ES2256614T3 - Conjunto para sujetar piezas de trabajo. - Google Patents

Abstract

Equipo que puede ser utilizado por un robot industrial para sujetar piezas o conjuntos que se están procesando o ensamblando, que comprende una estructura reticular modular (1), definida por una pluralidad de módulos (2), conectados entre sí mediante unas conexiones de tornillo (14), y una pluralidad de elementos de referencia o elementos de posicionamiento (P) unidos a dicha estructura reticular modular (1) mediante unas estructuras reticulares modulares auxiliares respectivas, en el que cada una de dichas estructuras auxiliares (4) comprende un número de barras (5) y un número de bloques de interconexión (6), así como uno o más dispositivos de referencia (19) que determinan la posición recíproca correcta de cada barra en relación con un bloque respectivo, caracterizado porque: - cada barra (5) presenta una sección transversal circular, - cada barra presenta un extremo que está conectado de forma rígida a un bloque (6) con un corte que define dos mordazas de sujeción y un paso (6c) de lasección transversal circular entre las mismas para sujetar dentro otra barra (5), presentando dichas mordazas de sujeción (6a, 6b) unos orificios (6d) para acoplar los pernos de sujeción, y - un extremo opuesto que puede estar sujeto en el bloque (6) de otra barra (5), presentando dicho extremo opuesto por lo menos un orificio radial (22), y - porque dicho dispositivo de referencia comprende un elemento anular (19), que comprende un cubo (20), que está diseñado para ajustarse en dicho extremo opuesto de una barra (5) y está provisto de por lo menos un orificio radial (21) para acoplar un pasador de conexión diseñado para ser recibido en un orificio radial (22) en la barra (5), - comprendiendo además dicho elemento anular (19) una corona (23) provista de una serie circunferencial de orificios (24) cuyos ejes son paralelos al eje del cubo (20) y que pueden acoplarse selectivamente a uno o más pasadores de conexión diseñados para ser recibidos en unos orificios (25) formados en dicho bloque respectivo (6) de dicha otra barra, en la que está fijada la primera barra.

Description

Conjunto para sujetar piezas de trabajo.

La presente invención se refiere al campo de los equipos que pueden ser utilizados por robots industriales para sujetar piezas de trabajo o conjuntos que se están procesando o ensamblando.

Un equipo de este tipo se utiliza, por ejemplo, en la industria automovilística para soportar conjuntos o subconjuntos de cuerpos de vehículos de motor durante las operaciones de soldadura y/o las operaciones de ensamblaje de varios tipos, que normalmente se realizan con dispositivos de soldadura automáticos y/o dispositivos de ensamblaje.

En las aplicaciones anteriores, por supuesto, es necesario garantizar que el robot industrial soportará la pieza de trabajo o conjunto, que es necesario manipular, en una posición exacta rigurosamente predeterminada. El equipo de sujeción utilizado por robots para las finalidades mencionadas anteriormente presenta, por supuesto, una parte diseñada para estar conectada directamente al robot y una pluralidad de elementos de referencia y de posicionamiento, diseñados para acoplarse con la pieza de trabajo o el conjunto que va a ser soportado, que garantizan que este último se encontrará en una posición predeterminada con respecto a dichos elementos de referencia y de posicionamiento. Obviamente, resulta esencial que la estructura del equipo de sujeción presente asimismo una geometría rígida rigurosamente definida, que garantice que los diversos elementos de referencia y de posicionamiento se encuentren en unas posiciones espaciales rigurosamente predeterminadas con respecto a la parte del equipo que está directamente conectada al robot.

