ES2897784T3 - Dispositivo para la aplicación de fluidos - Google Patents

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Abstract

Dispositivo (1) para la aplicación de fluidos, para ser colocado como herramienta en un brazo robótico, el cual comprende un elemento estático (3), un elemento giratorio (2) y un punto de acoplamiento (8), donde el punto de acoplamiento (8) conecta de forma giratoria uno con otro el elemento estático (3) y el elemento giratorio (2), caracterizado porque el punto de acoplamiento (8), tanto del lado del elemento estático (3), como también del lado del elemento giratorio (2), dispone de elementos de acoplamiento inductivos (11, 11') que están dispuestos de manera que se posibilita una transmisión inductiva de energía y/o de señales más allá del punto de acoplamiento (8), donde el elemento de acoplamiento inductivo (11) del elemento estático (3) y el elemento de acoplamiento inductivo (11') del elemento giratorio (2) están dispuestos relativamente uno con respecto a otro de modo que pueden rotar alrededor de un eje en común, donde al menos dos, preferentemente todos los elementos de acoplamiento inductivos (11, 11') del elemento estático (3), así como del elemento giratorio (2), están dispuestos de forma concéntrica.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo para la aplicación de fluidos
La presente invención hace referencia a un dispositivo para la aplicación de fluidos, a un procedimiento para la aplicación de fluidos, a un procedimiento para modificar puntos de acoplamiento eléctricos, así como a la utilización de un punto de acoplamiento con unidades de acoplamiento inductivas según los preámbulos de las reivindicaciones independientes.
Los dispositivos para la aplicación de fluidos pueden contener componentes giratorios que habitualmente son abastecidos eléctricamente y son controlados mediante contactos deslizantes. Esos contactos deslizantes posibilitan la capacidad de rotación de por ejemplo un cabezal de pulverización con boquillas para aplicar el líquido. La capacidad de rotación del cabezal posibilita de este modo un posicionamiento de las boquillas en función de la especificación de la aplicación.
Un dispositivo de esa clase se conoce por ejemplo por la solicitud EP 1521642. El dispositivo presenta un cabezal de la boquilla rotativa, que es abastecido eléctricamente mediante contactos deslizantes, y que está conectado a una parte soporte. Los canales que pasan por un cojinete giratorio y dentro del cabezal rotativo, posibilitan la alimentación del fluido desde la parte soporte hacia el cabezal de la boquilla rotativa.
Los dispositivos de esa clase, sin embargo, presentan la desventaja de que el número de los canales de transmisión está limitado debido a la condición estructural de los contactos deslizantes, y la transmisión de señales del sensor y de control es propensa a fallos. Además, los contactos deslizantes tienden a ensuciarse, se desgastan rápido y, por eso, requieren una inversión elevada para mantenimiento.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención consiste en superar las desventajas del estado del arte.
En particular, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un dispositivo para la aplicación de fluidos, en el cual energía eléctrica y señales puedan transmitirse mediante puntos de acoplamiento de forma precisa y con medios sencillos, así como sin una necesidad de espacio elevada. Además debe crearse un dispositivo conveniente en cuanto a los costes, lo menos propenso a fallos posible y que requiera poco mantenimiento, con una vida útil prolongada.
Dicho objeto se soluciona mediante los dispositivos y procedimientos definidos en las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se indican otras formas de ejecución.
La presente invención hace referencia a un dispositivo para la aplicación de fluidos y para ser colocado como herramienta en un brazo robótico. El dispositivo comprende un elemento estático, un elemento giratorio y un punto de acoplamiento. El punto de acoplamiento conecta uno con otro de forma giratoria el elemento estático y el elemento giratorio. El punto de acoplamiento, tanto del lado del elemento estático, como también del lado del elemento giratorio, dispone de elementos de acoplamiento inductivos. Los elementos de acoplamiento están dispuestos de manera que es posible una transmisión inductiva de energía y/o de señales más allá del punto de acoplamiento.
Por fluido deben entenderse sustancias que presentan propiedades de fluencia, como por ejemplo líquidos, gases, ceras, así como compuestos plásticos determinados. Preferentemente, el fluido se trata de un fluido que puede bombearse a una presión de 20 a 250 bar, y a una temperatura de 20° a 100°C, como por ejemplo masas de revestimiento o adhesivos para la construcción de automóviles.
