ES2682746B1 - PARALLEL AND INSTALLATION ROBOT FOR PALETIZATION OF SACOS - Google Patents
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Description
ROBOT PARALELO E INSTALACIÓN PARA PALETIZACIÓN DE SACOSPARALLEL AND INSTALLATION ROBOT FOR PALETIZATION OF SACKS
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓNTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La presente invención se engloba en el campo de los robots paralelos, en concreto, los que manipulan objetos de cierto volumen y peso como sacos.The present invention encompasses in the field of parallel robots, specifically, those that manipulate objects of a certain volume and weight as sacks.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
Los robots paralelos son un tipo de robot constituidos generalmente por una placa fija sobre la cual se montan unos actuadores, normalmente motores neumáticos o eléctricos, que a través de unos brazos articulados o cadenas cinemáticas paralelas se unen a una plataforma móvil a la cual se encuentra amarrada una herramienta o pinza.Parallel robots are a type of robot generally constituted by a fixed plate on which actuators are mounted, usually pneumatic or electric motors, which, through articulated arms or parallel kinematic chains, are attached to a mobile platform to which it is located. tied a tool or clamp.
Estos tipos de robots son sencillos y permiten un gran rango de movimiento, con lo que se llevan utilizando mucho tiempo en la industria de la manipulación unitaria de pequeños productos ("picking” en inglés) para el empaquetado. Dado que su diseño y aplicación es para este tipo de industria, normalmente presentan estructuras ligeras que permiten movimientos muy rápidos para que la manipulación sea lo suficientemente rápida para que el proceso sea industrialmente viable en el sentido que iguale o supere la velocidad y precisión de la manipulación humana. Ejemplos de estos robots se exponen en las patentes con números de publicación EP1870214 y US4976582.These types of robots are simple and allow a wide range of movement, which means that they have been used for a long time in the unit handling industry of small products ("picking" in English) for packaging, given that their design and application is For this type of industry, they usually have light structures that allow very fast movements so that the manipulation is fast enough so that the process is industrially viable in the sense that it equals or exceeds the speed and precision of human manipulation. they are set forth in patents with publication numbers EP1870214 and US4976582.
Los robots mencionados tienen la desventaja de que no son adecuados para manipular objetos de volumen mayor que unos pocos centímetros cúbicos ni de peso mayor de unos pocos gramos. Así, existe la necesidad de este tipo de robots pero para manipular objetos de cierto volumen y peso. The mentioned robots have the disadvantage that they are not suitable for handling objects of greater volume than a few cubic centimeters or of weight greater than a few grams. Thus, there is a need for such robots but to manipulate objects of a certain volume and weight.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma.The present invention is established and characterized in the independent claims, while the dependent claims describe other features thereof.
El objeto de la invención es un robot paralelo y una instalación que lo incluya para manipular objetos de cierto volumen y peso como los sacos y similares. El problema técnico a resolver es configurar los elementos del robot, la disposición entre los mismos, y la inclusión del robot en una instalación para alcanzar el objeto citado.The object of the invention is a parallel robot and an installation that includes it to handle objects of a certain volume and weight such as sacks and the like. The technical problem to solve is to configure the elements of the robot, the arrangement between them, and the inclusion of the robot in an installation to reach the mentioned object.
Con "saco” se hace referencia a materia o mercancía embalada en bolsas de tipo saco y objetos similares, es decir, objetos de varios centímetros cúbicos de volumen y de peso similar o superior a cinco kilogramos.With "sack" refers to material or merchandise packed in sack type bags and similar objects, that is, objects of several cubic centimeters of volume and of a weight similar to or greater than five kilograms.
Una ventaja relacionada con la reivindicación 1 es que la configuración para rotar el actuador es mucho más robusta que el cardan conocido en el estado de la técnica, que provoca inercias y holguras que perjudican a la velocidad y precisión del movimiento, con lo que se puede aplicar un momento de giro mucho mayor y así poder girar objetos como sacos y similares con alta precisión y velocidad. Así, es posible efectuar dos operaciones a la vez: giro y traslación para posicionar el saco tal como tiene que quedar en cada capa en el paletizado. Con todo ello, el rendimiento es muy alto por efectuar estas dos operaciones en un solo robot, mientras que en el estado de la técnica conocido son necesarias varias estaciones de una instalación o máquina: una estación para traslación del saco hasta otra estación para rotación del mismo.An advantage related to claim 1 is that the configuration for rotating the actuator is much more robust than the cardan known in the state of the art, which causes inertia and clearances that impair the speed and precision of the movement, whereby apply a much greater turning moment and thus be able to rotate objects such as bags and the like with high precision and speed. Thus, it is possible to carry out two operations at the same time: rotation and translation to position the bag as it has to be in each layer on the palletizing. With all this, the performance is very high for performing these two operations in a single robot, while in the state of the known art several stations of an installation or machine are necessary: a station for transfer of the bag to another station for rotation of the same.
