ES2537160T3

ES2537160T3 - Dispositivo de garra para manipulación de elementos flexibles

Info

Publication number: ES2537160T3
Application number: ES10819701.3T
Authority: ES
Inventors: Valentín Collado Jiménez; Oihane Beloki Zubiri; Riccardo MEZZACASA LASARTE; Francisco José ESTENSORO ASTIGARRAGA; José Ramón García Martínez; Miguel Segura Moreno; Xabier Irastorza Arregui
Original assignee: Fundacion Tecnalia Research and Innovation
Current assignee: Fundacion Tecnalia Research and Innovation
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: CN103501968B; WO2012089859A1; US20140008928A1; EP2660011A1; EP2660011B1; US8944481B2; CN103501968A

Abstract

Dispositivo de garra para manipulación de elementos flexibles, acopiable a un brazo de robot a modo de efector final, que comprende un bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25) y una pluralidad de elementos de agarre (1 - 9) acoplados en el bastidor principal mediante respectivos mecanismos de accionamiento (1 a-1f; 2a-2e; 3a- 3f; 4a-4g; 5a-5d; 6a-6g; 7a-7f; 8a-8e; 9a-9f) para agarrar un elemento flexible (10), caracterizado porque comprende al menos cuatro elementos de agarre (1 -9) para agarrar el elemento flexible (10); al menos un elemento de agarre (5) es un elemento de agarre multiposición independientemente desplazable, respecto de los demás elementos de agarre (1 -4, 6-9), en al menos una dirección paralela al plano definido por los demás elementos de agarre (1 -4, 6-9) mediante un sistema de desplazamiento (16, 38, 39, 40, 41, 42, 45) montado en el bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25) y en una dirección perpendicular (Z) a dicho plano mediante un accionamiento vertical (5b); al menos dos de los demás elementos de agarre (1 -4, 6-9) que definen el plano anteriormente mencionado son independientemente desplazables en cualquier dirección (X, Y) dentro de dicho plano mediante respectivos sistemas de desplazamiento bidireccional adicionales montados en el bastidor principal (14, 15. 17, 18. 19, 20, 24, 25): los elementos de agarre (1 -9) son automáticamente ajustables en sus respectivas posiciones de manera que quedan dispuestos en un mismo plano para capturar el elemento flexible (10) en configuración plana bidimensional y, una vez capturado el elemento flexible (10), moverse para generar en el elemento flexible (10) una configuración tridimensional sin generar esfuerzos de estiramiento sobre el elemento flexible (10).

Description

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DESCRIPCIÓN

Dispositivo de garra para manipulación de elementos flexibles

5 Campo técnico de la invención

La presente invención se encuadra en el campo técnico de los dispositivos empleados como efectores finales en robots industriales, y es particularmente aplicable en la fabricación de materiales o piezas moldeados a partir de una preforma formada de una pluralidad de telas flexibles.

10

Antecedentes de la invención

Una técnica habitualmente empleada en la fabricación de materiales compuestos ("composites") parte de una preforma formada por varias capas de tela que comprende fibras de refuerzo (fibras de carbono, fibras de vidrio,

15 etc.). Estas telas o capas se van colocando sobre un molde de conformación, se van uniendo entre sí mediante un ligante que se aplica en determinados puntos, y a continuación se cierre el molde que proporcionará la forma final a la preforma mediante la aplicación de calor y presión durante un periodo de tiempo determinado.

Las diversas capas de tela son telas flexibles con patrones con una geometría bidimensional, es decir, tienen la

20 forma y tamaño adecuado a la pieza de composite que se desea obtener. Habitualmente, en la práctica industrial la colocación de las capas de tejido bidimensional sobre el molde se realiza habitualmente de forma manual ya que es preciso colocarlas correctamente e ir fijándolas entre sí.

Si se quiere automatizar este proceso, se puede utilizar un manipulador que va cogiendo las distintas capas de tejido

25 bidimensional o patrones y lo lleva hasta el molde de conformación, pero una vez allí el manipulador tiene que dejarlas caer sobre el molde por lo que no se puede garantizar una buena colocación de las capas, especialmente cuando el molde presenta una geometría compleja.

En la actualidad se conocen manipuladores que permiten coger y transportar elementos flexibles, mediante ventosas

30 de vacío o elementos similares, pero todos presentan el problema de que no pueden garantizar una buena colocación de las telas en el molde ni aplicar adhesivo automáticamente entre las distintas capas de tejido. Así, la solicitud de patente US2010007065A1 describe un dispositivo de garra que contiene un marco en el que se incluye un dispositivo configurado para coger y mantener al menos una tela de fibra de carbono. Además, este marco contiene otro dispositivo para depositar la tela de fibra de carbono sobre el molde. Por otra parte, la solicitud de

35 patente US2008080962A1 describe otro dispositivo similar para transportar objetos fláccidos como telas de fibra de carbono o similares, que comprende una superficie mediante la cual se coge la tela. Esta superficie está compuesta por diferentes elementos que entrarán o no en funcionamiento dependiendo de la forma y dimensiones de la tela que se pretende coger. Si bien estos dispositivos permiten coger telas de fibra de carbono con diferentes formas y colocarlas sobre un molde, ello solo es posible siempre que la forma del molde sea sencilla. Los elementos de

40 sujeción no tienen movimiento relativo entre si, por lo tanto la tela se depositará sobre el molde soltándola a plano sobre él y por tanto no se puede asegurar que la tela se adaptará bien a la forma del molde. Asimismo, en el artículo de Tarsha Kordi, M. y otros (Departamento de Teoría de mecanismos y dinámica de máquinas (IGM) de la Universidad TWTH de Aquisgrán, Alemania -http://www.iqm.rwth-aachen.de/): "Development of a Multifuncional Robot End-Effector System for Automated Manufacture of Textile Preforms", publicado en las conferencias

45 “Advanced intelligent mechatronics, 2007 IEEE/ASME”, ISBN: 978-1-4244-1263-1, páginas 1-6 (2007) se describe un dispositivo de garra que comprende una estructura de soporte en la que están articulados sendos bastidores laterales de tipo pantógrafo y portadores de elementos de agarre por succión, frío o aguja, que permite coger una tela en plano bidimensional y colocarla sobre un molde tridimensional. Algunos de los elementos de agarre están montadas sobre unos brazos que pueden bascular respecto de la estructura de soporte, y así doblar la preforma

50 textil en sus extremos formando un ángulo con la parte central de la preforma textil. También en este caso, la adaptación de la tela al molde solo es posible para formas tridimensionales sencillas.

