ES2206217T3 - Herramienta para plegado automatico con rodillos. - Google Patents

Abstract

Una herramienta plegadora para plegado automático con rodillos, y que comprende un primer miembro (2) fijado a un manipulador, un segundo miembro (3) conectado con movilidad al primer miembro (2) y que incluye un primer rodillo para plegado (4), y un muelle dispuesto para permitir un movimiento relativo entre el primer miembro y el segundo miembro, bajo la acción de una fuerza incrementada por el movimiento, caracterizada porque el miembro segundo (3) está conectado giratoriamente al primer miembro (2).

Description

Herramienta para plegado automático con rodillos.

Campo técnico

El presente invento se refiere a una herramienta plegadora para plegado automático con rodillos, y compuesta por un primer miembro fijado a un manipulador, un segundo miembro conectado con movilidad al primer miembro y que incluye un primer rodillo para plegado, y un muelle dispuesto para permitir un movimiento relativo entre el primer miembro y el segundo miembro bajo la acción de una fuerza incrementada por el movimiento.

El presente invento también se refiere a un método de plegado con rodillos por medio de una herramienta plegadora que comprende un primer miembro fijado en un manipulador y un segundo miembro conectado con movilidad al primer miembro y que tiene un rodillo para plegado, siendo el miembro impulsado hacia fuera del primer miembro por una fuerza de resorte dirigida hacia fuera del primer miembro.

Finalmente, el presente invento también se refiere al uso de la herramienta plegadora antes descrita y la puesta en práctica del método anteriormente descrito.

Antecedentes de la técnica

En la unión entre sí de dos piezas de chapa metálica en contextos en los que los requisitos sobre el acabado superficial son altos, el plegado se emplea a menudo como la mejor alternativa a la soldadura. El proceso de plegado es tal que a una de las piezas de trabajo se le dota de una parte del borde que sobresale por encima de la segunda pieza de trabajo, siendo la parte del borde plegada sobre la segunda pieza de trabajo empujada contra ella de manera que el borde de la segunda pieza se alojará entre la primera pieza de trabajo y su parte de borde plegada. Para el plegado mencionado anteriormente de la parte del borde de la primera pieza de trabajo se usa generalmente un rodillo que se desplaza en la dirección longitudinal de la parte del borde.

EP 577876 describe un aparato plegador montado en un robot industrial. El aparato descrito en esta publicación tiene un primer miembro de guía que está fijado sin movilidad en los dispositivos de movimiento del robot, y un segundo miembro de guía que está contenido en y guiado de manera desplazable en un rebaje en el primer miembro de guía. Los dos miembros de guía de ese modo forman juntos una disposición telescópica. Un muelle está dispuesto entre los dos miembros de guía mutuamente móviles que influye en los movimientos entre los miembros de guía y que está dirigido a contrarrestar el movimiento de los miembros de guía uno hacia otro. La construcción descrita anteriormente contribuye al movimiento del rodillo para plegado desde y hacia los dispositivos de movimiento del robot, lo que es necesario para un resultado adecuado del plegado. Sin embargo, la precisión en los movimientos del rodillo para plegado es demasiado pobre a causa de la formación seleccionada de la guía.

En la construcción arriba descrita, el rodillo para plegado está también situado a una considerable distancia lateralmente fuera de la dirección longitudinal de la disposición telescópica, que coincide con la dirección del movimiento del segundo miembro de guía. Por esto, el miembro de guía será cargado oblicuamente, de manera que podría temerse un "efecto de cajón agarrotado". Tal carga oblicua elimina la precisión en los movimientos, ya que la más pequeña holgura en la guía telescópica, a causa de la gran proyección lateral del rodillo para plegado, ocasiona grandes movimientos en el rodillo para plegado. Además, puede temerse un desgaste considerablemente mayor en los componentes mutuamente móviles que el que se produciría en el caso contrario.

El aparato de la técnica anterior tiene solamente un único rodillo para plegado, por cuya razón el resultado será un trabajo de reajuste de tiempo empleado o de equipamiento con nueva herramienta.