Otra ventaja relacionada con la reivindicación 2 es que proporciona una estructura suficientemente robusta para manipular objetos de un relativo alto peso y volumen como los sacos.Another advantage related to claim 2 is that it provides a sufficiently robust structure to handle objects of a relative high weight and volume such as sacks.
Otra ventaja relacionada con la reivindicación 3 es que puede manipular objetos de un relativo alto peso y volumen como los sacos, a diferencia de pinzas o succionadores, por ejemplo, de menor poder de agarre.Another advantage related to claim 3 is that it can handle objects of a relative high weight and volume such as sacks, unlike tweezers or suckers, for example, with less grip power.
Otra ventaja relacionada con la reivindicación 4 es que el momento de apriete o cierre de las palas es alto, necesario para objetos de un relativo alto peso y volumen como los sacos. Another advantage related to claim 4 is that the moment of tightening or closing the blades is high, necessary for objects of a relatively high weight and volume such as the bags.
Otra ventaja relacionada con la reivindicación 5 es que permite ajustarse a diferentes dimensiones de objetos, es decir, diferentes tamaños de sacos.Another advantage related to claim 5 is that it allows to adjust to different dimensions of objects, that is, different bag sizes.
Otra ventaja relacionada con las reivindicaciones 6, 7 y 8 es que la regulación es manual y sencilla, permitiendo un ajuste rápido sin hacer más complejo el robot ni añadirle más peso suspendido como cuando se añaden motores o mecanismos más complicados.Another advantage related to claims 6, 7 and 8 is that the regulation is manual and simple, allowing quick adjustment without making the robot more complex or adding more suspended weight as when more complicated motors or mechanisms are added.
Otra ventaja relacionada con la reivindicación 9 es que se consigue una instalación sencilla, que ocupa poco lugar en el espacio de una factoría, para proporcionar una estación de paletización de alta efectividad.Another advantage related to claim 9 is that a simple installation is achieved, which occupies little place in the space of a factory, to provide a highly effective palletizing station.
Otra ventaja relacionada con la reivindicación 10 es que no es necesario que el saco se pare en una posición pre establecida para que actúe sobre él el actuador, con lo que la cinta transportadora nunca para, el actuador actúa sobre el saco en movimiento y lo suelta en movimiento y automáticamente va a por el siguiente. Así, se consigue que la cantidad de sacos manipulados por minuto sea muy alta incrementando notablemente la productividad.Another advantage related to claim 10 is that it is not necessary for the bag to stand in a pre-established position for the actuator to act on it, so that the conveyor never stops, the actuator acts on the moving bag and releases it on the move and automatically goes for the next one. Thus, it is achieved that the amount of bags handled per minute is very high, increasing productivity significantly.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, y nunca limitativas de la invención.The present specification is complemented with a set of figures, illustrative of the preferred example, and never limiting the invention.
La figura 1 representa una vista en perspectiva superior del robot.Figure 1 represents a top perspective view of the robot.
La figura 2 representa una vista en perspectiva de un brazo superior.Figure 2 represents a perspective view of an upper arm.
La figura 3 representa una vista en perspectiva superior explosionada de la placa móvil y el actuador.Figure 3 depicts an exploded top perspective view of the movable plate and the actuator.
La figura 4 representa una vista en perspectiva inferior de la placa móvil.Figure 4 represents a bottom perspective view of the movable plate.
La figura 5 representa una vista en perspectiva inferior del actuador. Figure 5 represents a bottom perspective view of the actuator.
La figura 6 representa una vista en perspectiva de una instalación con el robot y un saco.Figure 6 represents a perspective view of an installation with the robot and a sack.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓNDETAILED EXHIBITION OF THE INVENTION
A continuación, se expone una realización de la invención con apoyo en las figuras.Next, an embodiment of the invention is set forth with support in the figures.