En el mismo sentido, otro dispositivo de manejo adicional, en este caso para manejar piezas de carrocería de chapa, puede encontrarse en la solicitud de patente de Estados Unidos con número US-2007/0233320-A1. Este dispositivo 55 comprende una unidad portadora que tiene un medio de acoplamiento para acoplarse a un brazo robótico de un robot y una pluralidad de módulos operativos que tienen una interfaz de unión para la unión de un módulo operativo que está provisto de medios de ajuste para establecer la posición de la interfaz de unión en la que los medios de ajuste comprenden varios mecanismos de posicionamiento y colocación controlados mediante señales de control eléctricas desde un dispositivo de control, haciendo posible tales mecanismos de colocación bascular la interfaz de

60 unión en las direcciones x, y y z de un sistema Cartesiano de coordenadas que abarca las coordenadas x, y y z, estando diseñados los mecanismos de posicionamiento y colocación de tal manera que la interfaz de unión puede ubicarse en la posición diana deseada mediante el movimiento en la dirección x, y y/o z.

Descripción de la invención

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La presente invención tiene por objeto superar los inconvenientes de la técnica anterior más arriba detallados, mediante un dispositivo de garra de acuerdo con la reivindicación 1.

El término "elemento flexible" tal como se emplea en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones, tiene

5 el significado de elemento no rígido y flexible, como por ejemplo los patrones, telas o capas flexibles, tales como los que, por ejemplo, se emplean en la fabricación de materiales compuestos en una preforma formada por varios patrones, capas o telas superpuestos que pueden comprender fibras de refuerzo (fibras de carbono, fibras de vidrio, etc.) y que después de colocadas sobre un molde de conformación, se pueden ir uniendo entre sí mediante un ligante que se aplica en determinados puntos, y a continuación se cierre el molde que proporcionará la forma final a la preforma, o capas de PREPREG es decir, capas de tejido reforzado que incorporan también una resina de curado en ellos.

El elemento de agarre multiposición comprende un mecanismo de accionamiento vertical para desplazarlo en la dirección perpendicular. Preferentemente, el sistema comprende además respectivos mecanismos de accionamiento

15 vertical adicionales conectados a al menos algunos de, y preferentemente todos, los demás elementos de agarre para desplazar esos elementos de agarre en la dirección perpendicular. De acuerdo con la invención, al menos uno de los elementos de agarre y preferentemente todos pueden ser ventosas convencionales conectadas a un sistema de generación de vacío. Alternativamente, algunos o todos los elementos de agarre pueden ser elementos de agarre tales como agarradores de aguja o dispositivos de crio-agarre.

Preferentemente, el dispositivo de garra conforme a la invención comprende, visto en la dirección longitudinal del bastidor principal, al menos un elemento de agarre frontal y al menos un elemento de agarre trasero, estando el elemento de agarre multiposición montado entre al menos un elemento de agarre frontal y al menos un elemento de agarre trasero.

25 De acuerdo con la invención, el o al menos algunos de los elementos de agarre frontales pueden estar montados en un sistema de desplazamiento longitudinal frontal que está a su vez montado en el bastidor principal, de manera que los elementos de agarre frontales son desplazables en dirección longitudinal del bastidor principal hacia el elemento de agarre multiposición. Alternativa o adicionalmente, el o los elementos de agarre frontales pueden estar montados en un sistema de desplazamiento transversal frontal montado también en el bastidor principal o sobre el elemento estructural que se desplaza longitudinalmente, de manera que son desplazables en dirección transversal del bastidor principal. Asimismo, el o al menos algunos de los elementos de agarre frontales pueden ser basculables en un ángulo en un plano correspondiente a la dirección transversal del bastidor principal.

35 En una realización preferida de la invención, el dispositivo de garra comprende dos elementos de agarre frontales extremos, que pueden estar montados en el bastidor principal a través de un sistema de desplazamiento longitudinal frontal para desplazar conjuntamente los elementos de agarre frontales extremos en la dirección longitudinal hacia el elemento de agarre multiposición. Estos elementos de agarre frontales extremos pueden asimismo estar montados en el sistema de desplazamiento longitudinal frontal cada uno mediante un sistema de desplazamiento transversal frontal, de manera que cada uno de los elementos frontales extremos es individualmente desplazable en dirección transversal del bastidor principal. También en este caso, al menos uno y preferentemente ambos de los elementos de agarre frontales extremos son basculables en el mencionado ángulo en el plano correspondiente a la dirección transversal del bastidor principal.

45 Entre los dos elementos de agarre frontales extremos puede estar dispuesto al menos un elemento de agarre frontal intermedio, que puede estar montado entre los dos elementos de agarre frontales extremos en el sistema de desplazamiento longitudinal frontal. El elemento de agarre frontal intermedio puede estar montado fijamente en el sistema de desplazamiento longitudinal frontal

Preferentemente, los elementos de agarre frontales están montados en sendos mecanismos de accionamiento vertical para mover los elementos de agarre frontales en la dirección perpendicular.