También es posible que el elemento estático del dispositivo, sobre una de sus superficies frontales, pueda atornillarse en el brazo robótico. Respectivamente un elemento de acoplamiento inductivo del elemento estático y un elemento de acoplamiento inductivo del elemento giratorio están dispuestos relativamente uno con respecto a otro de modo que pueden rotar alrededor de un eje en común. El elemento giratorio puede rotar en más de 360° relativamente con respecto al elemento estático. También es posible que tanto el elemento estático, como también el elemento giratorio, dispongan de un elemento de suministro de energía, por ejemplo de una bobina de potencia. La transmisión de energía, desde el elemento estático hacia el elemento giratorio, puede tener lugar mediante un punto de acoplamiento en común.
Los elementos de acoplamiento inductivos del punto de acoplamiento posibilitan una transmisión de energía y de señales rápida y sin perturbaciones. Es posible la transmisión de cualquier cantidad de señales. Se suprime la utilización de cables que pueden limitar la capacidad de rotación del elemento giratorio. La vida útil de las unidades de acoplamiento inductivas de esa clase es marcadamente elevada en comparación con los contactos deslizantes convencionales y requiere menos mantenimiento, de modo que los costes son menores.
Preferentemente, los elementos de acoplamiento inductivos comprenden bobinas planas, en particular con núcleos de ferrita. El punto de acoplamiento por ejemplo puede comprender seis bobinas planas de esa clase, donde respectivamente tres pueden estar dispuestas en el elemento giratorio y tres en el elemento estático. Las bobinas planas con núcleos de ferrita son conocidas por el experto como medios para la transmisión inductiva de señales. De manera preferente, respectivamente una bobina plana del elemento estático y una bobina plana del elemento giratorio se sitúan enfrentadas a una distancia muy reducida, eléctricamente sin contacto y sin tocarse. Habitualmente, una distancia de esa clase es de pocos milímetros, por ejemplo de 2 mm. Las bobinas planas pueden estar introducidas en las superficies frontales de los respectivos elementos en los que se encuentra el punto de acoplamiento.
Las bobinas planas con núcleos de ferrita se caracterizan por su necesidad de espacio reducida y por su capacidad de funcionamiento elevada. Las mismas son convenientes en cuanto a los costes y pueden integrarse fácilmente en los componentes. También, puntos de acoplamiento eléctricos de componentes, que ya se encuentran presentes, por ejemplo contactos deslizantes, pueden reemplazarse fácilmente por bobinas planas de esa clase.
El elemento estático puede comprender un sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos para convertir señales digitales en señales analógicas y/o señales analógicas en señales digitales. El elemento giratorio puede comprender un sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos para convertir señales digitales en señales analógicas y/o señales analógicas en señales digitales.
Por ejemplo, el sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos del elemento giratorio y/o del elemento estático puede comprender un microprocesador dispuesto sobre una platina. También es posible que el sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos comprenda un procesador, un demodulador y/o un modulador.
Mediante el sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos integrado se posibilita una transmisión rápida y precisa de señales y/o de datos. El flujo de datos se reduce.
El sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos en el elemento estático y en el elemento giratorio puede estar diseñado de manera tal y estar adaptado uno a otro de manera que sea posible una transmisión en serie de señales y/o de datos. También es factible que entre el elemento estático y el elemento giratorio sea posible una transmisión de datos paralela.
Una transmisión de datos en serie representa una transmisión segura en cuanto a perturbaciones y reduce al mínimo las líneas requeridas para la transmisión de señales y de datos.
Preferentemente, es posible la transmisión de señales entre el elemento estático y el elemento giratorio de forma bidireccional, en particular mediante elementos de acoplamiento respectivamente correspondientes unos con otros, en el elemento estático y en el elemento giratorio, para respectivamente sólo una dirección de transmisión.
Por bidireccional debe entenderse la transmisión de señales y datos, tanto desde el elemento estático hacia el elemento giratorio, como también desde el elemento giratorio hacia el elemento estático. Es posible que un par correspondiente de elementos de acoplamiento posibilite una transmisión de energía desde el elemento estático hacia el elemento giratorio. Otro par correspondiente de elementos de acoplamiento transmite señales y/ datos desde el elemento estático hacia el elemento giratorio, y otro par de elementos de acoplamiento transmite las señales y/o los datos en la otra dirección de transmisión. Preferentemente, en el punto de acoplamiento, de este modo, pueden estar dispuestos tres pares correspondientes de elementos de acoplamiento.
