ES2301012T3 - Dispositivo de proteccion contra sobrecarga con dispositivo de conmutacion electrico. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de protección contra sobrecarga (1) con una carcasa (2) que está prevista para la fijación en un equipo manipulador, con un portaherramientas (3) para la fijación de una herramienta, que está dispuesto móvil en la carcasa, con un dispositivo de pretensado (4) para generar una fuerza de pretensado entre la carcasa y el portaherramientas, estando realizado el dispositivo de pretensado como sistema de émbolo con un émbolo de presión que puede ser alimentado por medio de un fluido, y con un dispositivo conmutador (5) que conmuta debido a los movimientos relativos entre la carcasa (2) y el portaherramientas, que presenta por lo menos una superficie de conmutación (6) eléctricamente conductora y por lo menos un elemento de contacto (7) eléctricamente conductor que puede ponerse en contacto eléctrico con la superficie de conmutación, estando dispuestos la superficie de conmutación (6) y el elemento de contacto (7) en tramos de superficie (8) enfrentados entre sí del portaherramientas y de la carcasa, caracterizado porque el elemento de contacto (7) está realizado como un elemento de junta que sella al menos por tramos el émbolo de presión con respecto a la superficie de conmutación (6).

Description

Dispositivo de protección contra sobrecarga con dispositivo de conmutación eléctrico.

La invención se refiere a un dispositivo de protección contra sobrecarga conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

Un dispositivo de protección contra sobrecarga de esta clase se conoce por ejemplo por el documento US-A- 5 839 557.

Los dispositivos de protección contra sobrecarga son conocidos por el estado de la técnica y se emplean en equipos manipuladores accionados por fuerza exterior, por ejemplo en robots industriales con control lineal o continuo, para evitar daños en caso de colisiones dentro del marco de los movimientos entre el equipo manipulador y los objetos situados en el entorno del equipo manipulador. Para ello, el dispositivo de protección contra sobrecarga presenta una carcasa que se puede fijar al equipo manipulador, por ejemplo en una brida de acoplamiento de un brazo del robot. En la carcasa está previsto un portaherramientas, por ejemplo en forma de una brida de herramienta, realizada para el acoplamiento de herramientas de manipulación, por ejemplo dispositivos de sujeción, dispositivos de mecanizado, dispositivos de medida. Para ello el portaherramientas está unido de forma móvil con la carcasa, de modo que se posibilita un movimiento relativo entre la carcasa y el portaherramientas, en particular en forma de una desviación del portaherramientas. Para esto pueden estar previstos movimientos relativos lineales y/o rotativos en función del campo de aplicación de las herramientas de manipulación colocadas en el portaherramientas. Los movimientos relativos pueden estar limitados por detalles constructivos de la carcasa y del portaherramientas colocado en ésta. Para evitar movimientos relativos indeseados se ha previsto un dispositivo de precarga que entre la carcasa y el portaherramientas aplica una fuerza de precarga, de modo que el movimiento relativo solamente puede tener lugar cuando se haya superado la fuerza de precarga. Por lo tanto al producirse una colisión de la herramienta de manipulación con un objeto aparece primeramente sólo una fuerza de colisión determinada por la magnitud de la fuerza de pretensado. Dado que eventualmente no se puede excluir que la holgura de movimiento disponible sea suficiente para el movimiento relativo entre la carcasa y el portaherramientas para poder absorber totalmente el movimiento realizado por el equipo manipulador, está previsto entre la carcasa y el portaherramientas un dispositivo de conmutación que al producirse una desviación mínima del portaherramientas con respecto a la carcasa genera una señal de mando que se puede retransmitir a un sistema de control del equipo manipulador para detener los movimientos del equipo manipulador y eventualmente efectuar un desplazamiento en sentido opuesto.