Por otra parte, el o los elementos de agarre traseros pueden estar montados en un sistema de desplazamiento longitudinal trasero que a su vez está montado en el bastidor principal, de manera que los elementos de agarre

55 traseros son desplazabas en dirección longitudinal del bastidor principal hacia el elemento de agarre multiposición. También alternativa o adicionalmente, el o al menos algunos de los elementos de agarre traseros pueden estar montados en un sistema de desplazamiento transversal trasero que a su vez está montado en el sistema de desplazamiento longitudinal trasero, de manera que al menos algunos de los elementos de agarre trasero son desplazabas en dirección transversal del bastidor principal. El o al menos algunos de los elementos de agarre traseros pueden ser basculables en un ángulo en un plano correspondiente a la dirección transversal del bastidor principal.

Preferentemente, el dispositivo de garra conforme a la invención comprende dos elementos de agarre traseros extremos, que pueden estar montados en el bastidor principal a través de un sistema de desplazamiento longitudinal 65 trasero para desplazar conjuntamente los elementos de agarre traseros extremos en la dirección longitudinal hacia elemento de agarre multiposición. Los elementos de agarre traseros extremos también pueden estar cada uno

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montados en el sistema de desplazamiento longitudinal trasero mediante un sistema de desplazamiento transversal trasero, de manera que cada uno de los elementos traseros extremos es individualmente desplazable en dirección transversal del bastidor principal. Al menos uno de los elementos de agarre traseros extremos puede ser basculable en un ángulo en un plano correspondiente a la dirección transversal del bastidor principal.

5 Entre los dos elementos de agarre traseros extremos puede estar dispuesto al menos un elemento de agarre trasero intermedio, que puede estar montado entre los dos elementos de agarre traseros extremos en el sistema de desplazamiento longitudinal trasero. El elemento de agarre trasero intermedio puede estar montado fijamente en el sistema de desplazamiento longitudinal trasero.

Preferentemente, los elementos de agarre traseros están montados en sendos mecanismos de accionamiento vertical para mover los elementos de agarre traseros en la dirección perpendicular.

El dispositivo de garra conforme a la invención pueden comprender además al menos un elemento de agarre lateral

15 montado entre dicho al menos un elemento de agarre frontal y dicho al menos un elemento de agarre trasero, como por ejemplo, un elemento de agarre lateral izquierdo y un elemento de agarre lateral derecho, de manera que el elemento de agarre multiposición queda montado entre el elemento de agarre lateral izquierdo y el elemento de agarre lateral derecho. Preferentemente, cada elemento de agarre lateral está montado en el bastidor principal mediante un sistema de desplazamiento transversal lateral. Al menos uno y preferentemente todos de los elementos de agarre laterales pueden ser basculables en el ángulo en el plano correspondiente a la dirección transversal del bastidor principal. Preferentemente, los elementos de agarre laterales están montados en sendos mecanismos de accionamiento vertical para mover los elementos de agarre laterales en la dirección perpendicular.

En una realización preferente de la invención, el mecanismo de accionamiento vertical para el elemento de agarre

25 multiposición puede estar montado en un soporte vertical desplazable en la dirección transversal mediante un sistema de desplazamiento transversal para desplazar el elemento de agarre multiposición en la dirección transversal, el sistema guiado transversal está montado en un sistema de desplazamiento longitudinal para desplazar el elemento de agarre multiposición en la dirección longitudinal y el sistema de desplazamiento longitudinal está montado en un subestructura montada en el bastidor principal de manera que el elemento de agarre multiposición es desplazable entre los demás elementos de agarre

En esta realización, el sistema de desplazamiento transversal para desplazar el elemento de agarre multiposición puede comprender un sistema de guiado transversal y un motor de accionamiento transversal. Este sistema de guiado transversal puede comprender, por ejemplo, una guía transversal y un husillo transversal que gira en el

35 soporte vertical y está conectado al motor de accionamiento transversal.

Por otra parte, el sistema de desplazamiento longitudinal puede comprender una pareja de guiados longitudinales, distanciados entre sí, en los que se desplazan sendos carros con respectivas extensiones verticales inferiores en las que está montado el sistema de desplazamiento transversal, así como sendos motores de accionamiento longitudinal para desplazar los carros en las guías longitudinales. Así, por ejemplo, cada guiado longitudinal puede comprender una guía longitudinal y un husillo longitudinal que gira en uno de los carros y está conectado a uno de los motores de accionamiento longitudinal.

A su vez, la subestructura puede estar montada entre un travesaño superior delantero, un travesaño superior

45 trasero, un larguero superior izquierdo y un larguero superior derecho del bastidor principal, y puede comprender al menos una barra transversal delantera y al menos una barra transversal trasera sobre las que están montados los guiados longitudinales por sus respectivos extremos. Tal subestructura puede comprender una barra transversal delantera izquierda unida al larguero superior izquierdo, una barra transversal delantera derecha unida al larguero superior derecho, una barra transversal trasera izquierda unida al larguero superior izquierdo, y una barra transversal trasera derecha unida al larguero superior derecho. Las barras transversales delanteras y las barras transversales traseras pueden estar dispuestas de manera que sus respectivos extremos libres quedan enfrentados y distanciados entre sí, y estar unidas al travesaño superior delantero mediante sendas barras longitudinales delanteras y las barras transversales traseras están unidas al travesaño superior trasero mediante sendas barras longitudinales traseras, de manera que los extremos de cada guiado longitudinal están unidos respectivamente a

55 una de las barras transversales delanteras y a una de las barras transversales traseras.

De acuerdo con lo que se desprende de lo anterior, el dispositivo de garra conforme a la presente invención presenta una serie de elementos de agarre como, por ejemplo, ventosas, que pueden coger una preforma textil o elemento flexible en plano bidimensional y moverse para generar formas tridimensionales complejas en el mismo y colocarla sobre un molde tridimensional. Debido a los grados de libertad con que se pueden desplazar los elementos de agarre en el plano longitudinal, transversal y vertical, durante el transporte de la preforma textil hacia el molde de conformado, los medios de agarre se mueven para dotar a la preforma textil de una forma en tres dimensiones que se aproxima a la forma tridimensional del molde, sin someter al elemento flexible a un esfuerzo de estiramiento sustancial, es decir, sin que la distancia entre los puntos de agarre medidos sobre la tela varíe sustancialmente. Las

65 formas en tres dimensiones que se pueden conferir al elemento flexible, abarcan desde simples dobleces hasta, en dependencia del número de elementos de agarre activables, formas tridimensionales complejas.

