ES2781081T3 - Elemento de pinza con un elemento de flexión que puede deformarse elásticamente en una dirección preferente y soporte - Google Patents

Abstract

Elemento de pinza con al menos un elemento de flexión que puede deformarse elásticamente en una dirección preferente, y con un soporte que tiene un elemento de flexión (5) provisto de una abertura en un lado frontal, y por lo demás hueco en el interior, formado de material elásticamente deformable en un área no prevista para la flexión, en la cual también está dispuesta la abertura, presenta una brida (4) que sobresale de forma radialmente circunferencial, la cual está configurada de manera que la misma, con una superficie, está apoyada contra una superficie de un elemento base (6) del soporte (7) y, con una superficie opuesta, está apoyada contra una superficie de un elemento de fijación (2) que puede conectarse al elemento base (6), y el elemento de fijación (2) presiona la brida (4) con una fuerza de contacto predeterminable contra la superficie del elemento base (6), caracterizado porque un área del elemento de flexión (5), que se extiende partiendo desde la brida (4) en dirección a la abertura, está configurada en forma de cilindro hueco, de forma elípticamente hueca en el interior, o de forma rectangular, de manera que allí puede introducirse una pieza de conexión (1), mediante la cual un fluido puede conducirse hacia el interior del elemento de flexión (5) y puede descargarse, o una pieza de conexión (1) es un componente integral del elemento de flexión (5).

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento de pinza con un elemento de flexión que puede deformarse elásticamente en una dirección preferente y soporte

La presente invención se refiere a un elemento de pinza con al menos un elemento de flexión que puede deformarse elásticamente en una dirección preferente, que puede fijarse en un soporte y, mediante el soporte, puede conectarse a un sistema neumático o hidráulico que puede controlarse o regularse. Los elementos de flexión de esa clase se denominan también como "dedos de inclinación", y se caracterizan porque dos lados diametralmente opuestos presentan una elasticidad diferente y ambos lados sin embargo son flexibles. En la cavidad puede introducirse un fluido con presión aumentada, debido a lo cual el elemento de pinza se dobla en dirección hacia el lado con la elasticidad más reducida. Al reducirse la presión en el interior, ese movimiento se revierte y el elemento de pinza se orienta nuevamente de forma recta o adopta de nuevo su forma original. Influenciando de manera selectiva la presión interna en el elemento de flexión elásticamente deformable, pueden influenciarse de manera selectiva la respectiva curvatura y, con ello, las fuerzas que actúan durante la sujeción.

En las aplicaciones en las cuales se plantean exigencias elevadas, como por ejemplo en la manipulación de alimentos, en la industria farmacéutica, en la investigación y en particular en la medicina, en donde debe cumplirse con estándares higiénicos muy elevados, en un sistema de acoplamiento o de retención deben considerarse medidas de prevención para un acoplamiento/instalación higiénica adecuada de modo correspondiente. Esto se refiere por una parte a evitar la suciedad que puede depositarse en determinadas posiciones críticas y puede adherirse allí y, por otra parte, a la posibilidad de una limpieza completa, sencilla y segura. No obstante, soluciones adecuadas correspondientes en cuanto a la técnica y a la higiene actualmente no se encuentran disponibles en la medida requerida.

La producción de productos de alta calidad y perfectos en cuanto a la higiene tiene la máxima prioridad en la industria de los alimentos y se exige legalmente. Mediante un procesamiento automatizado se contribuye en alto grado a la seguridad de los alimentos, ya que debido a ello se aumenta la reproducibilidad y puede excluirse al ser hombre de la intervención manual en el procesamiento, como la mayor fuente de contaminación y de inseguridad. Sin embargo, se requiere para ello una solución adecuada en cuanto a la técnica y a la higiene para la manipulación, por ejemplo, también de alimentos no envasados. Actualmente, en el mercado aún no se encuentran disponibles soluciones de esa clase. Las razones esenciales para ello, junto con las exigencias higiénicas elevadas, son la diversidad de productos en el procesamiento de alimentos y una técnica de sujeción, aún no desarrollada en la medida requerida, la cual pueda reaccionar de modo flexible a las diferentes propiedades de los productos. También en las áreas riesgosas de los laboratorios químicos o biológicos existen problemas similares.