Una ventaja de la transmisión bidireccional de datos consiste en que se posibilita una evaluación directa, así como un procesamiento de las señales ya dentro del dispositivo; los tiempos de reacción se acortan. De ello resulta una capacidad de funcionamiento más elevada del dispositivo.
Al menos un elemento de acoplamiento inductivo puede estar incluido en una cápsula en común, con un microprocesador. La cápsula por ejemplo puede estar fabricada de un material plástico. El microprocesador por ejemplo puede estar encapsulado sobre una platina y puede estar integrado en la cápsula. Los elementos de acoplamiento inductivos también pueden formar parte de componentes modulares. Las cápsulas pueden colocarse o estar integradas en superficies frontales planas del elemento giratorio o estático, las cuales se sitúan de forma opuesta al punto de acoplamiento.
La inclusión de los componentes de acoplamiento inductivos en cápsulas ofrece la ventaja de que los puntos de acoplamiento eléctricos están protegidos de la suciedad y la corrosión. Gracias a esto se alcanza una mejora notable de la seguridad de la producción y se reduce al mínimo la inversión para el mantenimiento.
En el elemento estático puede estar dispuesto un inversor para convertir tensión continua en tensión alterna que puede ser conducida a un elemento de acoplamiento inductivo. En el elemento giratorio puede estar dispuesto un rectificador para convertir tensión alterna en tensión continua que puede ser suministrada desde un elemento de acoplamiento inductivo.
Una disposición de esa clase, por una parte, ofrece la ventaja de que la tensión continua se proporciona rápidamente como un suministro eléctrico del elemento giratorio y, por otra parte, es posible una conducción rápida de señales mediante el punto de acoplamiento inductivo.
Preferentemente, a por lo menos uno, preferentemente a dos elementos de acoplamiento inductivos del elemento estático, se encuentra asociado un modulador o un demodulador. De manera especialmente preferente, a un elemento de acoplamiento inductivo del elemento estático está asociado un modulador y a otro elemento de acoplamiento inductivo del elemento estático está asociado un demodulador. Preferentemente, a por lo menos uno, preferentemente a dos elementos de acoplamiento inductivos del elemento giratorio, se encuentra asociado un modulador o un demodulador. De manera especialmente preferente, a un elemento de acoplamiento inductivo del elemento giratorio está asociado un modulador y a otro elemento de acoplamiento inductivo del elemento giratorio está asociado un demodulador.
Mediante un modulador del elemento estático, por ejemplo, una señal puede tratarse de manera que la misma pueda ser transmitida al elemento giratorio mediante el elemento de acoplamiento inductivo. Por ejemplo, puede tener lugar una conversión de señales de digital a analógica. En el demodulador del elemento giratorio esa señal puede convertirse nuevamente en una señal digital. Mediante el modulador, señales digitales pueden convertirse en señales de tensión alterna que pueden transmitirse desde el elemento de acoplamiento del elemento giratorio hacia el elemento de acoplamiento del elemento estático. El demodulador del elemento de acoplamiento del elemento estático puede convertir nuevamente la señal de tensión alterna en señales digitales. Esas señales entonces pueden ser tratadas en un procesador del elemento estático, y en un flujo de datos en serie en un protocolo bus pueden ponerse a disposición de un controlador del proceso de orden superior, por ejemplo de una unidad de control programada (SPS).
Una transmisión de esa clase mediante un protocolo de bus ofrece la ventaja de que todas las señales de control y los avisos correspondientes y los datos de medición pueden conducirse mediante sólo un único cable con sección transversal reducida. Esto aumenta la libertad de movimiento y la facilidad para el mantenimiento del aplicador. Una disposición de esa clase adicionalmente presenta la ventaja de que las señales pueden transmitirse en gran medida sin perturbaciones. Además es posible una transmisión simultánea de señales desde el elemento estático hacia el elemento giratorio y de forma inversa.
Al menos dos, preferentemente todos los elementos de acoplamiento inductivos del elemento estático, así como del elemento giratorio, están dispuestos de forma concéntrica.
Mediante elementos de acoplamiento dispuestos de forma concéntrica, la transmisión de señales tampoco resulta limitada en el caso de movimientos de rotación del elemento giratorio.
El elemento giratorio puede disponer de al menos una válvula de salida con una aguja de válvula. La válvula de salida preferentemente puede controlarse mediante una válvula solenoide.