En la figura 1 se muestra un robot paralelo (1) para paletización de sacos (2), un saco se muestra en la figura 6, con cuatro grados de libertad, los tres de traslación más uno de rotación, como es conocido en el estado de la técnica, comprende una placa fija (3), normalmente plana, a la que se fijan tres primeros motores (4), normalmente neumáticos o eléctricos, para que cada uno de los mismos transmita un movimiento de rotación a un brazo superior (5) acoplado de manera rotatoria a la placa fija (3), a cada brazo superior (5) se acopla de manera rotatoria un brazo inferior (6) que comprende dos barras (6.1) dispuestas paralelas entre sí, a los extremos de las barras (6.1), se entiende que los extremos opuestos a la fijación al brazo superior (5), se fija una placa móvil (7), normalmente plana. Como es conocido en los robots paralelos, la rotación de los brazos (5,6) es en un plano vertical, es decir, los ejes de rotación están en un plano horizontal.A parallel robot (1) for palletizing bags (2) is shown in Figure 1, a bag is shown in Figure 6, with four degrees of freedom, the three of translation plus one of rotation, as is known in the state of the technique, it comprises a fixed plate (3), normally flat, to which three first motors (4), usually pneumatic or electric, are fixed so that each of them transmits a rotational movement to an upper arm (5 ) rotatably coupled to the fixed plate (3), to each upper arm (5) a lower arm (6) is rotatably coupled comprising two bars (6.1) arranged parallel to each other, to the ends of the bars ( 6.1), it is understood that the ends opposite the fixation to the upper arm (5), a mobile plate (7), normally flat, is fixed. As is known in parallel robots, the rotation of the arms (5,6) is in a vertical plane, that is, the axes of rotation are in a horizontal plane.
Caracteriza al robot (1) el que a la placa móvil (7) se acopla de manera rotatoria un actuador (8), preferiblemente a su cara inferior, figuras 1 y 6, para la manipulación de los sacos (2), figura 6, que comprende una placa base (8.1), a la placa móvil (7) se fija un segundo motor (9) que mueve un piñón (10), figura 4, dispuesto en la placa móvil (7) que engrana con una corona (11) dispuesta en la placa base (8.1) para transmitir un movimiento de rotación al actuador (8). En la realización mostrada el segundo motor (9) se sitúa en la cara superior de la placa móvil (7), si bien podría también situarse en un lateral de la misma e incluso en la cara inferior, en dependencia de las necesidades de cada aplicación concreta, igualmente en la realización el piñón (10) y la corona (11) se sitúan en la cara opuesta de la placa móvil (7) donde está situado el segundo motor (9), si bien la disposición puede variarse según las necesidades concretas. La corona (11) se fija a la placa base (8.1) por medios habituales, por ejemplo por tornillos (8.2). It characterizes the robot (1) that an actuator (8) is rotatably coupled to the movable plate (7), preferably to its lower face, figures 1 and 6, for handling the bags (2), figure 6, comprising a base plate (8.1), a second motor (9) that moves a pinion (10), figure 4, arranged in the mobile plate (7) that engages with a crown (11) is fixed to the mobile plate (7). ) arranged on the base plate (8.1) to transmit a rotational movement to the actuator (8). In the embodiment shown the second motor (9) is located on the upper face of the movable plate (7), although it could also be located on one side of the same and even on the lower face, depending on the needs of each application concrete, also in the embodiment the pinion (10) and the crown (11) are located on the opposite side of the movable plate (7) where the second motor (9) is located, although the arrangement can be varied according to the specific needs . The crown (11) is fixed to the base plate (8.1) by usual means, for example by screws (8.2).
Como se muestra en la figura 2, cada brazo superior (5) es un elemento laminar metálico con la mayor parte de su longitud con sección en forma de U, esto quiere decir que más de la mitad de su longitud es en forma de U, el resto no tiene esa forma, como se representa los extremos no la tienen para quedar liberados y poder girar. Habitualmente la configuración en forma de U se consigue por doblado de una lámina metálica, de gran resistencia a la flexión, pues ese es el esfuerzo principal a que se somete dicho brazo (5), a diferencia de los brazos inferiores (6) que están sometidos principalmente a esfuerzos de tracción y compresión, por ello su configuración preferible es de barras (6.1) huecas metálicas.As shown in Figure 2, each upper arm (5) is a metallic laminar element with most of its length with a U-shaped section, this means that more than half of its length is U-shaped, the rest does not have that form, as it is represented the extremes do not have it to be released and to be able to turn. Usually the U-shaped configuration is achieved by bending a metal sheet, of great resistance to bending, because that is the main effort to which said arm (5) is subjected, unlike the lower arms (6) that are subject mainly to tensile and compression stresses, therefore its preferable configuration is of hollow metal bars (6.1).
