducciones de abastecimiento que contienen. Especialmente en
caso de abombamientos o desviaciones incontroladas de las mangueras
de guía en las zonas de sus radios estabilizados pueden producirse
cargas de pandeo inadmisibles tanto de las mangueras de guía como de
sus elementos interiores.
Una cadena de alimentación de energía del género
mencionado al principio es conocida por ejemplo por el documento DE
197 52 377 A1. La cadena de remolque allí descrita comprende una
multiplicidad de eslabones de cadena articulados basculantes unos
con otros, que presentan cada uno un espacio interior que se
desarrolla en la dirección longitudinal de la cadena. A través de
este espacio interior se guían conducciones a lo largo de la
longitud total de la cadena de remolque. Para anular el juego que se
produce en las articulaciones individuales se inserta en el espacio
interior un elemento de tracción, que se encuentra permanentemente
bajo tensión por tracción. De esa manera debe prolongarse la
duración de las conducciones eléctricas dispuestas en la cadena de
remolque.
Sirve por lo tanto de base al invento el problema
de facilitar una solución sencilla desde el punto de vista
constructivo para estabilizar radios de flexión de guías de cables
y/o de mangueras, con la cual se eviten en su mayor parte los
inconvenientes anteriormente descritos. Sirve además de base al
invento el problema de proporcionar una guía de mangueras y/o de
cables para el abastecimiento externo de instalaciones de aplicación
en brazos de robot con varios grados de libertad de giro y/o de
basculamiento, la cual evite los inconvenientes anteriormente
descritos.
El problema es solucionado según el invento
mediante una cadena de alimentación de energía para guiar cables,
mangueras o conductores similares entre un punto de conexión
estacionario y uno móvil o entre dos puntos de conexión móviles
relativamente uno con respecto a otro, en particular como guía de
mangueras y/o de cables para el abastecimiento externo de
instalaciones de aplicación en brazos de robot con varios grados de
libertad de giro y/o de basculamiento, con un cierto número de
eslabones de cadena unidos articulados unos con otros, que forman un
espacio de alojamiento para los cables y/o mangueras, estando
prevista al menos una varilla elástica sobre su eje longitudinal, la
cual se extiende en la dirección longitudinal de la cadena de
alimentación de energía en su espacio de alojamiento y la cual en
caso de alabeo de los eslabones de la cadena unos con respecto a
otros produce fuerzas antagonistas que se oponen al alabeo.
El empleo de una cadena de alimentación de
energía semejante como guía de los cables y/o mangueras tiene la
ventaja de que estos últimos están protegidos de forma óptima contra
solicitación excesiva por pandeo o flexión o solicitación por
torsión. Mediante topes adecuados de limitación de basculamiento de
los eslabones de cadena puede ser evitado de forma fiable que se
sobrepase el radio de flexión máximo admisible de los cables y/o
mangueras. Además la estabilización de los radios de basculamiento o
de flexión dispuesta en el espacio interior de la cadena tiene la
ventaja de que es posible una sustitución de la guía para las
mangueras y cables sin manipulación ni desmontaje de dispositivos de
estabilización instalados exteriormente en el brazo del robot.
Preferentemente al menos en lo referente a
algunos eslabones de cadena, en la curvatura de la cadena de
alimentación de energía la varilla está dispuesta desplazable en
dirección longitudinal, de manera que mediante la varilla que
configura el elemento de estabilización es posible de forma sencilla
la generación sin impedimento de radios de basculamiento o de
curvatura cualesquiera. Con la flexión en aumento la varilla genera
fuerzas antagonistas, que deben provocar un movimiento de la cadena
de alimentación de energía a una posición distendida.
Para contrarrestar movimientos incontrolados de
desviación de la cadena de alimentación de energía durante la
introducción de movimientos de basculamiento, están previstas
preferentemente dos varillas de fibra de vidrio, que se extienden al
menos sobre una longitud parcial de la cadena de alimentación de
energía. Estas varillas se extienden preferentemente sólo en la zona
de los radios a estabilizar, siendo regulable de manera ventajosa
mediante la longitud de las varillas la sección de la cadena de
alimentación de energía a estabilizar. El empleo de dos varillas
tiene la ventaja de que las fuerzas antagonistas pueden ser
introducidas simétricamente en la cadena de alimentación de energía,
por lo que se impiden asimismo movimientos incontrolados de
desviación de la cadena de alimentación de energía. En general ya
una cadena de alimentación de energía relativamente rígida en
comparación con una manguera de poliuretano contrarresta un
movimiento incontrolado de desviación por razón de las fuerzas
elásticas introducidas en ella.