Una forma de realización conocida de un dispositivo de protección contra sobrecarga es el modelo OPS 80 de la solicitante, que está representado en publicaciones de catálogos corrientes. El OPS 80 presenta una carcasa cilíndrica con orificios de fijación para el montaje en un robot industrial. En la carcasa cilíndrica va colocado un portaherramientas también cilíndrico que va fijado desplazable linealmente y de modo giratorio. Al portaherramientas se le puede aplicar una fuerza de pretensado por medio de un émbolo de presión o de medios elásticos, permitiendo de este modo la transmisión de un par limitado por diseño o una fuerza correspondiente, lo cual es necesario para la utilización de una herramienta colocada en el portaherramientas. En una cara frontal de la carcasa orientada hacia el portaherramientas están dispuestos unos detectores de proximidad decalados respectivamente 120º entre sí, que en el caso de una colisión y de la consiguiente aproximación a la carcasa pueden activar una señal de mando y por lo tanto pueden detener los movimientos del equipo manipulador. Por el documento US 4 717 003 se ha conocido un dispositivo de protección contra sobrecarga que prevé elementos de muelle para generar una fuerza de pretensado. Mediante sensores se determina en este caso la distancia entre la carcasa y una placa portaherramientas. Si se sobrepasa una distancia predeterminada se emite una señal.

Por el documento DD 252 512 A3 se ha conocido un adaptador con protección contra colisiones donde se prevé una carcasa base. En la carcasa base está situado un volumen a presión que está sellado por medio de una membrana. Cuando se separa una brida de unos medios de inmovilización se emite una señal a través de un sensor.

El objetivo en el que se basa la invención consiste en crear un dispositivo de protección contra sobrecarga de la clase citada inicialmente que permita una estructura de construcción simplificada y una variabilidad mejorada.

Este objetivo se resuelve mediante un dispositivo de conmutación con las características de la reivindicación 1.

De este modo se puede provocar un acoplamiento eléctrico directo entre los tramos de superficie de la carcasa y del portaherramientas enfrentados entre sí, con lo cual se puede simplificar notablemente el dispositivo de conmutación con respecto al estado de la técnica. La superficie de conmutación puede estar asignada alternativamente a la carcasa o al portaherramientas, estando el elemento de contacto dispuesto en el tramo de superficie respectivamente opuesto que se corresponda. En cuanto en caso de una colisión y debido al movimiento relativo entre la carcasa y el portaherramientas se separan entre sí los tramos de superficie se interrumpe un contacto eléctrico entre la superficie de conmutación y el elemento de contacto, con lo cual se puede provocar una señal de mando.

De acuerdo con la invención el dispositivo de pretensado está realizado como sistema de émbolo, y que se puede alimentar con un fluido. Para ello la carcasa forma un cilindro dentro del cual está dispuesto de forma móvil el dispositivo de pretensado realizado como sistema de émbolo, y en el cual se puede introducir un fluido especialmente líquido y/o gaseoso. Mediante el medio se puede aplicar en el cilindro una fuerza de presión que da lugar a un pretensado del sistema de émbolo, estando un émbolo en particular unido directamente con el portaherramientas, de modo que por la fuerza de presión del fluido se puede realizar una fuerza de pretensado variable para el portaherramientas.

Al portaherramientas se le puede aplicar la fuerza de prensado a través de un émbolo de presión, estando realizado el elemento de contacto como elemento de sellado que sella el émbolo de presión. De este modo se puede efectuar una adaptación de la fuerza de pretensado a un campo de aplicación del dispositivo de protección contra sobrecarga. Por ejemplo, si hay una herramienta especialmente delicada colocada en el portaherramientas, se puede prever una fuerza de pretensado reducida mediante una aplicación de una presión reducida del émbolo de presión, con el fin de que incluso para fuerzas de colisión reducidas quede garantizado el disparo del dispositivo de protección contra sobrecarga. Mediante la realización del elemento de contacto como elemento de sellado que sella el émbolo de presión se puede renunciar a una junta adicional, con lo cual se obtiene una simplificación de diseño del dispositivo de protección contra sobrecarga. En una forma de realización preferida, el efecto de sellado del elemento de contacto para el émbolo de presión está realizado de tal modo que al producirse una desviación del portaherramientas se logra que se anule el efecto de sellado para el émbolo de presión. De este modo se puede provocar una respuesta especialmente espontánea del dispositivo de protección contra sobrecarga.