Preferiblemente, el actuador (8) comprende dos palas (12), figuras 3, 5 y 6, dispuestas paralelas entre sí para abrazar a cada saco (2), mostrado en la figura 6, con unos medios de cierre (13) para variar la distancia entre las dos palas (12) de manera que se puede coger y soltar cada saco (2). En concreto, los medios de cierre (13), figuras 3 y 5, comprenden por cada pala (12) dos placas laterales (13.1) fijadas a la misma por uno de sus extremos y por un punto intermedio a una placa central (13.2), figura 5, a la que se fijan dos primeras guías (13.3) que discurren por traslación en sendos carriles (14) fijados a la placa base (8.1) y dispuestos de forma paralela entre sí, dicha traslación tiene lugar gracias a unos cilindros (13.4), normalmente neumáticos, que actúan sobre cada extremo de las placas laterales (13.1) opuesto a cada extremo fijado a cada pala (12). Así, para separar o abrir las palas (12) cada cilindro (13.4) empuja con su vástago sobre el correspondiente extremo de la placa lateral (13.1) que es solidaria a la placa central (13.2), a las dos primeras guías (13.3) y a la otra placa central (13.2), haciendo que el conjunto se traslade gracias al discurrir de las primeras guías (13.3) a lo largo de los carriles (14); para acercar o juntar las palas (12) los cilindros actuarían recogiendo sus vástagos y provocando la traslación del conjunto en sentido inverso.Preferably, the actuator (8) comprises two blades (12), figures 3, 5 and 6, arranged parallel to each other to hug each bag (2), shown in figure 6, with closing means (13) for varying the distance between the two blades (12) so that each bag (2) can be picked up and released. Specifically, the closing means (13), figures 3 and 5, comprise for each blade (12) two side plates (13.1) fixed thereto by one of its ends and by an intermediate point to a central plate (13.2) , figure 5, to which two first guides (13.3) are fixed which run by translation in individual rails (14) fixed to the base plate (8.1) and arranged parallel to each other, said translation takes place thanks to cylinders ( 13.4), usually pneumatic, acting on each end of the side plates (13.1) opposite each end fixed to each blade (12). Thus, to separate or open the blades (12) each cylinder (13.4) pushes with its rod on the corresponding end of the side plate (13.1) that is integral with the central plate (13.2), the first two guides (13.3) and to the other central plate (13.2), causing the assembly to move thanks to the passage of the first guides (13.3) along the rails (14); to bring or close the blades (12) the cylinders would act by picking up their stems and causing the assembly to move in the opposite direction.
Opcionalmente, el actuador (8) comprende unos medios de regulación (15) para regular la distancia fija entre las palas (12), figura 5. En concreto, dichos medios de regulación (15) comprenden una plaqueta (15.1) a la que se fijan dos segundas guías (15.2) que discurren por los carriles (14) y a la que se fijan también los cilindros (13.4), en concreto por su parte fija, diferente del vástago móvil, o botella; además, comprenden unos medios de fijación de la posición (16) para fijar de manera estable la posición de las palas (12) que pueden comprender al menos un portavolante (16.1) por cada placa (12) fijado a la plaqueta (15.1) que soporta un volante (16.2) que comprende un espárrago, no mostrado, que actúa sobre la placa base (8.1), ventajosamente dicho espárrago puede insertarse en vaciados (16.3) practicados en el tramo de la placa base (8.1) donde se apoya, figura 5.Optionally, the actuator (8) comprises regulating means (15) for regulating the fixed distance between the blades (12), figure 5. Specifically, said regulating means (15) comprise a platelet (15.1) to which they fix two second guides (15.2) that run along the rails (14) and to which the cylinders (13.4) are also fixed, specifically for their fixed part, different from the mobile rod, or bottle; furthermore, they comprise means for fixing the position (16) to stably fix the position of the blades (12) that can comprise at least one spokesperson (16.1) by each plate (12) fixed to the plate (15.1) that supports a flywheel (16.2) comprising a stud, not shown, acting on the base plate (8.1), advantageously said stud can be inserted into hollows (16.3) made in the section of the base plate (8.1) where it rests, figure 5.