Informe del invento presente

El invento presente tiene como objetivo diseñar la herramienta plegadora indicada a modo de introducción, de manera que evite los inconvenientes inherentes a la tecnología de la técnica anterior. En particular, el invento presente tiene como objetivo diseñar la herramienta plegadora de una manera tal que el rodillo para plegado tenga un guiado con una precisión considerablemente mayor que la que puede ser conseguida con la tecnología anteriormente empleada. Además, el invento presente tiene como objetivo realizar una herramienta plegadora que no esté sometida a cargas oblicuas que puedan disminuir la vida de servicio o afectar a la pauta del movimiento del rodillo para plegado. Finalmente, el presente invento también tiene como objetivo realizar una herramienta plegadora que sea extremadamente robusta y operacionalmente fiable cuando esté en uso.

Los objetivos que constituyen la base del presente invento se conseguirán por las características de las Reivindicaciones 1 u 8. La herramienta plegadora indicada a través de la introducción se caracteriza porque el miembro segundo está conectado giratoriamente al miembro primero.

Dado que el segundo miembro con rodillo para plegado ejecuta, en principio, un movimiento pendular, su guiado puede hacerse con precisión considerablemente mayor que en el caso de una disposición telescópica con un rodillo para plegado que se proyecta considerablemente en la dirección lateral. Además, se eliminarán o reducirán tendencias de carga oblicua como resultado de esta construcción.

Otro objetivo del presente invento es además el de mejorar la precisión de la herramienta plegadora.

De acuerdo con el presente invento, esto se consigue porque la herramienta plegadora incluye un rodillo de soporte y un rodillo plano, teniendo el rodillo de soporte teniendo un diámetro que es mayor que el del rodillo plano, y estando los rodillos dispuestos para girar libremente alrededor del mismo eje.

Como resultado de estas características, se conseguirá la ventaja de que la precisión del plegado no sólo dependerá de la precisión de la pauta de movimiento del manipulador y de la precisión de la herramienta plegadora, sino que puede mejorarse aún más por el contacto del rodillo de soporte contra la pieza de trabajo o contra la superficie en la que descansa.

Otra mejora más de la precisión del plegado, en particular en la dirección lateral (hacia un lado) se conseguirá si se emplea un rodillo de guía durante la compresión final de la unión, el así llamado plegado final. Este rodillo de guía está dispuesto para contactar contra una trayectoria o recorrido de guía que puede ser una parte integral de la bancada en la que reposa la pieza de trabajo. Los ejes del rodillo de guía y del rodillo para plegado intersectan uno con otro prácticamente en ángulo recto. Como resultado, la presión de tope de cada rodillo respectivo puede ser ajustada independientemente. Es por tanto posible influir en la presión de contacto del rodillo para plegado contra la pieza de trabajo sin actuación.

Además, el presente invento tiene como objetivo el mejorar la flexibilidad y la capacidad de producción del aparato de acuerdo con el presente invento.

Este objetivo se consigue si la herramienta plegadora incluye un segundo rodillo para plegado que gire sobre un eje separado del eje del primer rodillo.

Como resultado de estas características, se conseguirá la ventaja de que la herramienta plegadora sólo necesite que se le dé una nueva orientación en relación con la pieza de trabajo antes de que se comience una nueva fase de trabajo.

Finalmente, el presente invento tiene como objetivo materializar la posibilidad de variar la constante elástica en el muelle que está incluido en la herramienta plegadora.

Este objetivo se consigue porque el resorte consiste en un muelle de gas que tiene un fuelle expandible que contiene un gas.

Como resultado, se conseguirá la posibilidad de variar rápidamente la fuerza con la que la herramienta plegadora contacta contra la pieza de trabajo.