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El dispositivo de garra puede estar dotado además de un módulo aplicador de adhesivo, como por ejemplo un pulverizador, para aplicar adhesivo en los elementos flexibles que se van sobreponiendo unos a otros en el molde conformador. Para conseguir una buena adhesión entre esos elementos flexibles, se puede utilizar la ventosa 5 multiposición central. Así, una vez colocado el elemento flexible en el molde, se corta el vacío en la ventosa multiposición central de manera que ésta se libera del elemento flexible, y se posiciona para aplicar presión mediante pisado en los puntos en los que previamente se ha aplicado el adhesivo. Las demás ventosas seguirán presionando el elemento flexible sobre el molde hasta que el proceso de pisado haya acabado, asegurando así un buen posicionamiento del elemento flexible en todo momento. Con el fin de garantizar que el elemento flexible se ha

10 colocado correctamente, el dispositivo de garra puede incorporar además un módulo de visión artificial que tras sacar varias fotografías del elemento flexible colocado indica si la colocación ha sido adecuada o no, para así poder evitar la colocación de los elementos flexibles siguientes cuando algún elemento no está correctamente colocado.

A la vista de lo anterior, cabe observar, que la presente invención resuelve los inconvenientes de la técnica anterior 15 mediante un dispositivo de garra eficaz.

Breve descripción de las figuras

A continuación se describen aspectos y realizaciones de la invención sobre la base de unos dibujos, en los que

20 La figura 1 es una vista esquemática en planta superior de una realización de la invención en la que el dispositivo de garra comprende nueve ventosas; La figura 2 es una vista en perspectiva inferior desde la parte delantera de una realización del dispositivo de garra con nueve ventosas;

25 La figura 3 es una vista parcial que muestra las tres ventosas frontales del dispositivo de garra mostrado en la figura 2 en una posición inicial de captura de una tela flexible; La figura 4 es una vista parcial que muestra las tres ventosas frontales del dispositivo de garra mostrado en la figura 2 en una posición final justo antes de colocar la tela flexible sobre un molde; La figura 5 es una vista parcial que muestra las tres ventosas traseras del dispositivo de garra mostrado en la

30 figura 2 en una posición inicial de captura de la tela flexible; La figura 6 es una vista parcial que muestra las tres ventosas traseras del dispositivo de garra mostrado en la figura 2 en una posición final justo antes de colocar la tela flexible sobre un molde; La figura 7 es una vista parcial en perspectiva superior del lateral derecho del dispositivo de garra mostrado en la figura 2;

35 La figura 8 es una vista parcial en perspectiva superior del lateral izquierdo del dispositivo de garra mostrado en la figura 2; La figura 9 es una vista en perspectiva superior de la parte trasera del dispositivo de garra mostrado en la figura 2, provisto además de un módulo de visión artificial y de un módulo aplicador de adhesivo; La figura 10 es una vista ampliada del módulo aplicador de adhesivo mostrado en la figura 9;

40 La figura 11 es una vista parcial ampliada de la parte superior del dispositivo de garra que se ilustra en la figura 2; La figura 12 es una vista en perspectiva inferior de la parte inferior del bastidor principal, del elemento de agarre multiposición, y de los mecanismos de accionamiento del elemento de agarre multiposición.

45 En estas figuras aparecen referencias numéricas que identifican los siguientes elementos:

1 ventosa extrema frontal izquierda 1a bloque de sujeción 1b accionamiento vertical 1c motor de accionamiento 1d patín transversal frontal 1e accionamiento transversal 1f motor de accionamiento 2 ventosa intermedia frontal 2a bloque de sujeción 2b accionamiento vertical 2c motor de accionamiento 2d dispositivo de fijación 2e pletina de fijación 3 ventosa extrema frontal derecha 3a bloque de sujeción 3b accionamiento vertical 3c motor de accionamiento 3d patín transversal frontal 3e accionamiento transversal 3f motor de accionamiento

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4 ventosas intermedias laterales izquierdas 4a bloque de sujeción 4b accionamiento vertical 4c motor de accionamiento 4d bloque de guiado 4e accionamiento transversal 4f perfil guía transversal 4g motor de accionamiento 5 ventosa multiposición central 5a bloque de sujeción 5b mecanismo de accionamiento vertical 5c motor de accionamiento 5d soporte vertical 6 ventosa intermedia lateral derecha 6a bloque de sujeción 6b accionamiento vertical 6c motor de accionamiento 6d bloque de guiado 6e accionamiento transversal 6f perfil guía transversal 6g motor de accionamiento 7 ventosa extrema trasera izquierda 7a bloque de sujeción 7b accionamiento vertical 7c motor de accionamiento 7d patín transversal trasero 7e accionamiento transversal 7f motor de accionamiento 8 ventosa intermedia trasera 8a bloque de sujeción 8b accionamiento vertical 8c motor de accionamiento 8d dispositivo de fijación 8e pletina de fijación 9 ventosa extrema trasera derecha 9a bloque de sujeción 9b accionamiento vertical 9c motor de accionamiento 9d patín transversal trasero 9e accionamiento transversal 9f motor de accionamiento 10 tela flexible 11 molde de conformación tridimensional 12 módulo aplicador 12a actuador giratorio automático 12b actuador de accionamiento 13 módulo de visión artificial 13a, 13b cámaras 13c, 13d lámparas de iluminación 14 marco lateral izquierdo 14a larguero inferior izquierdo 14b larguero superior izquierdo 14c poste frontal izquierdo 14d poste trasero izquierdo 15 marco lateral derecho 15a larguero inferior derecho 15b larguero superior derecho 15c poste frontal derecho 15d poste trasero derecho 16 sistema de guiado transversal 17 travesaño extremo superior delantero 18 travesaño extremo superior trasero 19 travesaño superior intermedio 20 travesaño superior intermedio 21 chapa de acoplamiento 22 primer travesaño móvil