Para regular la distancia entre las palas (12) con los medios de regulación (15), primero se desbloquea la posición de las mismas mediante los medios de fijación de la posición (16), por ejemplo girando o tirando del volante (16.2), en dependencia si el espárrago tiene una parte roscada a modo de tornillo o no la tiene, sacando así el espárrago del vaciado (16.3), entonces se desplaza cada placa (12) junto con los medios de regulación (15) y los medios de fijación de la posición (16) gracias a la posibilidad de discurrir trasladándose de las primeras (13.3) y segundas guías (15.2), una vez alcanzada la posición deseada se fija lo posición actuando sobre el volante (16.2) para que el espárrago actúe a modo de freno o prisionero, por ejemplo que entre en su correspondiente vaciado (16.3).To regulate the distance between the blades (12) with the adjustment means (15), the position thereof is first unlocked by means of the position fixing means (16), for example by turning or pulling the steering wheel (16.2), depending on whether the stud has a threaded part as a screw or does not have it, thus removing the stud from the drain (16.3), then each plate (12) is moved together with the regulating means (15) and the fixing means of the position (16) thanks to the possibility of running by moving from the first (13.3) and second guides (15.2), once the desired position is reached, the position acting on the steering wheel (16.2) is fixed so that the stud acts as of brake or prisoner, for example that enters its corresponding emptying (16.3).
En la figura 6 se muestra una instalación para la paletización de sacos (2) que comprende un bastidor, (17) en el que se dispone una cinta transportadora (18) que además comprende un robot paralelo (1) según se ha expuesto, dispuesto en el bastidor (17) y superiormente a la cinta transportadora (18) de manera que puede manipular los sacos (2) que discurren por la misma.Figure 6 shows an installation for palletizing bags (2) comprising a frame, (17) in which a conveyor belt (18) is provided which also comprises a parallel robot (1) as set forth, arranged in the frame (17) and superiorly to the conveyor belt (18) so that it can handle the sacks (2) that run through it.
Todos los motores, primeros (4) y segundo (9), del robot (1) llevan incorporado un codificador rotatorio (“encoder” en inglés) absoluto, esto significa que cada motor (4,9) sabe en cada momento la posición exacta en la que se encuentra, esto junto con un sistema de control, no mostrado, al que llegan las señales de los citados motores (4,9) se traduce en que dicho sistema conoce la posición, altura y giro del actuador (8), y por lo tanto del saco (2) que porta, en todo momento. También, la cinta transportadora (18) está movida por un motor, no mostrado, con codificador rotatorio absoluto y conectado al sistema de control, con lo que éste conoce la velocidad de la misma y así el momento en el que el saco (2) entra en ella. Por tanto, el actuador (8) puede seguir al saco (2), cogerlo en el momento deseado, manipularlo como se desee y soltarlo en la posición requerida. All the first (4) and second (9) engines of the robot (1) have an absolute rotary encoder (“encoder” in English) incorporated, this means that each motor (4,9) knows the exact position at each moment in which it is found, this together with a control system, not shown, to which the signals of the aforementioned motors (4,9) arrive means that said system knows the position, height and rotation of the actuator (8), and therefore of the bag (2) that it carries, at all times. Also, the conveyor belt (18) is driven by a motor, not shown, with absolute rotary encoder and connected to the control system, so that it knows the speed of it and thus the moment at which the bag (2) Enter it Therefore, the actuator (8) can follow the bag (2), pick it up at the desired time, manipulate it as desired and release it in the required position.
El movimiento habitual que proporciona el robot (1) a cada saco (2) consiste en abrazarlo con las palas (12), a modo de pinzas, al comienzo de la cinta transportadora (18), sin movimiento vertical, desplazarlo y girarlo en un plano paralelo al de la cinta (18) para así colocarlo de la manera adecuada a cómo debe ir dispuesto en cada capa que formará el paletizado. The usual movement provided by the robot (1) to each bag (2) consists of hugging it with the blades (12), by way of tweezers, at the beginning of the conveyor belt (18), without vertical movement, moving it and turning it in a plane parallel to that of the belt (18) in order to place it in a proper way to how it should be arranged in each layer that will form the palletizing.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2682746 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20180921 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2682746 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20190705 |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20211004 |