En el pasado, con el objeto de garantizar una geometría rígida y exacta del equipo, normalmente se ha adoptado un equipo de sujeción provisto de una estructura compuesta por elementos metálicos soldados entre sí. Si bien, por una parte, dicha solución podría garantizar una estructura con una geometría rigurosamente definida, por otra parte, conlleva considerables problemas cuando debe reproducirse la misma geometría inicial si, por ejemplo, la estructura ha sufrido un posible daño debido a una colisión con un cuerpo externo, mientras el robot utilizaba el equipo. Obviamente, ante una eventualidad de este tipo no es posible garantizar de ninguna manera que la estructura soldada deformada pueda recuperar la geometría inicial ni asegurar que la estructura pueda recuperar la geometría inicial sencilla y rápidamente.

Cuando se ha intentado solucionar el problema mencionado anteriormente adoptando para el equipo de sujeción una estructura compuesta por elementos conectados entre sí de forma separable, surge un nuevo problema: garantizar que la estructura ensamblada presente una geometría rigurosamente predeterminada y exacta y, sobre todo, que dicha geometría sea reproducible de forma sencilla, rápida y con garantías si, por ejemplo, se deforma o falla uno o varios de sus componentes debido a un choque accidental.

En el documento US 2001/0004431 A1 se da a conocer un equipo como el definido en la parte precaracterizadora de la reivindicación 1.

El objetivo de la presente invención es proporcionar una solución efectiva y eficaz para el problema mencionado anteriormente.

Con el fin de alcanzar dicho objetivo, el objeto de la invención es una pieza de un equipo que puede ser utilizado por un robot industrial para sujetar piezas o conjuntos que se están procesando o ensamblando, y que presenta las características de la reivindicación 1 adjunta.

Gracias a las características mencionadas anteriormente, la estructura reticular con barras circulares que soporta cada elemento de referencia o de posicionamiento puede ensamblarse fácil y rápidamente, garantizando un riguroso respeto de la geometría deseada.

Otras características ventajosas de la presente invención se indican en las reivindicaciones 2 a 6.

Gracias a las características indicadas anteriormente, el equipo según la invención puede proporcionar una solución eficiente para todos los problemas definidos anteriormente. El hecho de que esté compuesta por módulos conectados entre sí de forma desacoplable permite, obviamente, una fácil restauración de los módulos deformados o dañados de algún modo, por ejemplo tras un choque accidental, sin que resulte necesario tener que reemplazar la totalidad de la estructura. El uso de componentes compuestos por módulos que presentan la forma de elementos seccionales metálicos simplifica y racionaliza el ensamblaje de la estructura del equipo. Finalmente, la predisposición en intervalos de longitud predeterminada de los pares de muescas mencionados anteriormente en las hendiduras de los elementos seccionales, para el acoplamiento de los cojinetes de guiado de los tornillos de conexión, proporciona un medio sencillo y al mismo tiempo extremadamente eficiente de garantizar la conveniente repetibilidad de la geometría de la estructura. En la práctica, de hecho, los diversos pares de muescas opuestas definen a lo largo de la superficie externa del elemento seccional una serie de asientos separados entre sí a distancias iguales, que pueden utilizarse para posicionar los tornillos de conexión. Por lo tanto, dichos asientos proporcionan en el elemento seccional un tipo de indexación, que permite al usuario identificar inmediatamente el punto de conexión, que se distingue de modo exclusivo contando los números de asientos a lo largo del elemento seccional, empezando por un extremo del elemento seccional hasta el asiento donde se desea acoplar el tornillo de conexión. Este principio básico puede utilizarse en todas las conexiones entre los elementos seccionales que componen la estructura del equipo de sujeción, así como en la conexión de los elementos seccionales con un componente, normalmente una placa, diseñada para estar conectada al robot industrial.

Otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción haciendo referencia a los dibujos adjuntos, que se proporcionan únicamente a título de ejemplo no limitativo, y en los que:

- la figura 1 es una vista en perspectiva de un ejemplo de forma de realización de un equipo para sujetar un conjunto de un cuerpo de un vehículo de motor, que puede ser utilizado por un robot industrial;

- la figura 2 es una vista en perspectiva de un elemento seccional extrusionado de aluminio que constituye un módulo de la estructura del equipo de la figura 1;

- la figura 2A es una vista a una escala ampliada de un detalle de la figura 2;

- la figura 3 es una vista en perspectiva de diferentes formas de realización posibles de la parte superior del equipo, estando diseñada dicha parte para acoplarse al robot industrial;

- la figura 4 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea IV-IV de la figura 3;

- la figura 5 es una vista en perspectiva a escala ampliada de una estructura reticular destinada a soportar un elemento de posicionamiento; y

- la figura 6 es una vista a escala ampliada de un detalle de la figura 5.

En la figura 1, la referencia numérica 1 designa, en su conjunto, una pieza de un equipo que puede ser utilizado por un robot industrial para sujetar un conjunto de un cuerpo de un vehículo de motor, ilustrado esquemáticamente en la figura 1 y designado con la referencia A. El equipo 1 comprende una estructura reticular modular, definida por una pluralidad de módulos 2, conectados entre sí mediante conexiones de tornillo y compuestos por elementos seccionales extrusionados realizados en metal, como por ejemplo aluminio. La referencia numérica 3 designa una placa para conectar el equipo a un robot industrial. En el ejemplo de la forma de realización ilustrada en la figura 1, la placa está conectada sobre los dos módulos 2, dispuestos paralelamente entre sí y que a su vez están conectados por sus extremos a otros dos módulos 2, dispuestos paralelamente entre sí y ortogonalmente a los módulos del primer par. La configuración anterior se muestra también en la figura 3, en la que se designa con la referencia 1A. En la figura 3 se muestran posibles variaciones de dicha configuración, designadas con las referencias 1B, 1C, 1D y 1E, respectivamente.

Como se ilustra también en la figura 1, verticalmente desde la parte superior de la estructura 1 están previstos otros módulos 2.

La estructura descrita anteriormente soporta una pluralidad de elementos de posicionamiento y/o de referencia para el conjunto A, designados con la referencia P. Los diversos elementos de referencia P están conectados a la estructura reticular, compuesta por los módulos 2, mediante más estructuras reticulares 4 que comprenden unas barras 5, con una sección transversal circular, y unos bloques de interconexión 6.

La figura 2 muestra un ejemplo de un módulo 2 compuesto por un elemento seccional extrusionado de aluminio. En el ejemplo ilustrado, el módulo 2 comprende un canal central 7, proporcionado exclusivamente para iluminar la estructura y que presenta una sección transversal sustancialmente romboidal, en la que cada una de las caras del rombo está encarada hacia un borde respectivo del módulo 2, que presenta una sección transversal sustancialmente cuadrada. En la pared de cada lado del elemento seccional 2 están previstas dos cavidades longitudinales 8 proyectadas hacia la superficie externa 9 respectiva del elemento seccional mediante una entrada restringida definida por una hendidura longitudinal 10.

A lo largo de cada hendidura longitudinal 10, a unos intervalos de longitud L rigurosamente constantes, están previstos unos pares de muescas circulares 11 (véase el detalle ampliado de la figura 2A), que definen unos asientos respectivos para unos cojinetes de guiado (dos de dichos cojinetes pueden apreciarse en la figura 4 designados con la referencia 13) para el acoplamiento de los tornillos de conexión (que pueden apreciarse en la figura 4 designados con la referencia 14) de los diversos módulos de la estruc-
tura.