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23 segundo travesaño móvil 24 travesaño extremo inferior frontal 25 travesaño extremo inferior trasero 26 primer patín superior izquierdo 27 primer patín superior derecho 28 segundo patín superior izquierdo 28a motor de accionamiento 28b husillo de accionamiento 29 segundo patín superior derecho 29a motor de accionamiento 29b husillo de accionamiento 30 barra transversal delantera izquierda 31 barra longitudinal delantera izquierda 32 barra transversal delantera derecha 33 barra longitudinal delantera derecha 34 barra transversal trasera izquierda 35 barra longitudinal trasera izquierda 36 barra transversal trasera derecha 37 barra longitudinal trasera derecha 38 motor de accionamiento 39 carro de accionamiento longitudinal izquierdo 39a extensión vertical inferior 40 carro de accionamiento longitudinal derecho 40a extensión vertical inferior 41 barra de guiado longitudinal izquierda 42 barra de guiado longitudinal derecha 43a primer cuerpo de acoplamiento izquierdo 43b primer cuerpo de acoplamiento derecho 44a segundo cuerpo de acoplamiento izquierdo 44b segundo cuerpo de acoplamiento derecho 45a, 45b motor de accionamiento

Realizaciones de la invención

En la realización mostrada en las figuras, el dispositivo de garra comprende nueve elementos de sujeción en forma 5 de ventosas -1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9-para sujetar una tela flexible -10-que el dispositivo captura con una geometría bidimensional (figs. 1, 3, 5) y coloca en un molde de conformación tridimensional -11-(figura 4, 6).

Las ventosas -1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9-están dispuestas según una matriz de 3 x 3, conectadas a un sistema de vacío en sí convencional, y tienen movimiento relativo entre sí en planos correspondientes a las coordenadas X, Y y Z,

10 correspondientes respectivamente a la dirección longitudinal -X-, la dirección transversal -Y-respecto del molde tridimensional -11-en el que se coloca la tela flexible -10-, y en la dirección vertical -Z-, perpendicular a los planos X-e -Y-.

Como se puede apreciar especialmente en la figura 1, las ventosas -1-, -2-y -3-están unidas en su movimiento

15 longitudinal en la dirección -X1-mientras que las ventosas -7-, -8-y -9-están unidas en su movimiento longitudinal en la dirección -X2-. Las ventosas 4 y 6 no tienen la posibilidad de moverse en la dirección longitudinal -X-. Teniendo en cuenta esta configuración, a la hora de ajustar el movimiento en la dirección longitudinal -X-, las ventosas -1, 2, 3-y las ventosas -7, 8, 9-se moverán desde y hacia el centro, siendo X1 = X2. De esta manera, las ventosas -4-y -6-siempre estarán centradas longitudinalmente en la dirección -X-. En cuanto al movimiento

20 transversal en la dirección -Y-, las ventosas -2-y -8-están fijas. Las ventosas -1-y -3-son desplazables desde y hacia la ventosa -2-mientras que las ventosas -7-y -9-son desplazables desde y hacia la ventosa -8-. Cada una de las ventosas -1-, -3-, -7-, -9-es desplazable transversalmente en la dirección -Y-de forma independiente, lo cual permite trabajar con moldes no simétricos según el plano X-Z. Asimismo, las ventosas exteriores -1-, -3-, -4-, -6-, -7-, -9-pueden bascular en un arco de ángulo tα en el plano transversal -Y-Z. A su vez, la ventosa multiposición central

25 5-se puede mover de manera totalmente independiente de las demás en las direcciones -X-, -Y-y -Z-.

Con esta configuración de ventosas y movimientos, la estrategia de captura y colocación de la tela -10-es la siguiente: En primer lugar, se moverán las ventosas en las direcciones -X-e -Y-hasta que queden distribuidas sobre el borde de la tela -10-. Este movimiento se realizará en dos dimensiones. A continuación se activará el vacío en las 30 ventosas a fin de que éstas capturen la tela -10-. En caso de que fuera necesario, las ventosas -1-, -3-, -4-, -6-, -7-y -9-se pueden girar hacia fuera en el plano transversal -Y-en un ángulo -α -, para garantizar la captura de una sola tela -10-(figuras 3, 5). Una vez capturada la tela -10-, se procederá a mover cada una de las ventosas -1-, -2-, -3-, 4-, -5-, -6-, -7-, -8-, -9-en los planos X, Y y Z y, en el caso de las ventosas exteriores -1-, -2-, -3-, -4-, -6-, -7-, -8-, -9en el ángulo α, para formar con la tela -10-una forma final lo más similar posible a la del molde -11-(figuras 4, 6).

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Por último, se depositará la tela -10-sobre el molde -11 -, presionándola sobre el molde -11-en los puntos de agarre.

En los procesos de fabricación de materiales compuestos, es necesario colocar varias capas de telas para realizar

5 una preforma. Por lo tanto, es necesario asegurar que una vez colocadas las telas -10-no se muevan. Con este fin, el dispositivo de garra incorpora un módulo aplicador de adhesivo -12-(figuras 9 y 10) que antes de colocar la tela 10-pulveriza un adhesivo en varios puntos del molde -11-. El módulo aplicador de adhesivo es un elemento tipo bote de spray convencional con boquilla pulverizadora incorporada. Este es montado sobre el bastidor principal mediante un actuador giratorio automático -12a-, de modo que es dispuesto en vertical mientras no se requiera de su

10 actuación, y se gira para orientar el pulverizador con respecto a la tela cuando debe aplicar el adhesivo. Una vez girado, un actuador automático de accionamiento-12b-, en este caso lineal, presiona la boquilla para pulverizar el adhesivo.