Igualmente es posible que el dispositivo disponga de dos o más válvulas de salida. Las válvulas solenoides por ejemplo pueden controlar el aire comprimido que acciona un cilindro neumático para controlar la válvula de aguja. Las señales de control correspondientes por ejemplo pueden generarse en el sistema electrónico en el elemento estático. Esas señales de control pueden convertirse en señales analógicas con la ayuda de un modulador, y pueden transmitirse al elemento giratorio mediante los elementos de acoplamiento inductivos. El demodulador en el elemento giratorio convierte la señal analógica nuevamente en señales de control digitales para las válvulas de salida. Preferentemente, el elemento giratorio dispone de al menos un sensor que detecta/detectan la posición de las aguja(s) de válvula. El/los sensor/sensores puede/pueden disponerse de manera que la posición/las posiciones puede/pueden transmitirse al sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos del elemento giratorio.
Del mismo modo es posible que el/los sensor/sensores dispongan de un sistema electrónico integrado que ya se encarga de la evaluación de las señales del sensor.
Por ejemplo, los sensores pueden tratarse de sensores de distancia. Habitualmente, para ello se consideran sensores de efecto Hall o sensores inductivos. Éstos pueden tratarse de sensores de distancia digitales o analógicos. El posicionamiento real de la aguja por ejemplo puede tener lugar mediante una medición de la distancia de la posición de la aguja con respecto a la pared posterior de un cilindro neumático del accionamiento de aguja, integrado en el dispositivo. La señal puede transmitirse entonces a un procesador, en particular integrado en el elemento giratorio. Mediante el procesador es posible calibrar de forma adaptativa el rango de medición de los sensores de distancia mediante la combinación del pulso de activación, así como la posición medida de la aguja. El sistema, de este modo, puede detectar por sí mismo que la posición medida se trata de la posición final prevista de la aguja de válvula, es decir, abierta o cerrada.
También es posible que el sensor no sólo determine la posición final, sino igualmente una o varias posiciones intermedias de la respectiva aguja, y que las transmita al sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos del elemento giratorio, o que el procesamiento tenga lugar en un sistema electrónico integrado del sensor. De este modo, pueden consultarse directamente las respectivas posiciones de la aguja.
Mediante la detección de la posición de la aguja puede medirse el retardo de conmutación de la aguja de la válvula y los puntos de conexión pueden fijarse antes de modo correspondiente. De este modo, con la ayuda del controlador es posible compensar automáticamente retardos, condicionados por el proceso. Se mejora la precisión de la aplicación.
El elemento estático puede conectarse o estar conectado con un controlador del proceso, de forma comunicante. El controlador del proceso puede tratarse de un controlador basado en una PC o de una unidad de control programada (SPS). También es posible que el controlador sea el controlador del robot. La conexión hacia el elemento estático por ejemplo puede tener lugar mediante una interfaz de bus o mediante una conexión de Ethernet. Igualmente sería posible una conexión LAN inalámbrica. Mediante el controlador del proceso también puede ponerse a disposición la energía para operar el dispositivo, y la misma puede ponerse a disposición del elemento estático, para el tratamiento, mediante posibilidades de conexión conocidas por el experto.
El sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos del elemento giratorio puede estar diseñado de manera que la posición/las posiciones de la aguja/de las agujas de válvula puede/n convertirse en una señal digital o en señales digitales, y/o la señal digital/las señales digitales puede/n convertirse en una señal analógica o en señales analógicas de tensión alterna. La señal analógica /las señales analógicas de tensión alterna puede/n suministrarse a un elemento de acoplamiento inductivo y/o pueden obtenerse desde el mismo.
Esto ofrece la ventaja de que una transmisión de señales rápida puede tener lugar mediante elementos de acoplamiento inductivos.
Preferentemente, en el elemento giratorio del dispositivo está dispuesto un medio de almacenamiento, en el que están almacenados los intervalos de conmutación para abrir y cerrar las agujas de válvula.
El medio de almacenamiento por ejemplo puede tratarse de una memoria de semiconductor, pero también son posibles soportes de datos que no sean memorias de semiconductor.
El sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos del elemento estático y/o del elemento giratorio puede estar realizado de manera que el mismo calibre los sensores de distancia para consultar la posición de la aguja de forma automática, es decir que el sistema electrónico puede detectar qué señal del sensor corresponde a la posición final deseada (abierta/cerrada) de la posición de la aguja. El sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos también puede ser adecuado para monitorear y para medir los tiempos de reacción internos del aplicador del dispositivo. Por ejemplo, los valores de medición ya pueden tratarse en el aplicador y a continuación pueden ponerse a disposición del controlador del proceso de orden superior. De este modo, por ejemplo, el brazo robótico conectado o una máquina de movimiento pueden corregir automáticamente los puntos de conexión y de desconexión, para posibilitar una posición muy precisa del fluido sobre la superficie.