La figura 4 muestra un ejemplo de conexión relacionado con la unión entre la placa 3 y los dos módulos 2 conectados a ésta. Como puede apreciarse, la placa 3 está provista de unos orificios 15 para acoplar los tornillos de conexión 14. Cada tornillo 14 presenta una cabeza 16 que se apoya sobre la placa 3 y atraviesa un cojinete de guiado 13 recibido en un asiento definido por un par de muescas 11 previsto en el elemento seccional 2. La cavidad longitudinal 8 dispuesta inmediatamente debajo recibe una tuerca 17 para fijar el tornillo 16. La misma conexión, que se muestra en la figura 4, puede reproducirse naturalmente para unir los módulos 2 entre sí. Por consiguiente, como puede apreciarse, toda la estructura reticular del equipo se obtiene mediante conexiones desacoplables. Al mismo tiempo, la distribución a intervalos regulares de los asientos compuestos por los pares de muescas encaradas 11 para los cojinetes de guiado 13 permite obtener una referencia inmediata para posicionar los diversos tornillos de conexión. Cada módulo 2 viene a formar un componente similar a los que se utilizan en el juego "Meccano" (marca registrada), en el que el punto de conexión se identifica inmediatamente contando los orificios de conexión, empezando por un extremo del componente. En el caso de la presente invención, cada módulo del equipo de sujeción presenta una distribución alineada de asientos separados a distancias iguales que permite reproducir cualquier geometría que se desee de forma sumamente fácil y rápida.

Por supuesto, la conformación de la sección transversal de los elementos seccionales 2 extrusionados que constituyen los módulos de la estructura puede ser la que se desee e incluso completamente diferente de la ilustrada meramente a título de ejemplo en la presente memoria.

La figura 5 muestra un detalle de un ejemplo de estructura reticular 4 destinada a soportar un pasador de referencia diseñado para acoplarse a un asiento correspondiente del conjunto que se está procesando a fin de garantizar la posición exacta de éste. Como puede apreciarse también en la figura 1, la estructura 4 está compuesta por barras 5 que presentan una sección transversal circular, cada una de las cuales está conectada de forma rígida por un extremo a un bloque 6 con un corte que define dos mordazas de sujeción 6a, 6b para sujetar otra barra en el paso 6c entre las mordazas, mediante pernos de sujeción que se acoplan a unos orificios 6d. El extremo de cada barra 5 opuesto al bloque 6 está sujeto en el bloque 6 de otra barra.

Además, están previstos unos dispositivos de referencia que garantizan el posicionamiento exacto de cada barra 5 en relación con un bloque respectivo 6. En el ejemplo mostrado en la figura 5, cada uno de dichos dispositivos comprende un elemento anular 19. El elemento anular 19 está provisto de un cubo 20, ajustado en una barra 5 respectiva y que está provisto por lo menos de un orificio radial 21 (en el ejemplo ilustrado están previstos dos orificios radiales dispuestos a 90º uno de otro) para acoplar unos pasadores de conexión diseñados para acoplar unos orificios radiales 22 respectivos realizados en cada extremo de la barra 5 (en la figura 5 puede apreciarse un orificio radial 22 en el otro extremo de la barra 5). El elemento anular 19 comprende además una corona 23 con una serie circunferencial de orificios 24 que presentan un eje paralelo al eje del cubo 20 y diseñados para acoplarse selectivamente a unos pasadores de conexión axiales, diseñados para acoplarse a unos orificios 25 obtenidos en el bloque 6 según un eje paralelo al eje de la barra 5 en la que está fijado el elemento anular 19.

Como puede apreciarse, gracias al uso de unos dispositivos de referencia 19, es posible garantizar de forma fácil y rápida la geometría deseada para la estructura reticular 4.

En conclusión, el equipo según la invención permite por una parte una capacidad de reproducción de éste con operaciones sencillas, fáciles y rápidas, y por otra parte, garantiza la posibilidad de asegurar la geometría de la propia estructura de una forma igualmente sencilla y rápida.

Por supuesto, sin perjuicio del principio de la invención, los detalles de la construcción y las formas de realización pueden variar ampliamente en relación con lo que se ha descrito e ilustrado meramente a título de ejemplo en el presente documento, sin apartarse por ello del alcance de la presente invención. Por ejemplo, aunque en las reivindicaciones anexas se hace referencia explícitamente a un equipo diseñado para ser utilizado por un robot industrial, debe considerarse incluido en el alcance de la presente invención cualquier estructura para soportar o sujetar piezas o conjuntos que se estén procesando o ensamblando que presente las características referidas en las reivindicaciones adjuntas, aunque dicha estructura no se haya diseñado para ser utilizada por un robot.