En una forma de realización preferida de la invención, el elemento de contacto está fabricado en un material conductor elástico. Mediante un material conductor elástico se asegura el establecimiento seguro de un contacto eléctrico respecto a la superficie de conmutación, ya que el material conductor está en condiciones de compensar tolerancias mecánicas de los tramos de la superficie. Como materiales conductores elásticos se consideran especialmente materiales resilientes tales como aleaciones de cobre-berilo, níquel-titanio o aceros de muelle. En una forma de realización especialmente preferida de la invención el elemento de contacto está constituido por un material elastómero conductor que presenta en particular una alta estabilidad permanente en condiciones de entorno difíciles tales como altas temperaturas y/o fuertes vibraciones. Como materiales elastómeros conductores pueden emplearse especialmente materiales rellenos o recubiertos de metal, grafito o negro de humo tales como silicona, Perbunan o Viton.

En la realización de la invención el elemento de contacto se encuentra en estado de contacto con la superficie de conmutación deformado elásticamente y en toda la superficie sobre la superficie de conmutación debido a la fuerza de pretensado. Por las deformaciones elásticas y por el asiento plano del elemento de contacto está garantizado un contacto eléctrico seguro con la superficie de conmutación. Dependiendo de la configuración geométrica del elemento de contacto y de la elección del material se puede predeterminar una carrera de deformación para el elemento de contacto en función de la fuerza de pretensado. De este modo se pueden provocar diferentes características de conmutación del dispositivo de conmutación, que tienen una influencia considerable sobre los movimientos relativos entre la carcasa y el portaherramientas que se precisan para activar una señal de mando. Mientras que un elemento de contacto de alta elasticidad e intensamente deformable presenta una carrera de deformación grande y por lo tanto exige un movimiento relativo mayor entre la carcasa y el portaherramientas, un elemento de contacto más rígido con menor carrera de deformación puede estar previsto para carreras de conmutación cortas, y por lo tanto para un comportamiento de conmutación espontáneo.

En una forma de realización preferida de la invención, los tramos de superficie dotados del dispositivo de conmutación están previstos en una zona de conmutación formada por la carcasa y/o el portaherramientas, para protegerlos de las influencias del ambiente. De este modo se puede reducir o evitar tanto la penetración de humedad o de partículas de suciedad, que podrían tener una influencia negativa en el comportamiento de conmutación del dispositivo de conmutación, como también la penetración de influencias perturbadoras exteriores, en particular de ondas electromagnéticas. De este modo se puede garantizar a largo plazo el funcionamiento del dispositivo de conmutación, también en condiciones ambientales desfavorables.

En otro perfeccionamiento de la invención la superficie de conmutación está realizada como placa de conductores con varias superficies conductoras. Debido a la realización como placa de conductores se puede fabricar la superficie de conmutación con independencia de la carcasa montándola a continuación en la carcasa, y permitiendo de este modo una adaptación individual a las necesidades del dispositivo de conmutación. Como material para la superficie de conmutación se emplean en particular laminados de resina sintética reforzados con fibra con un recubrimiento metálico, por ejemplo platinas forradas de cobre. Sobre la superficie de conmutación se puede disponer una pluralidad de superficies conductoras, de tal modo que en función de los movimientos relativos que surjan entre la carcasa y el portaherramientas se puedan realizar diferentes funciones de conmutación. De este modo, además de una mera identificación de una colisión se puede efectuar también un reconocimiento del sentido de la colisión, si las superficies conductoras están dispuestas adecuadamente, de modo que puede tener lugar una reacción selectiva del equipo manipulador.

En una forma de realización preferida de la invención, los tramos de superficie están orientados esencialmente ortogonales a un eje de activación, que está determinado por una unión activa entre la carcasa y el portaherramientas. De este modo se puede conseguir un comportamiento de conmutación especialmente ventajoso del dispositivo de conmutación, ya que está garantizada la activación segura del dispositivo de conmutación no solo en el caso de colisiones que sean provocadas por el movimiento del dispositivo de protección contra sobrecarga en la dirección del eje de activación y que den lugar a un movimiento lineal del portaherramientas con respecto a la carcasa, sino también en el caso de movimientos que tengan lugar en dirección ortogonal al eje de activación y que den lugar a un movimiento basculante del portaherramientas con respecto a la carcasa.