Por aplicador se entiende la unidad formada por elemento giratorio y elemento estático.
El elemento giratorio y/o el elemento estático pueden comprender sensores para medir la presión; sensores para medir la temperatura; elemento(s) calentador(es), así como combinaciones de los mismos.
Mediante los sensores de presión puede regularse el sistema mecánico de dosificación que transporta el fluido hacia la válvula de salida. Por ejemplo, los sensores de temperatura pueden controlar la temperatura del aplicador y/o la temperatura del fluido/de los fluidos, que es/son suministrado/s al aplicador. El elemento calentador puede utilizarse para calentar el aplicador, pero también otros elementos del dispositivo. También es posible que un elemento calentador caliente el conducto de fluido y/o la válvula de salida.
Mediante los sensores de temperatura y los elementos calentadores puede regularse así la viscosidad del fluido, de manera que esté garantizado un transporte mejorado del fluido hacia la válvula de salida. Mediante los sensores de presión puede optimizarse aún más el transporte. Asimismo, mediante el flujo de presión/el caudal del fluido controlable puede alcanzarse también un muy buen resultado de aplicación.
El dispositivo según la invención posibilita la aplicación del fluido bajo presiones elevadas de entre 20 y 250 bar, preferentemente de 100 a 250 bar. A pesar de ello se garantiza una precisión elevada en la aplicación de los fluidos. En la aplicación de lacas, por ejemplo en la industria automotriz, se trabaja en cambio con presiones marcadamente menores, de entre 2 y 3 bar.
Preferentemente, el elemento giratorio y el elemento estático comprenden al menos un conducto, preferentemente varios conductos, para la conducción de aire comprimido y/o del fluido.
Los conductos pueden estar diseñados de manera que se encuentra presente un canal de entrada para suministrar el fluido hacia un cabezal de la boquilla con al menos una boquilla en el elemento rotativo y un canal de retorno para reconducir fluido desde el cabezal de la boquilla. La expulsión del fluido es regulada mediante las agujas de válvula controladas de forma neumática.
El canal de entrada y el canal de retorno pueden estar realizados de manera que se posibilite una circulación del fluido. También es posible que una válvula de circulación adicional esté instalada en los conductos, la cual controla la circulación. La capacidad de rotación del elemento giratorio no está limitada por los conductos. Preferentemente, los conductos están diseñados como canales anulares. Los elementos de acoplamiento concéntricos pueden estar dispuestos cerca de esos canales anulares.
La ventaja de esa conformación es la capacidad de rotación libre, ilimitada, de la parte giratoria.
Mediante el dispositivo según la invención se garantiza una aplicación de los fluidos precisa y muy exacta, también en el caso de presiones elevadas. Con ello, se reduce al mínimo la pérdida de material.
Otro aspecto de la invención hace referencia a un procedimiento para la transmisión de energía y de señales en un dispositivo para la aplicación de fluidos, en un dispositivo como el aquí descrito. El procedimiento comprende las etapas:
- transmisión de energía para el suministro de corriente desde un elemento estático hacia un elemento giratorio del dispositivo; y
- transmisión de señales desde el elemento estático hacia el elemento giratorio y/o desde el elemento giratorio hacia el elemento estático,
donde la transmisión de corriente y de señales tiene lugar mediante elementos de acoplamiento inductivos de un punto de acoplamiento del dispositivo, dispuestos de forma concéntrica.
Para la transmisión de energía, por ejemplo en el elemento estático puede estar colocado un inversor para convertir tensión continua en tensión alterna, que en un rectificador del elemento giratorio se convierte nuevamente en tensión continua después de la transmisión mediante elementos de acoplamiento inductivos.