Breve descripción de los dibujos adjuntos

El presente invento se describirá ahora con más detalle a continuación, con referencia a los dibujos que se adjuntan. En los dibujos se acompañan:

Fig. 1 es una vista en perspectiva del aparato de acuerdo con el presente invento;

Fig. 2 muestra el aparato según el presente invento visto en la dirección de la flecha A en la Fig.1;

Fig. 3 es una vista lateral en la dirección de la flecha B en la Fig.1;

Fig. 4 es un diagrama de despiece ordenado del aparato de acuerdo con el presente invento;

Fig. 5 es un diagrama de despiece ordenado, a una escala mayor, de los componentes del aparato que portan el rodillo para plegado;

Fig. 6 muestra una primera realización modificada del aparato de acuerdo con el presente invento, vista en la dirección de la flecha A en la Fig.1;

Fig. 7 es una vista correspondiente a la de la fig. 3 de una segunda realización modificada del aparato de acuerdo con el presente invento;

Fig. 8 es una vista correspondiente a la de la fig. 3 de una tercera realización modificada del aparato de acuerdo con el presente invento;

Fig. 9 es una vista correspondiente a la de la fig. 6 de una cuarta realización modificada del aparato de acuerdo con el presente invento.

Descripción de la realización preferida

El presente invento se describirá aquí a continuación a modo de ejemplo como se aplica en un robot industrial. Naturalmente sin embargo, puede aplicarse en cualquier otro tipo de aparato con movimiento o manipulador que pueda crear la pauta de movimiento relativo preciso entre una pieza de trabajo y una herramienta para plegado, la que en la práctica, incluye un rodillo para plegado que se apoya contra y rueda a lo largo de la pieza de trabajo. El término "manipulador" ha de ser así interpretado tan ampliamente que también abarque un aparato que desplace una pieza de trabajo con relación a una herramienta de plegado fijamente dispuesta, así como aparatos en los que se muevan tanto la pieza de trabajo como la herramienta de plegado.

Al plegar las piezas de trabajo se apoyan en una bancada de soporte 28 (solamente representada en la Fig.9), que parcialmente hace la función de definición de la forma del pliegue terminado, y en parte funciona como una superficie de apoyo a tope para las piezas de trabajo cuando éstas, durante la fase final de la operación de plegado, son tratadas por medio de un rodillo para plegado.

En la fig. 1, las líneas de trazos representan un aparato con movimiento o un manipulador incorporado en un robot industrial, siendo el manipulador esa parte del robot industrial que es móvil siguiendo unas pautas de movimiento extremadamente complicadas y que sirven para acoplar tales actuadores finales o equipos que el robot tiene que manejar. Los números de referencia 2 y 3 se refieren al primer y segundo miembros de soporte, respectivamente, miembros de soporte en los que el miembro de soporte primero o superior 2 está fijado al manipulador 1 del robot por medio de uniones atornilladas adecuadas y superficies de guía asociadas. El miembro de soporte segundo o inferior 3 soporta en cada lado un rodillo para plegado 4 que está apoyado giratoriamente con relación al miembro de soporte segundo, el cual puede girar alrededor de un primer árbol o eje común 5. Los rodillos plegadores 4 que están destinados a estar en contacto con y presionar contra una parte del borde de la pieza de trabajo que tiene que ser plegada, es decir, a moverse a lo largo de la trayectoria de plegado. De acuerdo con el presente invento, se puede conseguir el intercambio entre los dos rodillos plegadores rotando el aparato alrededor del eje vertical 24 (fig.3), por ejemplo mediante movimiento en el robot.

El miembro de soporte segundo 3 es móvil en relación con el miembro de soporte primero 2 y es en particular girable con relación a él alrededor de un eje segundo 6 que está situado a cierta distancia del eje primero 5 y del anclaje del miembro de soporte 2 en el manipulador y que, en la realización ilustrada, es paralelo con el eje primero 5. Esto implica que el miembro de soporte segundo 3 pueda ejecutar un movimiento de pivotamiento pendular alrededor del eje segundo 6, por lo cual la distancia entre el eje primero 5 y el rodillo para plegado 4, por un lado, y el manipulador 1 del robot, por otro lado, puede cambiar como resultado de este movimiento de giro.

Cuando el aparato de acuerdo con el presente invento está en operación, es desplazado a lo largo de la trayectoria de plegado, es decir, a lo largo de la parte del borde de una pieza de trabajo que está apoyada o fuertemente afianzada a una bancada de soporte 28 (Fig.9) bajo la acción del manipulador 1 en una dirección que está prácticamente en ángulo recto con el eje 5. También pueden presentarse otros ángulos. Como resultado de la movilidad giratoria del rodillo para plegado 4, acercándose y alejándose del manipulador 1, el rodillo para plegado también será móvil en una dirección que intersecta el plano definido por el eje primero 5 y el movimiento del rodillo para plegado 4 a lo largo de la trayectoria de plegado. Por consiguiente, el rodillo para plegado 4 es móvil hacia dentro y hacia fuera de la trayectoria de plegado, es decir, la pieza de trabajo, bajo la acción de los movimientos giratorios del miembro de soporte segundo 3 en relación con el miembro de soporte primero 2.