Claims (6)

1. Equipo que puede ser utilizado por un robot industrial para sujetar piezas

o conjuntos que se están procesando o ensamblando, que comprende una estructura reticular modular (1), definida por una pluralidad de módulos (2), conectados entre sí mediante unas conexiones de tornillo (14), y una pluralidad de elementos de referencia o elementos de posicionamiento (P) unidos a dicha estructura reticular modular (1) mediante unas estructuras reticulares modulares auxiliares respectivas, en el que cada una de dichas estructuras auxiliares (4) comprende un número de barras (5) y un número de bloques de interconexión (6), así como uno o más dispositivos de referencia (19) que determinan la posición recíproca correcta de cada barra en relación con un bloque respectivo, caracterizado porque:

-

cada barra (5) presenta una sección transversal circular,

-

cada barra presenta un extremo que está conectado de forma rígida a un bloque (6) con un corte que define dos mordazas de sujeción y un paso (6c) de la sección transversal circular entre las mismas para sujetar dentro otra barra (5), presentando dichas mordazas de sujeción (6a, 6b) unos orificios (6d) para acoplar los pernos de sujeción, y

-

un extremo opuesto que puede estar sujeto en el bloque (6) de otra barra (5), presentando dicho extremo opuesto por lo menos un orificio radial (22), y

-

porque dicho dispositivo de referencia comprende un elemento anular (19), que comprende un cubo (20), que está diseñado para ajustarse en dicho extremo opuesto de una barra (5) y está provisto de por lo menos un orificio radial (21) para acoplar un pasador de conexión diseñado para ser recibido en un orificio radial (22) en la barra (5),

-

comprendiendo además dicho elemento anular (19) una corona (23) provista de una serie circunferencial de orificios (24) cuyos ejes son paralelos al eje del cubo (20) y que pueden acoplarse selectivamente a uno o más pasadores de conexión diseñados para ser recibidos en unos orificios (25) formados en dicho bloque respectivo (6) de dicha otra barra, en la que está fijada la primera barra.

2. Equipo según la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de los módulos de la estructura reticular principal está formado por un elemento seccional metálico, que presenta por lo menos una cavidad longitudinal (8) proyectada hacia una superficie externa (9) del elemento seccional mediante una hendidura longitudinal (10) que presenta una anchura inferior a la de la cavidad (8), en la que a lo largo de cada una de dichas hendiduras (10), en intervalos de una longitud (L) predeterminada fija, se obtienen unos pares de muescas (11) opuestas en los lados encarados de la hendidura (10), para acoplar unos cojinetes de guiado (13) para unos tornillos de conexión (14) para conectar los módulos (2) de la estructura.

3. Equipo según la reivindicación 2, caracterizado porque dichos pares de muescas (11) opuestas presentan un perfil de arco de círculo y definen un asiento que presenta una forma circular para el cojinete de guiado (13) respectivo.

4. Equipo según la reivindicación 2, caracterizado porque cada perfil (2) presenta un par de cavidades longitudinales (8) paralelas entre sí, que definen unas respectivas hendiduras (10) paralelas entre sí, con dos series alineadas de asientos definidos por unas muescas (11) opuestas, que son también paralelas entre sí, en cada lado del elemento seccional (2).

5. Equipo según la reivindicación 4, caracterizado porque cada elemento seccional (2) presenta una sección transversal cuadrilateral.

6. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque comprende además una placa (3) para la conexión a un robot, que está provisto de unos orificios (14) para el acoplamiento de los tornillos de conexión a los respectivos módulos
(2).