ES2255386B1 - Sistema mejorado de remachado automatico. - Google Patents
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Abstract
Sistema mejorado de remachado automático, del tipo de los utilizados en instalaciones robotizadas para la realización con el mismo equipo, de múltiples operaciones en el mismo punto de trabajo, tales como taladrado, avellanado, inserción de remaches, remachado, limpieza, etc.., caracterizado porque utiliza un cabezal multiherramientas sin movimiento propio de éste, fijado en una máquina de cinemática paralela, siendo esta última la que realiza todos los movimientos combinados de posicionamiento del cabezal multiherramientas, realizando las oportunas correcciones de posición entre las distintas ubicaciones físicas de las herramientas independientes colocadas en el cabezal portaherramientas. La invención que se presenta aporta como principal ventaja, la de eliminar la necesidad de complejos mecanismos de cambio de cabezal portaherramientas para efectuar distintos diámetros de taladrado u otras operaciones, consiguiendo por ello una sensible reducción en el coste económico de dicho elemento ala par que aumenta su fiabilidad, precisión y duración mecánica.
Description
Sistema mejorado de remachado automático.
La presente memoria descriptiva se refiere, como
su título indica, a un sistema mejorado de remachado automático,
del tipo de los utilizados en instalaciones robotizadas de
precisión para la realización con el mismo equipo, de múltiples
funciones en el mismo punto de trabajo, tales como taladrado,
avellanado, inserción de remaches, remachado, limpieza, etc ...,
caracterizado porque utiliza un cabezal multiherramientas sin
movimiento propio, fijado en una máquina de cinemática paralela,
siendo esta última la que realiza todos los movimientos combinados
de posicionamiento del cabezal multiherramientas, realizando las
oportunas correcciones de posición entre las distintas ubicaciones
físicas de las herramientas independientes colocadas en el cabezal
portaherramientas.
En la actualidad son ampliamente conocidos los
sistemas de remachado automático. Algunos de estos sistemas están
basados en la utilización de un robot antropomórfico, es decir, del
tipo de un brazo dotado de varios ejes de giro, anclado de manera
fija al suelo o superficie de trabajo. A estos robots, se les suele
instalar cabezales multiherramientas rotatorios, también llamados
"end efectors", tipo revolver, debido a que utilizan para el
cambio de posición de las herramientas un sistema rotatorio similar
a un revolver, propiciado por un motor de giro con los oportunos
mecanismos de control y posicionamiento. Estos cabezales constan de
una parte fija asociada al extremo del brazo de trabajo del robot
antropomórfico, y de un mecanismo portaherramientas múltiple dotado
de movimiento giratorio con respecto a la antedicha parte fija. En
este caso el proceso que se emplea, es el posicionamiento de una de
las herramientas en el punto de trabajo por parte del robot
antropomórfico, dejándolo fijo en ese punto, para a continuación
realizarse las distintas tareas de remachado local, intercambiando
las herramientas mediante el movimiento de rotación característico
del cabezal multiherramientas rotatorio, de tal forma que cada
operación se realice en el mismo punto y con la herramienta
necesaria. En este sistema el movimiento del robot antropomórfico
únicamente se utiliza para transportar el cabezal multiherramientas
rotatorio hasta el punto de trabajo, no interviniendo el movimiento
del robot posteriormente en el proceso propiamente dicho de
remachado, que corre en su totalidad a cargo del cabezal
multiherramientas rotatorio.
Ejemplos de estos tipos de cabezales
multiherramientas giratorios podemos encontrar descritos por
ejemplo en las Patentes US 2002173226
"Multi-spindle end effector", US 2003232579
"Multi-spindle end effector", WO02094505
"Multi-spindle end effector" y EP0292056
"Driving mechanism and manipulator comprising a such a driving
mechanism", correspondiendo todos ellos al mismo sistema de
remachado, y presentando características similares de trabajo.
Este sistema de remachado presenta el gran
inconveniente de que obliga al cabezal multiherramientas rotatorio
a contar con la necesaria precisión constructiva para asegurar el
correcto posicionamiento repetitivo de las distintas herramientas
sobre el punto a remachar, ya que el robot antropomórfico no cuenta
con esta precisión de posicionamiento repetitivo. Ello obliga a que
el cabezal multiherramientas rotativo y sus elementos mecánicos
internos de giro y posicionamiento deban ser de una alta precisión,
realizado con materiales de muy alta calidad y bajo desgaste,
originando que estos cabezales tenga un alto coste económico, en la
mayor parte de los casos muy superior al del coste del propio robot
antropomórfico que lo soporta y transporta, además de necesitar de
frecuentes labores de mantenimiento y ajuste. Es además destacable
el problema adicional que suponen las frecuentes averías y el alto
coste asociado a su reparación.