Una vez colocada la tela -10-, será necesario aplicar presión sobre los mismos puntos donde se ha pulverizado el

15 adhesivo sobre el molde o sobre la tela anteriormente colocada, para asegurar una buena fijación. Para la aplicación de esta presión, se utiliza la ventosa multiposición central -5-la cual, una vez colocada la tela -10-, se libera de la tela -10-por corte del vacío en la ventosa multiposición central -5-, y se posiciona para aplicar la presión en los puntos en los que previamente se ha pulverizado el adhesivo. Las demás ventosas -1-, -2-, -3-, -4-, -6-, -7-, -8-, -9seguirán presionando la tela -10-sobre el molde -11 -hasta que este proceso haya acabado, asegurando así un

20 buen posicionamiento de la tela en todo momento. Con el fin de garantizar que la tela -10-se ha colocado correctamente, el dispositivo de garra incorpora un módulo de visión artificial -13-(figura 9) que tras obtener varias fotografías de la tela -10-colocada y procesarlas según técnicas de análisis de visión artificial avanzadas indica si la colocación ha sido adecuada o no. En concreto, el sistema de visión artificial consta de dos cámaras -13a y 13b-y de un sistema de iluminación compuesto por lámparas -13c y 13d-que permiten obtener las imágenes de la tela

25 colocada. Un sistema de procesamiento informático de las imágenes (no mostrado en las imágenes) se encarga del análisis automático de dichas imágenes.

En la realización del dispositivo de garra mostrada en las figuras 2-12, éste comprende un bastidor principal compuesto por dos marcos laterales -14, 15-, compuestos respectivamente por sendos largueros inferiores -14, 15a,

30 largueros superiores -14b, 15b-, postes frontales -14c, 15c-y postes traseros -14d, 15d-, y unidos entre sí por un travesaño extremo superior delantero -17-y por un travesaño extremo superior trasero -18-, dos travesaños extremos inferiores -24, 25-, así como por dos travesaños superiores intermedios -19, 20-en cuyos tramos centrales está montada una chapa de acoplamiento -21-para un brazo de robot (no mostrado en las figuras) en sí convencional.

35 Las ventosas frontales -1, 2, 3-están montadas en un primer travesaño móvil -22-cuyos extremos están acoplados a sendos primeros patines superiores -26, 27-que se deslizan en respectivos guiados longitudinales dispuestos en las caras superiores de los largueros inferiores -14a, 15a-de los marcos laterales -14, 15-, de manera que las ventosas -1, 2, 3-son desplazabas conjuntamente en dirección -X-hacia a las ventosas -4, 5, 6-. La ventosa

40 intermedia -2-frontal está montada en un bloque de sujeción -2a-conectado a un sistema de accionamiento vertical -2b-que se desplaza en la dirección perpendicular -Z-por la acción de un motor -2c-en un dispositivo de fijación 2d-fijamente montado en el travesaño móvil -22-a través de una pletina de fijación -2e-.

Cada una de las ventosas extremas -1, 3-frontales está montada en un bloque de sujeción -1a, 3a-conectado a un

45 sistema de accionamiento vertical -1b, 3b-desplazable en la dirección perpendicular -Z-por la acción de un motor 1c, 3c-. Cada accionamiento vertical -1b, 3b-frontal es, a su vez, desplazable en la dirección transversal -Y-guiado en el primer travesaño móvil -22-mediante un mecanismo de accionamiento transversal -1e, 3e-que comprende un motor -1f, 3f-. Las ventosas extremas -1, 3-son basculables en el plano -Y-Z.

50 Por otra parte, las ventosas traseras -7, 8, 9-están montadas en un segundo travesaño móvil -23-cuyos extremos están acoplados a sendos segundos patines superiores -28, 29-que también se deslizan en respectivos guiados longitudinales dispuestos en las caras superiores de los largueros inferiores -14a, 15a-de los marcos laterales -14, 15-, de manera que las ventosas -7, 8, 9-también son desplazables conjuntamente en la dirección -X-hacia las ventosas -4, 5, 6-.

55 La ventosa intermedia -8-trasera está montada en un bloque de sujeción -8a-conectado a un sistema de accionamiento vertical -8b-que se desplaza en la dirección perpendicular -Z-por la acción de un motor -8c-.

Cada una de las ventosas extremas -7, 9-traseras está montada en un bloque de sujeción -7a, 9a-conectado a un

60 sistema de accionamiento vertical -7b, 9b-desplazable en la dirección perpendicular -Z-por la acción de sendos motores -7c, 9c-. Cada accionamiento vertical -7b, 9b-trasero es, a su vez, desplazable en la dirección transversal Y-guiado en el segundo travesaño móvil -23-mediante un mecanismo de accionamiento transversal -7e, 9e-que comprende un motor -7f, 9f-, Las ventosas extremas -7, 9-están acopladas en sus respectivos bloques de sujeción 7a, 9a-de manera que son basculables en el plano transversal -Y-Z.

65

E10819701

18-05-2015

Los primeros patines -26, 27-y los segundos patines -28, 29-están acoplados a respectivos husillos longitudinales 28b, 29b-accionados por sendos motores de accionamiento -28a, 29a-, de manera que el giro de los husillos -28b, 29b-en un sentido u otro hace que los primeros patines -26, 27-en los que está montado el travesaño móvil frontal 22-con las ventosas frontales -1, 2, 3-y los segundos patines -28, 29-en los que está montado el travesaño móvil

5 trasero -23-con las ventosas traseras -7, 8, 9-se desplacen respectivamente en la dirección X1 y X2 desde y hacia el centro del dispositivo de garra.