En otro perfeccionamiento de la invención las superficies conductoras están realizadas respectivamente en forma de segmentos de círculo con relación al eje de activación. De este modo resulta posible conseguir una resolución local de la colisión que puede provocar de forma especialmente ventajosa una reacción selectiva del equipo manipulador. Mientras que en el caso de una colisión en la dirección del eje de activación todas las superficies conductoras pierden de modo esencialmente simultáneo el contacto eléctrico con el elemento de contacto, con lo cual se provoca una señal de mando específica, en el caso de colisiones ortogonales al eje de activación se produce un basculamiento del portaherramientas con respecto a la carcasa, de modo que sólo una parte de las superficies conductoras, en particular una superficie conductora, pierde el contacto con el elemento de contacto, con lo cual se produce igualmente una señal de mando específica. En una forma de realización especialmente preferida las superficies conductoras realizadas en forma de segmento de círculo presentan un ángulo de segmento de 120º, con lo cual se puede realizar un compromiso ventajoso entre un contacto eléctrico fiable y una desconexión local suficiente para la mayoría de las aplicaciones.

En otro perfeccionamiento de la invención, el elemento de contacto esta realizado como elemento anular. De este modo resulta posible un diseño especialmente sencillo del elemento de contacto que al mismo tiempo permite también un asiento homogéneo y uniforme para la superficie de conmutación. Para ello el elemento anular puede estar realizado en forma circular, ovalada o también poligonal, con lo cual en la combinación activa con la superficie de conmutación se pueden conseguir diferentes características de conmutación. En una forma de realización especialmente preferida de la invención el elemento de contacto está configurado en forma circular y dispuesto de forma coaxial con el eje de activación.

En otro perfeccionamiento de la invención, el elemento de contacto está dispuesto en una ranura frontal del portaherramientas que rodea al menos por tramos el eje de activación. De este modo queda garantizada una fijación segura del elemento de contacto, incluso en el caso de movimientos basculantes entre el portaherramientas y la carcasa, evitando además la ranura una deformación demasiado fuerte del elemento de contacto.

En una forma de realización preferida de la invención el elemento de contacto está previsto en una posición de reposo del portaherramientas para establecer un contacto eléctrico entre las superficies conductoras de la placa de circuitos, y realizado para un flujo de corriente de reposo para la detección de averías. De este modo se puede realizar de forma sencilla la vigilancia de la disposición de funcionamiento del dispositivo de conmutación. El dispositivo de conmutación se alimenta con una tensión eléctrica, estando previsto el establecimiento de contacto de las superficies conductoras por parte del elemento de contacto de tal modo que tiene lugar un flujo de corriente a través de algunas o todas las superficies conductoras. Mientras el portaherramientas se encuentra en la posición de reposo, es decir que no actúan sobre el portaherramientas o la carcasa ningunas fuerzas exteriores que den lugar a un movimiento relativo superior a una carrera de deformación del elemento de contacto, fluye por lo tanto una corriente de reposo que puede ser detectada por un dispositivo de evaluación conectado a continuación. Esta corriente de reposo es una condición necesaria aunque no suficiente para el funcionamiento correcto del dispositivo de conmutación, si en un dispositivo de conmutación realizado de este modo y alimentado con corriente se produjera una interrupción del flujo de corriente se puede deducir que hay un fallo de funcionamiento. En una forma de realización preferida de la invención se emplea una resistencia en corriente continua o la impedancia del dispositivo de conmutación como criterio de calidad para el estado del elemento de contacto y de las superficies conductoras.

En otro perfeccionamiento de la invención están previstos medios de supervisión para supervisar el flujo de corriente de reposo y para la detección de fallos. Los medios de supervisión permiten la supervisión selectiva y adaptada individualmente del dispositivo de conmutación. Los medios de supervisión alimentan el dispositivo de conmutación con una corriente de reposo que puede estar prevista como tensión continua constante o pulsada o tensión alterna, y comprueban el flujo de corriente a través del dispositivo de conmutación provocado por la tensión de reposo. Si el flujo de corriente difiere de unos valores teóricos predeterminables, en particular con vistas a los criterios tales como intensidad de corriente o desfase, entonces los medios de supervisión generan una señal de avería que se puede retransmitir a una unidad de evaluación. Mediante los medios de supervisión se puede realizar de forma sencilla la intercambiabilidad modular de diferentes dispositivos de conmutación, ya que con independencia de la configuración del dispositivo de conmutación puede estar previsto un interfaz normalizado con respecto a la unidad de evaluación. En una forma de realización preferida de la invención, los medios de supervisión previstos para la supervisión del flujo de corriente de reposo y para la detección de averías, incluidos los componentes electrónicos necesarios para ello, están integrados en particular en el dispositivo de conmutación, de modo que solamente se precisa una alimentación de corriente y/o por lo menos una línea de señal para hacer realidad una supervisión completa del funcionamiento y/o del estado del dispositivo de conmutación.