Para solventar la problemática existente con los
sistemas actuales capaces de realizar con el mismo equipo múltiples
operaciones, se ha ideado el sistema mejorado de remachado
automático objeto de la presente invención, el cual utiliza varios
cabezales monofunción independientes fijados de manera individual a
la brida de trabajo de la máquina de cinemática paralela. Este
conjunto de cabezales monofunción consiste en un soporte común
dotado con una pluralidad de alojamientos, con la forma oportuna,
preferentemente cilíndrica, destinados a alojar en su interior a
cada uno de los diferentes cabezales monofunción (de taladrado,
aplicador de sellante, insertador de remaches, remachador, etc.
La máquina de cinemática paralela utilizada como
robot soporte, gracias a su intrínseca característica de poder
realizar movimientos en múltiples ejes simultáneamente con una
altísima precisión de posicionamiento y repetibilidad, se encarga
de desplazar el conjunto de cabezales monofunción al punto de
trabajo, de la misma forma que lo realizan los robots
convencionales, pero asimismo se encarga posteriormente de realizar
los oportunos desplazamientos de los cabezales monofuncionales,
para que durante las diferentes fases del remachado, cada una de
las herramientas o actuadores soportados en los diferentes
cabezales individuales puedan actuar en el mismo punto de trabajo
con la precisión requerida. Estos desplazamientos de la máquina de
cinemática paralela equivalen a la necesaria corrección que el
control numérico de la máquina de cinemática paralela debe de
realizar para compensar el desplazamiento u offset que separa ente
sí a las distintas herramientas o actuadores incluidos en los
diferentes cabezales monofunción. De esta forma, durante el proceso
de remachado será la propia máquina de cinemática paralela la que
se encargue de posicionar las herramientas o actuadores en el punto
de remachado.
Este sistema mejorado de remachado automático
esta especialmente indicado para todos aquellas operaciones de
precisión que impliquen el posicionamiento consecutivo de varias
herramientas o actuadores en el mismo punto, como por ejemplo el
taladrado y remachado, en el que podrían intervenir secuencialmente
en el mismo punto una herramienta de taladrado, aspiración de
virutas, inserción de remache, remachadora, depositador de
sellante, sistema de visión artificial 3D o comprobación de la
calidad de la operación, etc..., estando todos ellos ubicados de
manera independiente en la misma brida soporte que hace de
interface mecánico con la máquina de cinemática paralela.
Este conjunto de cabezales monofunción puede
adoptar diversas distribuciones de los alojamientos cilíndricos,
siendo preferentemente lineales, en una sola fila de alojamientos,
o matriciales, con varias filas de alojamientos superpuestos.
Cada uno de los alojamientos para cada cabezal
monofunción estará dotado de un mecanismo de desplazamiento lineal,
permitiendo hacer sobresalir ligeramente la herramienta o actuador
de su alojamiento durante su utilización, aproximándola a la
superficie de la pieza a remachar, y retirándola hacia el interior
del alojamiento cuando ya no se utilice. De esta manera se evita el
que un cabezal monofunción no utilizado pueda colisionar
accidentalmente con la superficie o cuerpo a remachar. Este
mecanismo de desplazamiento lineal será de cualquiera de los tipos
comúnmente utilizados, eléctrico, neumático o hidráulico, estando
controlados por el mismo sistema de control numérico que la máquina
de cinemática paralela que lo soporta.
Este sistema mejorado de remachado automático
que se presenta aporta múltiples ventajas sobre los sistemas
disponibles en la actualidad siendo la más importante que elimina
la necesidad de complejos mecanismos de posicionamiento y avance de
los actuadores ó herramientas, consiguiendo por ello una sensible
reducción en el coste económico de dicho elemento, aumentando su
fiabilidad, precisión y duración mecánica.
Otra importante y destacable ventaja es que, al
estar este sistema basado totalmente para sus movimientos en una
máquina de cinemática paralela, se extrapolan las características
de precisión de posicionamiento y repetibilidad a todo el proceso y
a todas las herramientas y actuadores.
Otra ventaja de la presente invención es la
fácil y económica adecuación del sistema remachado a cualquier
número de herramientas y actuadores, debido principalmente a la
característica sencillez del conjunto de cabezales monofunción
independientes.
Asimismo otra ventaja añadida es que este
sistema puede adaptarse con gran facilidad a cualquier tipo de
máquina de cinemática paralela, permitiendo una ampliación de sus
funcionalidades de trabajo sin necesidad de una elevada inversión
económica complementaria.
Para comprender mejor el objeto de la presente
invención, en el plano anexo se ha representado una realización
práctica preferencial de un sistema mejorado de remachado
automático con un ejemplo de conjunto de cabezales monofunción
individuales.