Con pinzas de elastómeros, la protección del producto y los aspectos de seguridad pueden tenerse en cuenta mejor que hasta el momento.

Un criterio esencial para la utilización de pinzas de elastómeros, junto con el grado de flexibilidad elevado, es la forma cerrada que posibilita en principio un diseño higiénico del sistema de sujeción. Sin embargo, los sistemas actuales son considerablemente vulnerables en la implementación higiénica correspondiente, lo cual implica riesgos incalculables.

La utilización de dedos de inclinación, hasta el momento, tuvo lugar mayormente en áreas sin exigencias relevantes en cuanto a la higiene. Por consiguiente, el acoplamiento/conexión con empalmes de extremidad tradicionales tuvo lugar en combinación con abrazaderas de tubo. Sin embargo, esto representa un peligro potencial, en particular en la industria de los alimentos o la industria farmacéutica con exigencias elevadas en cuanto a la higiene.

En esos sistemas de sujeción tradicionales, para la fijación del elemento de pinza elásticamente deformable se utilizan una tuerca de fijación, un manguito ranurado y un eyector. A través del apriete de la tuerca de fijación, el eyector se desplaza en dirección del manguito de expansión ranurado, lo presiona separándolo, y con ello, el área del elemento de flexión elásticamente deformable empuja el lado interno del bloque de acoplamiento. De este modo existe un punto de apriete crítico, entre la parte cónica del eyector y la pared interna del elemento de flexión elásticamente deformable. Al tensar la tuerca ciega, un borde externo circunferencial del eyector se desplaza a lo largo de la superficie interna del elemento de flexión elásticamente deformable, y puede producirse también un desprendimiento de material en forma de partículas que se depositan en esa área, de modo que pueden formarse así una suciedad crítica o una formación para la deposición de gérmenes en esa área.

Los elementos de flexión elásticamente deformables, durante la utilización, están sujetos a una fatiga del material permanente, es decir que el material, en cada ciclo de movimiento, se estira en el punto de apriete, y a continuación se contrae de nuevo. Esto genera rozamientos entre los materiales en el punto de apriete, debido a lo cual sustancias no deseadas pueden penetrar en el sistema o salir hacia el exterior, lo cual intensifica además el efecto de presión del fluido introducido.

En otras soluciones técnicas conocidas y utilizadas de manera habitual, un elemento que debe apretarse (por ejemplo, un cable o un tubo flexible), es guiado hacia una atornilladura a través de una abertura de paso. A continuación, el apriete tiene lugar mediante el apriete de una tuerca ciega, debido a lo cual en el interior se presiona un inserto de estanqueidad y, con ello, se aprieta el tubo flexible o el cable. Esa clase de apriete está muy difundida en una realización higiénica (sistema cerrado) en ámbitos asépticos, y corresponde a las directivas vigentes.

La desventaja de esos sistemas de unión reside en el hecho de que ocasionalmente fueron apretados elementos inmóviles. En los elementos inmóviles, como un dedo de inclinación, se producen rozamientos y movimientos longitudinales en el punto de apriete, debido a lo cual sustancias no deseadas pueden penetrar en el sistema o salir hacia el exterior. Además, debido al rozamiento en el punto de apriete debe contarse con cargas elevadas del material, lo cual puede conducir a daños del material y a periodos de detención tempranos.

De este modo, por la solicitud US 5,251,538 A se conoce un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1 para la manipulación de piezas de trabajo con un elemento elásticamente deformable.

Por lo tanto, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar una conexión entre un elemento de flexión elásticamente deformable y un soporte, la cual corresponda a las exigencias higiénicas elevadas en ámbitos sensibles y garantice una seguridad de funcionamiento elevada.

Según la invención, este objeto se soluciona con un elemento de pinza que presenta las características de la reivindicación 1. Configuraciones y perfeccionamientos ventajosos de la invención se pueden realizar con las características indicadas en las reivindicaciones dependientes.