En la realización descrita actualmente como se indica arriba, los ejes 5 y 6 están prácticamente paralelos uno con otro pero están situados en relación de separación. Para conseguir esto, el miembro de soporte segundo o inferior 3, tiene aproximadamente la forma de una L, donde el rodillo para plegado 4 está dispuesto en la zona del extremo libre del lado o pata más corto, mientras que el eje segundo 6 está dispuesto en la zona del extremo libre del lado o pata más largo.

El miembro de soporte primero 2, es decir, el miembro de soporte fijado en el manipulador 1, es alargado, con forma plana, y tiene una parte extrema primera 7 con una superficie 27 mirando hacia arriba en apoyo a tope contra el manipulador 1, estando el miembro de soporte 2 posicionalmente fijado en el manipulador 1 por medio de la unión con tornillos y superficies de guía adecuadas anteriormente mencionada. La parte extrema segunda opuesta 8 del miembro de soporte primero 2 está situada en la zona del segundo árbol o eje 6. La parte extrema segunda 8 del miembro de soporte tiene, en su cara lateral alejada del manipulador 1, dos alas 9 y 10 paralelas entre sí, entre las que está alojado y guiado el lado más largo del miembro de soporte segundo 3 de manera que se impidan todos los movimientos, excepto el movimiento giratorio o pendular antes mencionado. La conexión de giro o rotativa entre los dos miembros de soportes se consigue por medio de un pasador de apoyo que atraviesa las dos alas 9 y 10, y también una abertura provista con un casquillo en el miembro de soporte segundo o inferior 3. Entre el interior de las cartelas 9 y 10 y las superficies laterales del miembro de soporte segundo 3, hay dispuestas unas arandelas 12 y 13, de manera que el miembro de soporte segundo o inferior 3 estará correctamente guiado respecto al miembro soporte primero 2 tanto en dirección axial del pasador de apoyo 11 como radialmente con respecto a este pasador.

Con objeto de restringir la posibilidad de giro del miembro de soporte inferior 3, éste tiene una abertura alargada y curvada en arco (no mostrada en los dibujos) alrededor del eje segundo 6 a través del cual se extiende un pasador de bloqueo o enclavamiento 14. El pasador de bloqueo 14 está asegurado en ambas alas 9 y 10.

Como fue mencionado anteriormente, el rodillo para plegado 4 es móvil hacia dentro y hacia fuera del manipulador 1 del robot en una dirección que bisecta el plano que está definido por el eje primero 5 y la dirección del movimiento del rodillo para plegado 4 a lo largo de la trayectoria de plegado. Este movimiento del rodillo para plegado 4 hacia dentro y hacia fuera del manipulador 1 y hacia dentro y hacia fuera de la trayectoria de plegado, es decir, la pieza de trabajo, está influenciada por medios resorte que incluyen un fuelle interno 15 accionable por un medio gaseoso a presión. El fuelle 15 tiene una entrada 16 para el medio a presión mencionado anteriormente, que está en comunicación de flujo con un aparato para un rápido suministro o evacuación del medio gaseoso a presión. Por esto, la constante elástica del muelle 15 puede ser modificada rápidamente. Al presurizar el interior del fuelle 15, habrá sido liberada una fuerza de resorte que obliga a desplazarse el rodillo para plegado 4 en el sentido de alejarse del manipulador, es decir, hacia la pieza de trabajo. Si el manipulador 1 está considerado como firmemente sujeto con relación a la trayectoria de plegado, un cambio en la presión interior en el fuelle 15 también implicará un cambio de la fuerza con la que el rodillo para plegado 4 contacta contra la pieza de trabajo. Como se aprecia en los dibujos, el fuelle 15 está situado entre los dos miembros de soporte 2 y 3 y, en particular, en la zona de la parte extrema 7 del miembro de soporte 2 que coopera con el manipulador 1.