Cada una de las ventosas intermedias laterales izquierda -4-y derecha -6-está montada en un bloque de sujeción 4a, 6a-de forma basculable en el plano transversal -Y-Z-, el cual a su vez está conectado a un mecanismo de

10 accionamiento vertical -4b, 6b-que, mediante la acción de un motor -4c, 6c-, es desplazable en la dirección perpendicular -Z-. El mecanismo de accionamiento vertical -4b, 6b-está conectado a su vez a un accionamiento transversal -4e, 6e-que, accionado por un motor -4g, 6g-, se desplaza en la dirección Y en un perfil guía transversal -4f, 6f-inmovilizado en el larguero inferior -14a, 15a-respectivo del bastidor principal.

15 La ventosa multiposición central -5-está montada en un cuerpo de sujeción -5a-conectado a un mecanismo de accionamiento vertical -5b-que comprende un motor -5c-. El mecanismo de accionamiento vertical -5b-está montado a su vez en un soporte vertical -5d-desplazable en la dirección transversal -Y-en un sistema de guiado transversal -16-, que puede comprender una guía transversal y un husillo, por la acción de un motor -38-. Los extremos del sistema de guiado transversal -16-están conectados a respectivas extensiones verticales -39a, 40a

20 inferiores de sendos carros -39, 40-que a su vez se deslizan en respectivos guiados longitudinales -41, 42-de manera que la ventosa multiposición central también se puede desplazar, mediante la acción de sendos motores 45a, 45b-en la dirección longitudinal -X-.

Los primeros extremos de cada uno de los guiados longitudinales -41, 42-están acoplados a respectivos primeros

25 cuerpos de acoplamiento -43a, 43b-y por sus segundos extremos a respectivos segundos cuerpos de acoplamiento -44a, 44b-. El primer cuerpo de acoplamiento izquierdo -43a-está montado en una barra transversal delantera izquierda -30-montada en el larguero superior izquierdo -14b-cuyo extremo libre está unido a una barra longitudinal delantera izquierda -31-unida al travesaño superior delantero -17-, mientras que el primer cuerpo de acoplamiento derecho -43b-está montado en una barra transversal delantera derecha -32-montada en el larguero superior

30 derecho -15b-, con su extremo libre unido a una barra longitudinal delantera derecha -33-unida al travesaño superior delantero -17-, A su vez, el segundo cuerpo de acoplamiento izquierdo -44a-está montado en una barra transversal trasera izquierda -34-montada en el larguero superior izquierdo -14b-cuyo extremo libre está unido a una barra longitudinal trasera izquierda -35-unida al travesaño superior trasero -18-, mientras que el segundo cuerpo de acoplamiento derecho -44b-está montado en una barra transversal trasera derecha -36-montada en el

35 larguero superior derecho -15b-, con su extremo libre unido a una barra longitudinal trasera derecha -37-unida al travesaño superior trasero -18-.

Como además se puede apreciar en las figuras 2-12, el dispositivo de garra también está dotado de una pluralidad de cadenas, cuya función es la de guiar los cables eléctricos y conductos neumáticos existentes (no mostrados en

40 las figuras), es decir, se trata de cadenas portacables que sirven para evitar que los cables y conductos se enrollen, se atrapen con los guiados, etc.

Como se puede apreciar, con el dispositivo de garra conforme a lo anteriormente descrito con referencia a las figuras 2 a 12, es perfectamente posible realizar las operaciones más arriba descritas con referencia a la figura 1 en

45 la fabricación de materiales compuestos multicapa.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de garra para manipulación de elementos flexibles, acoplable a un brazo de robot a modo de efector final, que comprende un bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25) y una pluralidad de elementos de agarre (1,

5 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) acoplados en el bastidor principal mediante respectivos mecanismos de accionamiento (1 a-1f; 2a-2e; 3a-3f; 4a-4g; 5a-5d; 6a-6g; 7a-7f; 8a-8e; 9a-9f) para agarrar un elemento flexible (10), y que comprende al menos cuatro elementos de agarre (1-9) para agarrar el elemento flexible (10); en donde al menos un elemento de agarre (5) es un elemento de agarre multiposición independientemente desplazable, respecto de los demás elementos de agarre (1-4, 6-9), en al menos una dirección paralela al plano definido por los

10 demás elementos de agarre (1-4, 6-9) mediante al menos un sistema de desplazamiento (16, 38, 39, 40, 41, 42, 45) montado en el bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25) y en una dirección perpendicular (Z) a dicho plano mediante un mecanismo de accionamiento vertical (5b); al menos dos de los demás elementos de agarre (1-4, 6-9) que definen el plano anteriormente mencionado son independientemente desplazables en cualquier dirección (X, Y) dentro de dicho plano mediante respectivos sistemas

15 de desplazamiento bidireccional adicionales montados en el bastidor principal (14,15,17, 18, 19, 20, 24, 25); los elementos de agarre (1-9) son automáticamente ajustables en sus respectivas posiciones de manera que quedan dispuestos en un mismo plano para capturar el elemento flexible (10) en configuración plana bidimensional y, una vez capturado el elemento flexible (10), moverse para generar en el elemento flexible (10) una configuración tridimensional sin generar esfuerzos de estiramiento sobre el elemento flexible (10);

20 en donde el elemento de agarre multiposición (5) es desactivable independientemente de los demás elementos de agarre (1-4, 6-9) para liberarse del elemento flexible (10) colocado en un molde (11), y es susceptible de ser desplazado a otras posiciones respecto del elemento flexible (10) todavía sujeto a los demás elementos de agarre (1-4, 6-9), y en donde el elemento de agarre multiposición (5) está diseñado para realizar al menos un proceso adicional sobre el elemento flexible (10) colocado en el molde (11).

25
2. Dispositivo de garra, según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende, además del mecanismo de accionamiento vertical (5b) para el elemento de agarre multiposición, respectivos mecanismos de accionamiento vertical adicionales (1b, 2b, 3b, 4b, 6b, 7b, 8b, 9b) en los que están montados al menos algunos de los demás elementos de agarre (1-4, 6-9) para desplazarlos en la dirección perpendicular (Z).