El elemento de pinza según la invención está formado con al menos un elemento de flexión elásticamente deformable en una dirección preferente, y con un soporte. En un elemento de flexión que en un lado frontal está provisto de una abertura y por lo demás es hueco en el interior, en un área no prevista para la flexión, en la cual también está dispuesta la abertura, está configurada una brida que sobresale de forma radialmente circunferencial, de manera que la misma se apoya contra una superficie de un elemento base del soporte y en la superficie opuesta se apoya contra una superficie frontal de un elemento de fijación que puede conectarse al elemento base. El elemento de fijación presiona la brida con una presión de contacto predeterminable, contra la superficie del elemento base. El elemento de flexión está formado por un material elásticamente deformable. La brida fijada de ese modo puede cumplir una función de estanqueidad y de fijación para un elemento de flexión. La brida, por ejemplo, puede presentar la forma de un anillo circular, de una elipse o también puede presentar una geometría poligonal. En la brida también puede estar presente al menos una conformación en el borde radialmente externo, con la cual puede observarse una orientación angular definida del elemento de flexión. Una conformación, a modo de ejemplo, puede ser un engrosamiento en forma de un saliente o un área retraída. De este modo, una brida de un elemento de flexión puede insertarse en un alojamiento, configurado de forma complementaria, del elemento base, y a continuación puede fijarse en la orientación angular deseada, con la ayuda del elemento de fijación.

Partiendo desde la brida, en dirección hacia la abertura, se extiende allí un área del elemento de flexión configurada en forma de un cilindro hueco o en una forma equivalente (por ejemplo, hueca en el interior, en forma de una elipse, poligonal), de modo que allí puede introducirse una pieza de conexión, mediante la cual un fluido puede conducirse hacia el interior del elemento de flexión y puede descargarse. Esa área en forma de un cilindro hueco no está proporcionada para curvarse.

Una pieza de conexión también puede ser un componente integral del elemento de flexión, de manera que los dos elementos son una única pieza. Para los dos elementos puede seleccionarse un mismo material. Sin embargo, la pieza de conexión también puede estar formada de un material con una resistencia más elevada que el material del cual está formado el elemento de flexión. De ese modo, los dos elementos pueden haber sido unidos uno con otro por adherencia de materiales, mediante un procedimiento adecuado, por ejemplo, vulcanización o soldadura.

También existe la posibilidad de que el elemento de fijación y la pieza de conexión estén configurados como una pieza. De manera ventajosa, pueden componerse del mismo material y fabricarse de ese modo.

Si un fluido es guiado hacia el interior del elemento de flexión, el mismo se curva a causa de la presión interna aumentada en dirección del área, como mínimo menos extensible, en un lado. En el caso de una presión interna que se reduce, un movimiento tiene lugar en la dirección opuesta. La presión interna puede incluso reducirse hasta por debajo de la presión ambiente (presión atmosférica).

La superficie externa de la pieza de conexión y/o la superficie interna del área en forma de cilindro hueco del elemento de flexión pueden presentar un perfilado, de modo que adicionalmente con respecto a un enganche no positivo puede alcanzarse también una conexión positiva del elemento de flexión y la pieza de conexión. La pieza de conexión, como el elemento de flexión, puede sostenerse con el elemento de fijación en el elemento base.

Para un efecto de estanqueidad y fijación mejorados, en la superficie en la cual la brida se apoya contra el elemento base, pueden estar conformadas una elevación o una cavidad que se extienden alrededor del elemento de flexión, y en la superficie de la brida, dirigida hacia esa superficie, pueden estar configuradas una cavidad o una elevación complementarias. Los bordes o cantos de esas elevaciones y cavidades deben estar redondeados.

Una superficie frontal del elemento de fijación, dirigida hacia la brida, la cual se apoya contra la brida en el estado fijado, puede estar configurada inclinada en un ángulo oblicuo. El ángulo debe ubicarse en el rango de 3°, como máximo hasta de 10° preferentemente debe ascender a 5°. La inclinación debe seleccionarse de manera que el borde del elemento de fijación, que señala en dirección hacia la cavidad del elemento de flexión, está moldeado a mayor profundidad en el material del elemento de flexión, en el área de la brida, en el estado fijado.