En otro perfeccionamiento de la invención está prevista una carrera de conmutación del dispositivo de conmutación en dirección axial del portaherramientas respecto a la carcasa de s < 2 mm y/o un ángulo de conmutación de \alpha > 10º en los movimientos basculantes del portaherramientas respecto a la carcasa. De este modo se puede garantizar una reacción especialmente espontánea del dispositivo de conmutación de modo que queda también asegurada una desconexión rápida o una inversión inmediata del movimiento del equipo manipulador para evitar daños en el caso de una colisión con objetos en el entorno. Para ello la carrera de conmutación del dispositivo de conmutación viene determinada esencialmente por la carrera de deformación del elemento de contacto. Con vistas al ángulo de conmutación es importante además la configuración geométrica de las superficies conductoras, ya que en el caso de superficies conductoras más reducidas y limitadas a una gama angular estrecha, se produce una separación más rápida del elemento de contacto durante un movimiento basculante del portaherramientas respecto a la carcasa. En una forma de realización especialmente preferida de la invención el elemento de contacto y/o la superficie de conmutación tienen suspensión elástica, de modo que se puede realizar un aumento de la carrera de conmutación o del ángulo de conmutación, siendo esto especialmente interesante cuando pueden surgir principalmente colisiones con objetos blandos en las que en principio no se produce ningún riesgo de daños.

En una forma de realización especialmente preferida de la invención está previsto que la carrera de conmutación sea una función de la fuerza de pretensado, en cuyo caso cabe imaginar tanto una relación proporcional como antiproporcional entre la fuerza de pretensado y la carrera de conmutación. Esta dependencia de la carrera de conmutación respecto a la fuerza de pretensado se puede realizar en particular por la suspensión flexible de la superficie de conmutación y/o del elemento de contacto, en cuyo caso un aumento de la fuerza de pretensado daría lugar a un desplazamiento del portaherramientas respecto a la carcasa y con ello a una prolongación de la carrera de conmutación.

Otras ventajas y características de la invención se deducen de la siguiente descripción de un ejemplo de realización preferido, que está representado mediante las Figuras. Éstas muestran:

Fig. 1 una representación en perspectiva de un dispositivo de protección contra sobrecarga en una posición de reposo,

Fig. 2 una representación en perspectiva de una superficie de conmutación para el dispositivo de protección contra sobrecarga según la Fig. 1,

Fig. 3 una representación en perspectiva del dispositivo de protección contra sobrecarga según la Fig. 1.

Un dispositivo de protección contra sobrecarga 1 representado en la Fig. 1 y en la Fig. 3 presenta una carcasa 2, que está prevista para la fijación en un equipo manipulador no representado, en particular en un robot industrial, así como un portaherramientas 3 situado en la carcasa 2 para la fijación de una herramienta que no está representada, en particular una herramienta de sujeción o una herramienta de mecanizado, estando el portaherramientas dispuesto de forma móvil en la carcasa 2. Entre la carcasa 2 y el portaherramientas 3 está previsto un dispositivo de pretensado 4, realizado para aplicar una fuerza de pretensado entre la carcasa 2 y el portaherramientas 3. Para generar una señal de mando eléctrica que se puede emplear especialmente para influir en el equipo manipulador, está previsto un dispositivo de conmutación 5 que conmuta debido a los movimientos relativos entre la carcasa 2 y el portaherramientas 3. El dispositivo conmutador 5 presenta por lo menos una superficie de conmutación 6 eléctricamente conductora y por lo menos un elemento conductor de contacto 7 que puede ponerse en contacto eléctrico con la superficie de conmutación 6. La superficie de conmutación 6 y el elemento de contacto 7 están realizados en tramos de superficie 8a enfrentados entre sí del portaherramientas 3 y 8b de la carcasa 2.