30
3. Dispositivo de garra, según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que comprende al menos un elemento de agarre frontal (1, 2, 3) y al menos un elemento de agarre trasero (7, 8, 9), y por que el elemento de agarre multiposición (5) está montado entre dicho al menos un elemento de agarre frontal (1, 2, 3) y dicho al menos un elemento de agarre trasero (7, 8, 9).

35
4. Dispositivo de garra, según la reivindicación 3, caracterizado por que el elemento de agarre frontal (1, 2, 3) está montado en un sistema de desplazamiento longitudinal frontal (14a, 15a, 22, 26, 27, 27a, 27b) montado en el bastidor principal (14, 15, 17,18, 19, 20, 24, 25), y es desplazable en dirección longitudinal (X) del bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25) hacia el elemento de agarre multiposición (5).

40
5. Dispositivo de garra, según la reivindicación 4, caracterizado por que el elemento de agarre frontal (1, 3) está montado en un sistema de desplazamiento transversal frontal (1d-1f; 3d-3f) montado en el sistema de desplazamiento longitudinal frontal (14a, 15a, 22, 26, 27, 27a, 27b), y es desplazable en la dirección transversal (Y) del bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25).

45
6. Dispositivo de garra, según las reivindicaciones 3, 4 o 5, caracterizado por que dicho elemento de agarre frontal (1, 3) es basculable en un ángulo (α) en un plano correspondiente a la dirección transversal (Y-Z) del bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25).

50 7. Dispositivo de garra, según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado por que el elemento de agarre trasero (7, 8, 9) está montado en un sistema de desplazamiento longitudinal trasero (14a, 15a, 23, 28, 28a, 28b, 29, 29a, 29b) montado en el bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25), y es desplazable en dirección longitudinal

(X) del bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25) hacia el elemento de agarre multiposición (5).

55 8. Dispositivo de garra, según la reivindicación 7, caracterizado por que el elemento de agarre trasero (7, 9) está montado en un sistema de desplazamiento transversal trasero (7e-7f; 9e-9f) montado en el sistema de desplazamiento longitudinal trasero (14a, 15a, 23, 28, 28a, 28b, 29, 29a, 29b), y es desplazable en la dirección transversal (Y) del bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25).

60 9. Dispositivo de garra, según las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que el elemento de agarre trasero (7, 9) es basculable en un ángulo (α) en un plano correspondiente a la dirección transversal (Y-Z) del bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25).
10. Dispositivo de garra, según la reivindicación 3, caracterizado por que comprende dos elementos de agarre 65 frontales o traseros extremos (1, 3, 7, 9).

10
11. Dispositivo de garra, según la reivindicación 10, caracterizado por que los elementos de agarre frontales o traseros extremos (1, 3, 7, 9) están montados en el bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25) a través de un sistema de desplazamiento longitudinal frontal (14a, 15a, 22, 26, 27, 27a, 27b, 14a, 15a, 23, 28, 28a, 28b, 29, 29a, 29b) para desplazar conjuntamente los elementos de agarre frontales extremos (1, 3) o traseros extremos (7, 9) en

5 la dirección longitudinal (X) hacia elemento de agarre multiposición (5).
12. Dispositivo de garra, según las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado por que los elementos de agarre frontales o traseros extremos (1, 3, 7, 9) están montados en el bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25) cada uno mediante un sistema de desplazamiento transversal frontal (1d-1f; 3d-3f, 7d-7f; 9d-9f), de manera que cada uno

10 de los elementos frontales o traseros extremos (1, 3, 7, 9) es individualmente desplazable en la dirección transversal

(Y) del bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25).
13. Dispositivo de garra, según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que al menos uno de los

elementos de agarre frontales o traseros extremos (1, 3, 7, 9) es basculable en un ángulo (α) en un plano 15 correspondiente a la dirección transversal (Y-Z) del bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25).
14. Dispositivo de garra, según cualquiera de las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado por que comprende al menos un elemento de agarre frontal o trasero intermedio (2, 8) montado entre los dos elementos de agarre frontales

o traseros extremos (1, 3, 7, 9). 20
15. Dispositivo de garra, según la reivindicación 3, caracterizado por que comprende al menos un elemento de agarre lateral (4, 6) montado entre dicho al menos un elemento de agarre frontal (1, 2, 3) y dicho al menos un elemento de agarre trasero (7, 8, 9).

25 16. Dispositivo de garra, según la reivindicación 15, caracterizado por que comprende un elemento de agarre lateral izquierdo (4) y un elemento de agarre lateral derecho (6), y por que el elemento de agarre multiposición (5) está montado entre el elemento de agarre lateral izquierdo (4) y el elemento de agarre lateral derecho (6).
17. Dispositivo de garra, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

30 el mecanismo de accionamiento vertical (5b) para el elemento de agarre multiposición (5) está montado en un soporte vertical (5d) desplazable en la dirección transversal (Y) mediante un sistema de desplazamiento transversal (16, 38) para desplazar el elemento de agarre multiposición (5) en la dirección transversal (Y); el sistema de guiado transversal (16, 38) está montado en un sistema de desplazamiento longitudinal (39, 39a, 40, 40a, 41, 42, 43a, 43b, 44a, 44b, 45a, 45b) para desplazar el elemento de agarre multiposición (5) en la dirección

35 longitudinal (X); el sistema de desplazamiento longitudinal (39, 39a, 40, 40a, 41, 42, 43a, 43b, 44a, 44b, 45a, 45b) está montado en un subestructura (30-37) montada en el bastidor principal (14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25) de manera que el elemento de agarre multiposición (5) es desplazable entre los demás elementos de agarre (1-4, 6-9).

40 18. Dispositivo de garra, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos uno de los elementos de agarre (1-9) es una ventosa conectada a un sistema de vacío, un agarrador de aguja o un dispositivo de crio-agarre.
19. Dispositivo de garra, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de agarre

45 multiposición (5) está diseñado para realizar un proceso adiciona! de pisado del elemento flexible (10) contra el molde (11) o de arrastre del elemento flexible (10) sobre el molde (11).

11