El elemento base y el elemento de fijación pueden conectarse uno con otro mediante una unión por tornillos o de bayoneta. De este modo, debe poder observarse una presión de contacto constante entre las superficies que se tocan, de la brida, del elemento base y del elemento de fijación. En particular en el caso de una unión por tornillos, esto puede alcanzarse con un tope que está configurado en el elemento base, como elemento de limitación para un movimiento del elemento de fijación. Entre la superficie frontal del elemento de fijación, que está en contacto con la superficie de la brida, puede estar dispuesta también una arandela deslizante, con la cual puede evitarse un contacto directo entre la brida y la superficie frontal. Debido a esto no se produce una fricción al fijar el elemento de fijación en el elemento base, en esa área, de la brida y la superficie frontal del elemento de fijación.

En un elemento de pinza según la invención, una pluralidad de elementos de flexión puede conectarse respectivamente con un elemento base en el soporte. Los elementos de flexión pueden entonces interactuar. De este modo, por ejemplo, tres elementos de flexión pueden estar dispuestos con distancias angulares respectivamente constantes y pueden curvarse uno sobre otro en el caso de una presión interna aumentada. Gracias a ello puede agarrarse un objeto. Si un elemento de pinza según la invención está conectado a un robot, el objeto agarrado puede manipularse, en particular puede moverse.

Mediante las posibilidades simples para el montaje y el desmontaje, así como mediante el diseño de los elementos individuales de un elemento de pinza según la invención, puede alcanzarse una limpieza segura y efectiva debido a la buena accesibilidad. Durante el funcionamiento, sin embargo, se encuentra presente un sistema completamente cerrado, debido a lo cual puede evitarse una salida de fluido o de partículas. Los elementos de flexión pueden producirse configurados de forma segura en cuanto a la higiene, de modo sencillo y de forma conveniente en cuanto a los costes.

Un elemento de flexión puede estar conectado por un enganche negativo y/o positivo con la pieza de conexión, y adicionalmente, con el elemento de fijación, puede conectarse al elemento de pinza.

La brida de un elemento de flexión forma un collar de estanqueidad y separa el área interna del área externa/área del producto. La brida compensa el movimiento longitudinal, condicionado por la extensión, del elemento de flexión, de manera que las superficies de contacto en el área de estanqueidad, en superficies de la brida con superficies del elemento de fijación y del elemento base, no experimentan movimientos relativos de ninguna clase. El apriete de la brida se alcanza a través de la conexión del elemento de fijación en el elemento base. Mediante un tope, ya mencionado, puede alcanzarse una compresión definida y reproducible de la brida en el área de estanqueidad. Con ello puede realizarse una separación hermética con respecto al área del producto. Las sustancias/materiales no deseados no pueden penetrar en el sistema o salir hacia el exterior. Además, mediante la geometría de la brida puede mejorarse la accesibilidad para la limpieza y, con ello, puede cumplirse con directivas en cuanto al diseño, adecuadas para la higiene.

Un elemento de flexión, por ejemplo, puede estar fabricado de silicona, como material extensible y elásticamente deformable. La fabricación puede tener lugar de una pieza, en un procedimiento de moldeo por inyección. Sin embargo, también existe la posibilidad de producir una brida como una parte separada y fijarla después en el elemento de flexión, lo cual por ejemplo puede lograrse mediante vulcanización o soldadura.

Debido a que un elemento de pinza, durante el funcionamiento, forma un sistema completamente cerrado, el área del producto está separada de forma óptima del interior (fluido de suministro, acoplamiento de tubo flexible, etc.). De este modo, entre tanto, puede efectuarse también una limpieza y una desinfección en el estado montado (con posibilidad de limpieza en el lugar).

A continuación, se debe explicar la invención más en detalle a modo de ejemplo.

A este respecto muestran:

la figura 1, dos elementos de flexión de un ejemplo de un elemento de pinza según la invención, los cuales respectivamente están fijados en un elemento base de un soporte, y de los cuales un elemento de flexión se muestra en una representación en sección, y

la figura 2, una representación parcial ampliada de la figura 1, en sección.

El elemento base 6, el elemento de fijación 2, así como la pieza de conexión 1, se componen en este caso de acero inoxidable pulido, y los elementos de junta utilizados, así como los elementos de flexión 5, están producidos de una silicona conveniente para alimentos, en el procedimiento de moldeo por inyección.