El elemento de contacto 7 está fabricado de un material conductor elástico, en particular de un material elastómero cargado y/o recubierto de partículas conductoras y por lo tanto conductor, y en el estado de contacto representado en la Fig. 1 y en la Fig. 3 se comprime sobre la superficie de conmutación 6 por una fuerza de pretensado aplicada por el dispositivo de pretensado 4, y con ello se deforma elásticamente. De este modo el elemento de contacto 7 llega a asentar en toda la superficie sobre la superficie de conmutación 6 y garantiza en estado de contacto, que corresponde a un estado de reposo del dispositivo de protección contra sobrecarga, un contacto eléctrico estable entre el elemento de contacto 7 y las superficies conductoras 9 que están representadas con mayor detalle en la Fig. 1 y en la Fig. 2. El elemento de contacto 7 va introducido parcialmente en una ranura frontal periférica 11 del portaherramientas 3, y de este modo queda sujeto en una posición predefinida y protegido de una sobrecarga causada por una deformación demasiado fuerte.

La carcasa 2 y el portaherramientas 3 forman una zona de conmutación 18 esencialmente cerrada para poder proteger los tramos de superficie 8a, 8b del dispositivo de conmutación 5 y el elemento de contacto 7 de las influencias del medio ambiente. La zona de conmutación 18 de la carcasa 2 y el tramo del portaherramientas 3 adaptado a aquél esencialmente a modo de émbolo, permiten efectuar un movimiento relativo lineal en la dirección de un eje de activación 10, correspondiendo el eje de activación 10 a un eje longitudinal central del orificio esencialmente cilíndrico en la carcasa 2 o el contorno esencialmente cilíndrico del tramo de portaherramientas 3 en forma de émbolo alojado en la carcasa 2. La zona de conmutación 18 está realizada como cámara de presión cilíndrica, en la que mediante la aplicación de presión mediante un fluido especialmente gaseoso o líquido con una fuerza de presión se puede ejercer sobre el tramo a modo de émbolo del portaherramientas 3 una fuerza de presión que es eficaz como fuerza de pretensado para el dispositivo de protección contra sobrecarga 1.

En el caso de una realización adecuada de la carcasa 2 y del portaherramientas 3 resulta también posible un movimiento basculante como movimiento relativo entre la carcasa 2 y el portaherramientas 3, que en particular puede estar superpuesta con el movimiento lineal relativo. Este movimiento basculante tiene lugar esencialmente alrededor de un eje de giro situado en un plano dispuesto ortogonal al eje de activación 10.

El dispositivo de protección contra sobrecarga 1 se instala en un equipo manipulador no representado, entre un brazo del manipulador accionado en particular por fuerza exterior y una herramienta a colocar en el equipo manipulador, en particular una herramienta de sujeción o de mecanizado, y se une a una alimentación de un fluido a presión, en particular una alimentación de aire comprimido o de un fluido hidráulico, así como con un cable de control eléctrico. La colocación del dispositivo de protección contra sobrecarga 1 en el equipo manipulador así como la colocación de la herramienta en el dispositivo de protección contra sobrecarga puede tener lugar con uniones atornilladas, estando previstas en el dispositivo de protección contra sobrecarga 1 unas fijas para lograr un posicionamiento unívoco respecto al equipo manipulador. Mediante la alimentación del fluido a presión se alimenta la zona de conmutación 18 realizada como cámara de presión con una presión del fluido con lo cual se produce una fuerza de pretensado entre la carcasa y el tramo del portaherramientas en forma de émbolo. La fuerza de pretensado se puede variar según el estado de trabajo del dispositivo de protección contra sobrecarga 1 mediante la variación de la presión del fluido. Por la fuerza de pretensado se comprime sobre la superficie de conmutación 6 el elemento de contacto 7 alojado frontalmente en la ranura 11 del tramo en forma de émbolo, y se deforma elásticamente, estableciendo con ello un contacto eléctrico entre el elemento de contacto 7 y las superficies conductoras 9 de la superficie de conmutación 6, actuando el elemento de contacto 7 como elemento de junta entre el tramo en forma de émbolo y la superficie de conmutación 6. La superficie de conmutación 6 se posiciona con relación a un cono de centraje 20 que está previsto en el portaherramientas 3 por medio de un pasador de centraje 19 representado con mayor detalle en la Fig. 1. El cierre estanco respecto al entorno se consigue mediante la junta tórica 21 prevista en la carcasa 2, que está en unión activa con la cara inferior de la superficie de conmutación 6. En la posición de reposo del portaherramientas 3 respecto a la carcasa 2 puede estar previsto un flujo de corriente eléctrica a las superficies conductoras 9 a través del elemento de contacto 7, pudiendo evaluarse la existencia de un flujo de corriente a través de todas las superficies conductoras 9 como indicador del funcionamiento correcto del dispositivo de conmutación 5. Para ello hay una unidad de evaluación no representada unida al dispositivo conmutador 5, que provoca la aplicación de tensión del dispositivo conmutador 5 y que detecta el flujo de corriente de reposo provocado de este modo.