En dicho plano la figura (1) muestra una vista
frontal y lateral del conjunto formado por una máquina de
cinemática paralela y un ejemplo de conjunto de cabezales
monofunción colocados independientemente, en este caso preparado
con alojamiento para tres cabezales monofunción.
La figura (2) muestra una vista del conjunto
anterior mostrando la parte superior del conjunto de cabezales
monofunción, con un detalle ampliando detallando el movimiento de
aproximación posible de cada uno de ellos de manera
independiente.
El sistema mejorado de remachado automático
objeto de la presente invención, utiliza, tal y como puede
apreciarse en el plano anexo, un conjunto (1) de cabezales
monofunción (5) fijado de manera solidaria a la brida (2) que hace
de interface mecánico con la máquina de cinemática paralela (3).
Este conjunto (1) de cabezales monofunción (5) consiste en un
soporte común dotado con una pluralidad de alojamientos (4),
preferentemente cilíndricos, destinados a alojar en su interior cada
uno un tipo diferente de cabezal monofunción (5) destinado a
realizar una función específica o utilizar una herramienta de
trabajo.
La máquina de cinemática paralela (3) es
utilizada como robot soporte, gracias a su intrínseca
característica de poder realizar movimientos en múltiples ejes
simultáneamente con una altísima precisión de posicionamiento y
repetibilidad, que se encarga de desplazar el conjunto (1) de
cabezales monofunción (5) al punto de trabajo, encargándose asimismo
posteriormente de realizar los oportunos desplazamientos del
conjunto (1) de cabezales monofunción (5) para que, durante el
proceso de remachado, cada una de los cabezales monofunción (5)
soportados en los alojamientos (4) individuales puedan actuar en el
mismo punto de trabajo con la suficiente precisión requerida. Estos
desplazamientos del conjunto (1) de cabezales monofunción (5)
equivalen a la necesaria corrección que el control numérico de la
máquina de cinemática paralela (3) debe de realizar para compensar
el desplazamiento u offset que separa ente sí a los distintos
cabezales monofunción (5) incluidos en el conjunto (1) de cabezales
monofunción (5).
Tal y como se ha explicado anteriormente, cada
uno de los alojamientos (4) para cabezales monofunción (5) está
dotado de un mecanismo de desplazamiento lineal (6) para evitar
posibles colisiones con la superficie a mecanizar.
Se omite voluntariamente hacer una descripción
detallada del resto de particularidades del sistema que se presenta
o de los elementos componentes que lo integran, pues estimamos por
nuestra parte que el resto de dichas particularidades no son objeto
de reivindicación alguna.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza
del presente invento, así como una formas de llevarlo a la
práctica, solo nos queda por añadir que su descripción no es
limitativa, pudiéndose efectuar algunas variaciones, tanto en
materiales como en formas o tamaños, siempre y cuando dichas
variaciones no alteren la esencialidad de las características que se
reivindican a continuación.
Claims (4)
1. Sistema mejorado de remachado automático, del
tipo de los utilizados en las instalaciones de mecanizado
robotizado de precisión para la realización con el mismo equipo de
múltiples operaciones en el mismo punto de trabajo,
caracterizado porque utiliza, un conjunto (1) de cabezales
monofunción (5) independientes fijados de manera solidaria con una
brida (2) de interface mecánico a una máquina de cinemática
paralela (3).
2. Sistema mejorado de remachado automático,
según la anterior reivindicación caracterizado porque el
conjunto (1) de cabezales monofunción (5) independientes consiste
en un soporte común dotado con una pluralidad de alojamientos (4),
preferentemente cilíndricos, que alojan en el interior cada uno de
los cabezales monofunción (5) independientes.
3. Sistema mejorado de remachado automático,
según la anterior reivindicación, caracterizado porque cada
uno de los alojamientos (4) para los cabezales monofunción (5) del
conjunto (1) de cabezales monofunción (5) está dotado de un
mecanismo de desplazamiento lineal (6) evitando posibles colisiones
con la superficie a remachar.
4. Sistema mejorado de remachado automático,
según la primera reivindicación, caracterizado porque la
máquina de cinemática paralela (3) desplaza el conjunto (1) de
cabezales monofunción (5) al punto de trabajo, realizando
combinadamente los oportunos desplazamientos del conjunto (1) de
cabezales monofunción (5) para que, durante el proceso de remachado,
cada una de las distintas herramientas soportados en los diferentes
cabezales monofunción (5) puedan actuar en el mismo punto de
trabajo con la precisión requerida, siendo estos desplazamientos de
tal manera que realicen la necesaria corrección del desplazamiento
u offset que separa entre sí a los diferentes cabezales monofunción
(5).
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