La invención puede utilizarse para el transporte de alimentos, como por ejemplo para la recepción de productos desde la línea de montaje y la conducción posterior hacia el proceso siguiente (pick and place- recoger y colocar). Entre otros, se incluye aquí equipamiento de instalaciones de corte o envases. Mediante la aplicación de una presión negativa se abre el elemento de pinza formado por una pluralidad de elementos de flexión 5, y puede posicionarse sobre el producto que debe agarrarse. A continuación, la presión negativa en el interior de los elementos de flexión 5 se encarga del movimiento de agarre propiamente dicho, al curvarse los elementos de flexión 5 unos sobre otros en forma de un arco.

Los elementos de flexión 5 pueden insertarse en alojamientos de un elemento base 6, en el soporte 7. De este modo, para cada elemento de flexión 5 en el elemento base 6 está configurada una ruptura. El respectivo elemento de flexión 5 puede introducirse guiado a través de la ruptura, con su área flexible. En este caso, una brida 4, configurada de forma radialmente continua, se apoya sobre una superficie del elemento base 6. En el ejemplo mostrado, en esa área superficial del elemento base 6 está configurada una elevación 6.1 circunferencial, cuyos bordes están redondeados. La brida 4 presenta en esa área una cavidad configurada de forma complementaria con respecto a ello, de manera que las dos bridas se apoyan directamente una junto a otra y forman una clase de "junta de laberinto" con la elevación 6.1 y con la cavidad 4.1. La brida 4, en este ejemplo, está configurada con simetría rotacional, en forma de un anillo circular.

En el elemento base 6, alrededor de la ruptura y el elemento de flexión 5, está configurado respectivamente un roscado interno 6.3, con el cual un elemento de fijación 2, que presenta un roscado externo correspondiente, puede fijarse en el elemento base 6. El elemento de fijación 2 está configurado en forma de una tuerca ciega con una perforación. A través de la perforación es guiada hacia el exterior una parte de una pieza de conexión 1. Mediante la pieza de conexión 1, un fluido, en particular aire comprimido, puede conducirse hacia la cavidad del elemento de flexión 5. En el caso de una presión interna aumentada, el elemento de flexión 5 mostrado en la figura 2 se curva hacia la izquierda, puesto que su lado derecho presenta una mayor elasticidad.

La pieza de conexión 1 está introducida en un área configurada en forma de un cilindro hueco, del elemento de flexión 5, y en este ejemplo presenta allí un perfilado, en su pared externa, con el cual, con relación a la conexión por enganche no positivo, puede alcanzarse adicionalmente una conexión por enganche positivo, mediante la elasticidad del elemento de flexión y el dimensionamiento del diámetro externo de la pieza de conexión 1 y del diámetro interno del área en forma de un cilindro hueco del elemento de flexión 5, en el área de conexión de los dos elementos.

Mediante el atornillado del elemento de fijación 2 en el elemento base 6, una superficie frontal radialmente externa del elemento de fijación 2 se desplaza en dirección hacia una superficie de la brida 4, de manera que en el caso de un contacto se alcanza un efecto de la fuerza de contacto entre la superficie frontal del elemento de fijación 2, la brida 4 y la superficie del elemento base 6, contra la cual se apoya la brida 4.

En el elemento base 6 está configurado un tope 6.2 que forma una limitación del recorrido para el elemento de fijación 2. En esa área se encuentra presente también una junta 8 circunferencial. El elemento de fijación 2, por tanto, solamente puede estar atornillado hasta que una fuerza de contacto máxima, predeterminada previamente, entre la superficie frontal del elemento de fijación 2, la brida 4 y la superficie de apoyo de la brida 4, actúa en el elemento base 6.