Durante los movimientos del equipo manipulador actúan sobre la herramienta colocada en el portaherramientas 3, aceleraciones que por lo general no deben dar lugar al disparo del dispositivo de protección contra sobrecarga 1. Por eso se aplica la fuerza de pretensado que exige la actuación de una fuerza mínima predeterminable sobre el portaherramientas 3 para poder provocar un movimiento relativo entre el portaherramientas 3 y la carcasa 2. Un movimiento relativo de esta clase puede surgir por ejemplo en el caso de una colisión de la herramienta colocada en el portaherramientas 3 con un objeto situado en el entorno del equipo manipulador. En función de la dirección de la colisión actúa entonces una fuerza en la dirección del eje de activación 10 o por lo menos en parte ortogonal al eje de activación 10. De este modo tiene lugar respecto a la carcasa 2, o bien un movimiento de conmutación lineal, que está representado en la Fig. 3 esquemáticamente a título de ejemplo por la carrera de conmutación 12, o un movimiento de giro del portaherramientas 3 eventualmente superpuesto, que se representa por el ángulo de conmutación 13 representado esquemáticamente y a título de ejemplo en la Fig. 3. Debido al movimiento relativo entre la carcasa 2 y el portaherramientas 3 se separan entre sí los tramos de superficie 8a, 8b representados en la Fig. 1 y en la Fig. 3, enfrentados entre sí y orientados hacia sí, de modo que puede llegar a producirse una separación parcial o total del elemento de contacto 7 respecto a la superficie de conmutación 6,con lo cual se interrumpe el flujo de corriente entre el elemento de contacto 7 y por lo menos una de las superficies conductoras 9. Además, por la separación del elemento de contacto 7 se anula también el efecto de junta con la superficie de conmutación 6, con lo cual desaparece la presión interior creada en el dispositivo de pretensado, pudiendo tener lugar un movimiento relativo especialmente rápido entre el portaherramientas 3 y la carcasa 2, ya que la fuerza de presión se reduce al menos casi en su totalidad. La interrupción del flujo de corriente es detectada por la unidad de evaluación y se puede retransmitir por ejemplo como señal de mando a un sistema de control del equipo manipulador. Gracias a la realización de la superficie de conmutación con tres superficies conductoras en forma de segmentos de círculo primeramente se separa durante un movimiento basculante del portaherramientas 3 sólo el elemento de contacto 7 de una de las superficies conductoras 9, con lo cual se produce una señal de mando característica. En el caso de un movimiento relativo lineal en la dirección del eje de activación, son en cambio todas las superficies conductoras 9 las que pierden de forma esencialmente simultánea el contacto con el elemento de contacto 7, de modo que se produce otra señal de mando también característica. El dispositivo de evaluación puede estar realizado de tal modo que permita distinguir estas señales de conmutación características diferentes, y por lo tanto pueda emitir una información de dirección al dispositivo de control del equipo manipulador, que entonces puede dar lugar a un movimiento de retroceso selectivo del equipo manipulador en sentido contrario al de la colisión.