Convenientemente las varillas están dispuestas
cada una en una manguera de guía, de manera que es posible un
movimiento de deslizamiento o un movimiento relativo de las varillas
en caso de flexión de la cadena de alimentación de energía con
relación a una parte del radio de flexión sin impedimento debido a
rozamiento o volteo en el espacio interior de la cadena de
alimentación de energía.
Preferentemente las varillas están fijadas en un
solo lado por fuera de la cadena de alimentación de energía o en una
parte extrema de sujeción de la cadena, por ejemplo por medio de
abrazaderas de sujeción conocidas.
Las mangueras de guía se extienden
convenientemente de forma ininterrumpida entre los puntos de
conexión de la cadena de alimentación de energía.
De esta manera las varillas son fácilmente
sustituibles y pueden ser sustituidas por otras varillas de
diferentes espesores con diferentes fuerzas antagonistas. La
longitud efectiva de la suspensión elástica formada por las varillas
puede regularse fácilmente mediante extracción de las varillas.
Finalmente las varillas también son intercambiables sin que la
cadena de alimentación de energía o los cables y mangueras guiados
en ésta tengan que ser desmontados en los puntos de conexión.
Según una forma de realización particularmente
preferida de la cadena de alimentación de energía prevista según el
invento varios eslabones de cadena adyacentes unos a otros al menos
por secciones poseen dos grados de libertad de basculamiento unos
con respecto a otros, cuyos ejes de basculamiento están alineados
desplazados preferentemente 90º uno con respecto a otro, y los
eslabones de cadena presentan al menos en la zona ocupada por las
varillas sólo un grado de libertad de basculamiento unos con
respecto a otros cada uno en la misma dirección, de modo que también
de esta manera se impide una desviación inadmisible e incontrolada
en una dirección imprevisible de la cadena de alimentación de
energía en el respectivo radio de flexión.
Cadenas de alimentación de energía de esta clase
son conocidas por ejemplo por el documento DE 43 02 757 C1, al cual
se hace aquí referencia.
Una cadena de alimentación de energía semejante
tiene por secciones en lo referente al giro de varios elementos o
eslabones de cadena adyacentes unos a otros dos grados de libertad,
estando dispuesto cada segundo elemento girado 90º sobre el eje
longitudinal de la guía de cables así formada, de manera que tres
elementos están unidos entre sí en forma de semicardan y la cadena
de alimentación de energía recibe en conjunto por secciones tres
grados de libertad de basculamiento o grados de libertad de giro.
Una cadena de alimentación de energía semejante es particularmente
apropiada para efectuar en seguimiento los movimientos realizados
por un brazo de robot, en lo cual, de manera ventajosa, en la zona
de los radios de la cadena de alimentación de energía a estabilizar
naturalmente sólo está previsto un grado de libertad de
basculamiento de los eslabones de cadena unos con respecto a
otros.
Convenientemente los eslabones de cadena están
configurados respectivamente como elementos con un contorno exterior
cerrado y una superficie exterior cerrada, de manera que éstos
forman un conducto cerrado en el más amplio grado como espacio de
alojamiento para mangueras y/o cables.
La cadena de alimentación de energía según la
forma de realización preferida se forma mediante eslabones de cadena
de material plástico termoplástico.
El invento es explicado a continuación con ayuda
de un ejemplo de realización representado en los dibujos.
Muestran:
La Figura 1 una representación de un brazo de
robot, en la que es visible esquemáticamente el desarrollo o la
disposición de la guía de las mangueras y/o de los cables para el
abastecimiento de una instalación de aplicación no representada,
la Figura 2 una sección de la cadena de
alimentación de energía según el invento, compuesta por seis
elementos individuales,
la Figura 3 una sección de la cadena de
alimentación de energía de la Figura 2, que está girada 90º,
la Figura 4 una sección de una cadena de
alimentación de energía, cuyos eslabones de cadena sólo tienen un
grado de libertad de basculamiento unos con respecto a otros,
la Figura 5 la vista frontal de una cadena de
alimentación de energía equipada con mangueras y cables, que
contiene las varillas elásticas previstas según el invento, y que
está vista precisamente desde un punto de conexión y
la Figura 6 una vista en corte lateral de la
cadena de alimentación de energía según el invento, y precisamente
desde el punto de conexión designado con A en la Figura 1 hasta el
radio designado con R en la Figura 1.