La Fig. 5 muestra la sujeción del rodillo para plegado 4 en el extremo inferior del miembro de soporte segundo inferior 3. Se apreciará en el dibujo que el miembro de soporte tiene una tapa inferior 17 para rodamiento o cojinete que se fija al miembro de soporte por medio de tornillos 18. Tanto la tapa de cojinete como el extremo inferior del miembro de soporte inferior 3 tienen asientos 19 para acomodar y enclavar fijamente los rodamientos de rodillos 20. Los rodamientos de rodillos alojan un gorrón 21 que, en los extremos opuestos, tiene agujeros roscados en los que los rodillos para plegado 4 pueden ser atornillados en su sitio. (Los rodillos para plegado mostrados en la Fig. 5 difieren de los mostrados en las Fig. 1 y 3 y por ello se demuestra cómo los rodillos para plegado son fácilmente intercambiables). Con objeto de facilitar el atornillado en su sitio de los rodillos para plegado, estos - y también el gorrón 21 - tienen chaveteros 21.

La Fig. 6 muestra una realización modificada del aparato de acuerdo con el invento presente. En esta realización, el eje 5 (o una parte correspondiente al mismo) lleva un rodillo para plegado 4 que incluye un rodillo de soporte 23a y un rodillo plano 26a. Convenientemente, sin embargo, puede tener dos rodillos planos 26a y 26b y dos rodillos de soporte 23a y 23b, estando un rodillo de soporte y un rodillo plano dispuestos en cada una de las partes extremas opuestas del eje o árbol 5. Como se aprecia en el dibujo, los rodillos de soporte son de un diámetro más grande que sus respectivos rodillos planos y están destinados a rodar y apoyarse contra la pieza de trabajo o la bancada de soporte 28 sobre la que se apoya. Además, todos los rodillos son giratorios individualmente alrededor de su eje.

Una variación de esta realización se señala en la Fig. 6 por la línea de trazos 5''', que implica que el eje de rotación 5''' de los rodillos 4a, 4b, 23a y 23b está todavía situado en el mismo plano que el eje original 5, pero en ángulo con él.

En lo anterior, el árbol 5 que soporta al rodillo o rodillos (tanto los rodillos de guía como los de plegado) ha sido descrito como paralelo con el eje de giro 6 del miembro de soporte segundo 3. En realizaciones alternativas, esto no es necesario o deseable. Por eso, el árbol 5, o más correctamente su contraparte como se indicó anteriormente, puede tener una orientación opcional alrededor de un eje vertical 24 que se muestra en las Fig. 3 y 6 y que puede ser una perpendicular a la superficie superior 27 del miembro de soporte primero 2 que se apoya contra el manipulador 1 del robot. Además, es posible dar una contraparte 5', 5'' y 5''' del árbol o eje 5 una orientación opcional alrededor de un eje 25 que se muestra en la Fig. 3 y que está en ángulo recto con el eje vertical 24. Ejemplos de tales alineamientos distintos del árbol o eje que porta el rodillo o rodillos se muestran en las Fig. 6, 7 y 8 con 5', 5'' y 5'''.

El invento presente también incluye la realización en la que la parte del miembro de soporte inferior 3 que porta el rodillo o los rodillos (tanto los rodillos de guía como los de plegado) tiene más de un árbol para soportar uno o más rodillos cada uno. Estos árboles pueden tener todas las orientaciones anteriormente indicadas y pueden ser paralelos entre sí o formar un ángulo uno con otro.

La Fig. 9 muestra todavía una realización adicional del presente invento. En esta realización, se incluye un rodillo de guía 28 que está destinado, al menos durante la fase final de una operación de plegado, a guiar y mejorar la precisión en la trayectoria del movimiento del rodillo para plegado 4 discurriendo a lo largo de un recorrido de guía 30 previsto para este fin en la bancada de soporte 28.

En la realización ilustrada en la Fig. 9, el rodillo de guía 29 tiene un eje de rotación 31 que está prácticamente en ángulo recto con el eje de rotación 5 del rodillo para plegado 4 y aproximadamente paralelo al eje vertical 24 representado en la Fig. 6. Sin embargo, la orientación del eje 31 del rodillo de guía 29 no precisa ser necesariamente como el descrito anteriormente, sino que debe ser adaptado a la orientación del recorrido de guía 30 de la bancada 28.