El elemento de fijación 2 y la pieza de conexión 1 pueden ser una pieza. Pero también existe la posibilidad de utilizar para ello dos piezas separadas. En este caso, en el eje longitudinal central del elemento de fijación 2 está configurada una perforación, a través de la cual una parte de la pieza de conexión 1 es guiada hacia el exterior en la dirección de un recipiente de presión, no mostrado, de un sistema neumático o hidráulico que puede controlarse o regularse. La pieza de conexión 1, con un área en forma de un collar, se apoya contra una pared interna del elemento de fijación 2, la cual forma un soporte opuesto para esa área de la pieza de conexión 1, en forma de un collar. La pieza de conexión 1 se desplaza con el movimiento de atornillado del elemento de fijación 2 y con el área en forma de un cilindro hueco del elemento de flexión 5, de manera que la brida 4 con la superficie frontal del elemento de fijación 2 se presiona contra la superficie del elemento base 6 provista de la elevación 6.1; fijándose de ese modo. El área en forma de un cilindro hueco del elemento de flexión 5, en este caso, está colocada en el área de la pieza de conexión 1, dispuesta dentro del elemento de fijación 2.

En este ejemplo, la superficie frontal del elemento de fijación 2 se pone en contacto con la brida 4, inclinada de forma oblicua. Se seleccionó un ángulo de 5°. Tal como puede observarse también en la representación, el borde de la superficie frontal del elemento de fijación 2, que señala hacia el interior, se proyecta con mayor profundidad hacia dentro en el material de la brida que el borde que señala radialmente hacia el exterior. De este modo puede alcanzarse una conexión adicional por enganche positivo y, debido a esto, puede alcanzarse una estanqueidad mucho más mejorada entre el área interna y el área externa.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Elemento de pinza con al menos un elemento de flexión que puede deformarse elásticamente en una dirección preferente, y con un soporte que tiene un elemento de flexión (5) provisto de una abertura en un lado frontal, y por lo demás hueco en el interior, formado de material elásticamente deformable en un área no prevista para la flexión, en la cual también está dispuesta la abertura, presenta una brida (4) que sobresale de forma radialmente circunferencial, la cual está configurada de manera que la misma, con una superficie, está apoyada contra una superficie de un elemento base (6) del soporte (7) y, con una superficie opuesta, está apoyada contra una superficie de un elemento de fijación (2) que puede conectarse al elemento base (6), y el elemento de fijación (2) presiona la brida (4) con una fuerza de contacto predeterminable contra la superficie del elemento base (6), caracterizado porque un área del elemento de flexión (5), que se extiende partiendo desde la brida (4) en dirección a la abertura, está configurada en forma de cilindro hueco, de forma elípticamente hueca en el interior, o de forma rectangular, de manera que allí puede introducirse una pieza de conexión (1), mediante la cual un fluido puede conducirse hacia el interior del elemento de flexión (5) y puede descargarse, o una pieza de conexión (1) es un componente integral del elemento de flexión (5).

2. Elemento de pinza según la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie externa de la pieza de conexión (1) y/o la superficie interna del área en forma de cilindro hueco del elemento de flexión (5) presenta un perfilado.

3. Elemento de pinza según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pieza de conexión (1) está sostenida fija con el elemento de fijación (2) en el elemento base (6), y/o el elemento de fijación (2) y la pieza de conexión (1) están configurados como una pieza.

4. Elemento de pinza según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la superficie en la cual la brida (4) se apoya contra el elemento base (6) está configurada una elevación (6.1) o una cavidad que se extienden alrededor del elemento de flexión (5), y en la superficie de la brida (4), dirigida hacia esa superficie, está configurada una cavidad (4.1) o una elevación complementarias.

5. Elemento de pinza según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una superficie frontal del elemento de fijación (2), dirigida hacia la brida (4), la cual se apoya contra la brida (4) en el estado fijo, está inclinada en un ángulo oblicuo, y/o entre la superficie frontal del elemento de fijación (2) dirigida hacia la brida y la brida (4) está dispuesta una arandela deslizante.

6. Elemento de pinza según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento base (6) y el elemento de fijación (2) pueden conectarse uno con otro mediante una unión por tornillos o de bayoneta.

7. Elemento de pinza según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el elemento base (6) se encuentra presente un tope (6.2) como elemento de limitación para un movimiento del elemento de fijación (2) .

8. Elemento de pinza según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el borde radialmente externo de la brida (4) está configurada al menos una conformación.

9. Elemento de pinza según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una pluralidad de elementos de flexión (5) pueden conectarse a un elemento base (6).