El robot 1 representado en la Figura 1 tiene una
base 2 provista de una unidad de accionamiento no designada en
detalle con brazos basculantes 3a, 3b, 3c, 3d, 3e fijados a la base,
estando guiados los cables y mangueras para una instalación de
aplicación no representada, por ejemplo unas pinzas para electrodos
de soldadura o similar, a lo largo de los brazos basculantes 3a, 3b,
3c, 3d, 3e desde un punto de conexión inferior A hasta un punto de
conexión superior B en una cadena de alimentación de energía 4 móvil
en conjunto con tres grados de libertad.
La cadena de alimentación de energía 4 está
fijada en el punto de conexión superior B giratoria sobre su eje
longitudinal y es alojada desplazable longitudinalmente en el brazo
basculante 3b por un manguito 14.
La cadena de alimentación de energía 4 está
representada en detalle en las Figuras 2, 3 y 4, siendo configurada
ésta por una multiplicidad de elementos individuales rectangulares o
cuadrados como eslabones de cadena 5. Cada eslabón de cadena
encierra un espacio hueco 6 previsto para el alojamiento de cables
y/o de mangueras. Los eslabones de cadena 5 presentan en sus
superficies exteriores cada uno dos bulones 7 y dos agujeros 8,
definiendo los agujeros 8 de un eslabón de cadena 5 un primer eje de
articulación 9 y los bulones 7 del mismo eslabón de cadena un
segundo eje de articulación 10. Los agujeros 8 y los bulones 7 están
dispuestos respectivamente sobre superficies laterales opuestas de
los eslabones de cadena 5, de manera que los dos ejes de
articulación 9 y 10 están dispuestos perpendiculares uno con
respecto a otro y perpendiculares al eje longitudinal de la cadena
de alimentación de energía 4. Los agujeros 8 están configurados
ajustados a los bulones 7, de manera que los eslabones de cadena
individuales 5 de material plástico termoplástico se pueden insertar
unos con otros formando un conducto cerrado en el más amplio
grado.
Los eslabones de cadena 5 de las secciones de la
cadena de alimentación de energía 4 representadas en las Figuras 2 y
3 poseen así dos grados de libertad de basculamiento unos con
respecto a otros. En el caso de la sección de la cadena de
alimentación de energía 4 representada en la Figura 4 los eslabones
de cadena 5 tienen otra configuración. Los bulones 7 y agujeros 8 de
un eslabón de cadena 5 tienen una alineación tal que los eslabones
de cadena 5 presentan unos con respecto a otros sólo un grado de
libertad de giro, estando previsto respectivamente en un lado de un
eslabón de cadena 5 tanto un agujero 8 como un bulón 7.
En la zona del radio de la cadena de alimentación
de energía 4 designada con R en la Figura 1 los eslabones de cadena
5 poseen unos con respecto a otros sólo un grado de libertad de
basculamiento cada uno en la misma dirección, como está ilustrado en
la Figura 4; en las restantes secciones los eslabones de cadena
están configurados como se muestra en las Figuras 2 y 3.
En la Figura 6 está representada en sección la
cadena de alimentación de energía desde el punto de conexión
inferior A hasta la zona del radio designada con R. En esta zona la
cadena de alimentación de energía 4 contiene las varillas 11 de
fibra de vidrio, que están fijadas en el punto de conexión inferior
A por medio de abrazaderas de sujeción 12. La posición de las
abrazaderas de sujeción es visible en la Figura 5.
Las varillas 11, que también pueden estar
compuestas de material de fibra de vidrio reforzado con fibra de
carbono o también sólo de material de fibra de carbono, están
insertadas respectivamente en mangueras de guía 13, las cuales se
extienden de forma ininterrumpida desde el punto de conexión
inferior A hasta el punto de conexión superior B y están fijadas en
ambos puntos de conexión A, B. Las varillas 11, que como ya se ha
mencionado sólo están fijadas en el punto de conexión inferior A,
están elegidas en su longitud de manera que se extienden a través de
la zona de radio R mayor posible de la cadena de alimentación de
energía.