En la realización de acuerdo con la Fig. 9, el rodillo de guía 29 puede tener un recorrido de desplazamiento con un revestimiento de material elástico o de deformación recuperable, tal como un material de plástico o de caucho. Alternativamente, dicho material puede estar dispuesto en el recorrido guía 30.

Finalmente, el invento presente también incluye realizaciones en las que el fuelle 15 sea sustituido o suplido por otros muelles, tales como resortes campaniformes, muelles helicoidales, muelles espirales, muelles de torsión, muelles de láminas flexibles o de ballesta, etc.

Claims (12)

1. Una herramienta plegadora para plegado automático con rodillos, y que comprende un primer miembro (2) fijado a un manipulador, un segundo miembro (3) conectado con movilidad al primer miembro (2) y que incluye un primer rodillo para plegado (4), y un muelle dispuesto para permitir un movimiento relativo entre el primer miembro y el segundo miembro, bajo la acción de una fuerza incrementada por el movimiento, caracterizada porque el miembro segundo (3) está conectado giratoriamente al primer miembro (2).

2. La herramienta plegadora como se expone en la Reivindicación 1, caracterizada porque el primer miembro (2) incluye dos alas (9, 10) que abrazan al segundo miembro (3); y que un árbol o eje (6) pasa a través de las alas y del segundo miembro y permite la rotación del segundo miembro (3) en un plano normal al árbol y que impide el movimiento en otras direcciones.

3. La herramienta plegadora como se expone en la Reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el muelle consiste en un muelle de gas que tiene un fuelle expandible (15) que contiene un gas.

4. La herramienta plegadora como se expone en la Reivindicación 3, caracterizada porque la presión en el resorte o muelle de gas es variable por el suministro o evacuación externa de gas.

5. La herramienta plegadora como se expone en cualquiera de las Reivindicaciones precedentes, caracterizada por un rodillo de guía (29) que está dispuesto, al menos durante una fase final de una operación de plegado, para apoyarse contra y seguir un recorrido de guía (30) en una bancada (28) en la que la pieza de trabajo se apoya durante la operación de plegado.

6. La herramienta plegadora como se expone en cualquiera de las Reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el rodillo de plegado primero (4) incluye un rodillo de soporte (23) y un rodillo plano (26), siendo el rodillo de soporte de un diámetro que es mayor que el del rodillo plano y estando los rodillos dispuestos para girar libremente alrededor del mismo eje (5, 5', 5'', 5''').

7. La herramienta plegadora como se expone en cualquiera de las Reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el segundo miembro (3) incluye un segundo rodillo para plegado (4) que es giratorio alrededor de un eje que está separado del eje del primer rodillo.

8. Un método de plegado con rodillo por medio de una herramienta plegadora que incluye un primer miembro (2) fijado a un manipulador, y un segundo miembro (3) unido con movilidad al primer miembro y provisto de un rodillo para plegado (4), siendo el segundo miembro accionado por una fuerza de resorte que lo impulsa en el sentido de alejarse del primero, caracterizada porque el segundo miembro (3) es giratorio con relación al primero (2).

9. El método como se expone en la Reivindicación 8, caracterizado porque la fuerza de resorte es liberada por medio de un resorte de gas que incluye un fuelle expandible lleno de gas (15).

10. El método como se expone en la Reivindicación 9, caracterizado porque la fuerza de resorte es variada por el suministro o evacuación de gas hacia y desde el fuelle, respectivamente.

11. El método como se expone en cualquiera de las Reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el rodillo para plegado (4), al menos durante la fase final de una operación de plegado, el plegado final, es guiado en la dirección lateral del plegado que se produce porque el rodillo de guía (29) es forzado a seguir un recorrido de guía (30) en la bancada (28) sobre la que se apoya la pieza de trabajo.

12. El uso de una herramienta plegadora según las Reivindicaciones 1 a 7 o un método según las Reivindicaciones 8 a 11 en un robot industrial para plegar partes de automoción.