Tal como está representado con mayor detalle en la Fig. 2, la superficie de conmutación 6 está realizada como placa de conductores con varias superficies conductoras 9. La placa de circuito presenta un contorno de forma esencialmente circular, y está dotada en la superficie de tres superficies conductoras 9 realizadas respectivamente en forma de segmentos de círculo. Desde cada una de las superficies conductoras 9 va una pista conductora 14, recubierta de material aislante, a un punto de contacto 15 en la cara inferior de la placa conductora, donde puede estar previsto una conexión de enchufe o conexión de cable eléctrico no representados. En cuanto a su contorno exterior, la superficie de conmutación 6 está adaptada a la carcasa 2, estando previsto el orificio central 16 para el paso del portaherramientas 3, mientras que los orificios de centraje 17 están realizados para una unión activa con unas fijas previstas en la carcasa 2, no representadas en la Fig. 2, para el posicionamiento de la placa de circuito impreso.

Claims (12)

1. Dispositivo de protección contra sobrecarga (1) con una carcasa (2) que está prevista para la fijación en un equipo manipulador, con un portaherramientas (3) para la fijación de una herramienta, que está dispuesto móvil en la carcasa, con un dispositivo de pretensado (4) para generar una fuerza de pretensado entre la carcasa y el portaherramientas, estando realizado el dispositivo de pretensado como sistema de émbolo con un émbolo de presión que puede ser alimentado por medio de un fluido, y con un dispositivo conmutador (5) que conmuta debido a los movimientos relativos entre la carcasa (2) y el portaherramientas, que presenta por lo menos una superficie de conmutación (6) eléctricamente conductora y por lo menos un elemento de contacto (7) eléctricamente conductor que puede ponerse en contacto eléctrico con la superficie de conmutación, estando dispuestos la superficie de conmutación (6) y el elemento de contacto (7) en tramos de superficie (8) enfrentados entre sí del portaherramientas y de la carcasa, caracterizado porque el elemento de contacto (7) está realizado como un elemento de junta que sella al menos por tramos el émbolo de presión con respecto a la superficie de conmutación (6).

2. Dispositivo de protección contra sobrecarga según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de contacto (7) está fabricado en un material conductor elástico, en particular un material elastómero conductor.

3. Dispositivo de protección contra sobrecarga según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en estado de contacto el elemento de contacto (7) asienta sobre la superficie de conmutación, deformado elásticamente por la fuerza de pretensado y plano sobre la superficie de conmutación.

4. Dispositivo de protección contra sobrecarga según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los tramos de superficie dotados del dispositivo de conmutación están previstos dentro de una zona de conmutación (18) formada por la carcasa y/o el portaherramientas, como protección contra influencias del ambiente.

5. Dispositivo de protección contra sobrecarga según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie de conmutación está realizada como placa de circuito impreso con varias superficies conductoras (9).

6. Dispositivo de protección contra sobrecarga según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los tramos de superficie están orientados esencialmente ortogonales con respecto a un eje de activación (10), que está determinado por una unión activa de la carcasa con el portaherramientas.

7. Dispositivo de protección contra sobrecarga según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque las superficies conductoras están realizadas respectivamente en forma de segmentos de círculo respecto al eje de activación, en particular con un ángulo de segmento de 120º.

8. Dispositivo de protección contra sobrecarga según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de contacto (7) está realizado como elemento de junta anular y está dispuesto en particular en posición coaxial con el eje de activación.

9. Dispositivo de protección contra sobrecarga según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de contacto (7) está dispuesto en una ranura (11) frontal del portaherramientas que rodea por lo menos por tramos el eje de activación.

10. Dispositivo de protección contra sobrecarga según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de contacto está previsto para realizar en una posición de reposo del portaherramientas un contacto eléctrico entre las superficies conductoras de la placa de circuito impreso y está realizado para un flujo de corriente de reposo para la detección de averías.

11. Dispositivo de protección contra sobrecarga según la reivindicación 10, caracterizado por estar previstos medios de supervisión para supervisar el flujo de corriente de reposo y para la detección de averías.

12. Dispositivo de protección contra sobrecarga según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por estar prevista una carrera de conmutación del dispositivo de conmutación en la dirección axial del portaherramientas respecto a la carcasa de s < 2 mm y/o un ángulo de conmutación de \alpha < 10º en el caso de movimientos basculantes del portaherramientas respecto a la carcasa.