Puede verse fácilmente que en caso de una
modificación de distancia del punto de conexión superior B con
respecto al punto de conexión inferior A tiene lugar una reducción
de la zona de radio R, como está representado de manera indicativa
con las líneas dibujadas en trazo fino en la Figura 1. En este caso
varía la posición de las varillas 11 con relación a los eslabones de
cadena 5 que rodean a éstas.
Es asimismo evidente que mediante el aflojamiento
de las abrazaderas de sujeción 12 es posible fácilmente regular la
longitud de las varillas 11 eficaz en la zona de radio R.
Las varillas 11 no tienen que estar compuestas
necesariamente de fibra de vidrio, también pueden estar compuestas
por ejemplo de acero para muelles. Con 15 están designadas las
conducciones que pasan a través del espacio hueco 6 de la cadena de
alimentación de energía, la constitución y disposición de las cuales
pueden ser cualesquiera.
Cadena de alimentación de energía.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
1 \+ Robot\cr 2 \+ Base\cr 3a, 3b, 3c, 3d \+ Brazos
basculantes\cr A \+ Punto de conexión inferior\cr B \+ Punto de
conexión superior\cr 4 \+ Cadena de alimentación de energía\cr 5
\+ Eslabones de cadena\cr 6 \+ Espacio hueco\cr 7 \+ Bulones\cr 8
\+ Agujeros\cr 9 \+ 1 ^{er} eje de articulación\cr 10 \+ 2º eje
de articulación\cr R \+ Zona de radio\cr 11 \+ Varillas\cr 12 \+
Abrazaderas de sujeción\cr 13 \+ Mangueras de guía\cr 14 \+
Manguito\cr 15 \+
Conducciones\cr}
Claims (8)
1. Cadena de alimentación de energía (4) para
guiar cables y mangueras entre un punto de conexión estacionario y
uno móvil o entre dos puntos de conexión móviles relativamente uno
con respecto a otro, en particular como guía de mangueras y/o de
cables para el abastecimiento externo de instalaciones de aplicación
en brazos de robot con varios grados de libertad de giro y/o de
basculamiento, con un cierto número de eslabones de cadena (5)
unidos articulados unos con otros, que forman un espacio de
alojamiento para los cables y/o las mangueras, caracterizada
porque está prevista al menos una varilla elástica (11), la cual se
extiende en la dirección longitudinal de la cadena de alimentación
de energía en su espacio de alojamiento y la cual en caso de alabeo
de los eslabones de cadena (5) unos con respecto a otros produce
fuerzas antagonistas, que provocan un movimiento de la cadena de
alimentación de energía (4) a una posición distendida.
2. Cadena de alimentación de energía según la
reivindicación 1, caracterizada porque al menos en lo
referente a algunos eslabones de cadena, en la curvatura de la
cadena de alimentación de energía (4) la varilla (11) está dispuesta
desplazable en dirección longitudinal.
3. Cadena de alimentación de energía según una de
las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque están
previstas dos varillas (11) de fibra de vidrio, que se extienden al
menos sobre una longitud parcial de la cadena de alimentación de
energía (4).
4. Cadena de alimentación de energía según una de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las varillas
(11) están dispuestas cada una en una manguera de guía (13).
5. Cadena de alimentación de energía según una de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque las varillas
(11) están fijadas en un solo lado por fuera de la cadena de
alimentación de energía (4) o en una parte extrema de sujeción de la
cadena de alimentación de energía.
6. Cadena de alimentación de energía según la
reivindicación 4, caracterizada porque las mangueras de guía
(13) se extienden de forma ininterrumpida entre los puntos de
conexión de la cadena de alimentación de energía (4).
7. Cadena de alimentación de energía según una de
las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque varios
eslabones de cadena (5) adyacentes unos a otros al menos por
secciones presentan dos grados de libertad de basculamiento unos con
respecto a otros, cuyos ejes de basculamiento están alineados
desplazados preferentemente 90º uno con respecto a otro, y porque
los eslabones de cadena (5) presentan al menos en la zona ocupada
por las varillas (11) sólo un grado de libertad de basculamiento
unos con respecto a otros cada uno en la misma dirección.
8. Cadena de alimentación de energía según una de
las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque los
eslabones de cadena (5) están configurados respectivamente como
elementos con un contorno exterior cerrado y una superficie exterior
cerrada, de manera que éstos forman un conducto cerrado en el más
amplio grado como espacio de alojamiento para mangueras y/o
cables.
Applications Claiming Priority (2)
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