Mediante un modulador del elemento estático, por ejemplo, una señal puede tratarse de manera que la misma pueda ser transmitida al elemento giratorio mediante el elemento de acoplamiento inductivo. Por ejemplo, puede tener lugar una conversión de señales de digital a analógica. En el demodulador del elemento giratorio, esa señal puede convertirse nuevamente en una señal digital. Mediante el modulador, señales digitales pueden convertirse en señales de tensión alterna que se transmiten desde el elemento de acoplamiento del elemento giratorio hacia el elemento de acoplamiento del elemento estático. El demodulador del elemento de acoplamiento del elemento estático puede convertir nuevamente la señal de tensión alterna en señales digitales. Esas señales entonces pueden ser tratadas en el sistema electrónico del elemento estático, y en un flujo de datos en serie en un protocolo de bus pueden ponerse a disposición de un controlador del proceso de orden superior, por ejemplo de una unidad de control programada (SPS).
Mediante elementos de acoplamiento inductivos dispuestos de forma concéntrica, también en el caso de un movimiento de rotación del elemento giratorio, tiene lugar una transmisión de señales y/o de datos libre de perturbaciones y precisa.
Otro aspecto de la invención hace referencia a un procedimiento para la conmutación de al menos una aguja de válvula en un dispositivo para la aplicación de fluidos, en particular del modo aquí descrito. El procedimiento comprende las etapas:
- calibración de la posición final de la/s aguja(s) de válvula,
- determinación del tiempo de reacción entre una orden de conmutación que llega al dispositivo y el alcance de la posición final de la/s aguja(s) de válvula correspondiente a la orden de conmutación,
- de manera opcional: almacenamiento de los valores para abrir y/o cerrar la(s) aguja(s) de válvula, en particular para un intervalo de mantenimiento,
- de manera opcional: fijación de un rango de valores como ventana de tolerancia o de un valor límite de la respectiva posición final para monitorear el desgaste, y
- puesta a disposición del tiempo de reacción en el controlador del proceso para la coordinación en el tiempo de las órdenes de conmutación.
En la calibración, por ejemplo, a una señal del sensor determinada puede asociarse una posición final determinada, por ejemplo abierta o cerrada, de la aguja de válvula. Con ello es posible una determinación directa de la posición de la aguja. Preferentemente, para ello, cada aguja de válvula se acciona varias veces y el respectivo valor se almacena. Ese valor sigue siendo válido para el intervalo de mantenimiento. Un desgaste, en particular de las válvulas, produce una modificación del valor y, con ello, puede detectarse de forma automática.
La determinación del tiempo de reacción entre la orden de conmutación que llega al dispositivo y el alcance de la posición final de la aguja de válvula correspondiente a la orden de conmutación puede tener lugar en el controlador del proceso. De manera alternativa, el tiempo de reacción puede determinarse en el procesador del dispositivo. La orden de conmutación habitualmente se pone a disposición desde el controlador del proceso de orden superior. En la primera puesta en funcionamiento del dispositivo, para cada aguja de válvula se determina el tiempo de reacción entre la orden de conmutación que llega al dispositivo y el alcance de la posición final deseada de la aguja de válvula. Los valores para la apertura/el cierre de cada una de las agujas de válvula pueden almacenarse para un intervalo de mantenimiento. Los valores reales, sin embargo, pueden variar durante el periodo de funcionamiento, debido a un desgaste. El desgaste puede monitorearse mediante la determinación de un rango de valores como ventana de tolerancia o de un valor límite de la respectiva posición final. De este modo, por ejemplo valores que difieren como máximo en un 10 por ciento, pueden encontrarse aún dentro de la ventana de tolerancia. Los valores con una desviación de más del 10%, en cambio, se encuentran por fuera de la ventana y emitirían un aviso de falla definido. Además, los tiempos de reacción en el controlador del proceso y/o en el procesador pueden ponerse a disposición como valor, de modo que los mismos pueden utilizarse para la corrección de las órdenes de conmutación. Es posible que valores antiguos puedan sustituirse por valores nuevos. Sin embargo, también es posible almacenar tiempos de reacción más antiguos. En cada ciclo de conmutación, de este modo, se mide el tiempo entre el abandono de una posición final y el alcance de la otra posición final. Si ese tiempo supera un tiempo predeterminado (por ejemplo 50 ms), entonces se emite una señal de falla.
Un procedimiento de ese tipo posibilita una clase de auto-diagnóstico del dispositivo, lo cual posibilita un mantenimiento del dispositivo orientado a la necesidad. Gracias a esto, los costes de mantenimiento se reducen de forma considerable.
Otro aspecto de la invención hace referencia a un procedimiento para la modificación de puntos de acoplamiento eléctricos en un dispositivo para la aplicación de fluidos, en particular en un dispositivo como el aquí descrito.
El procedimiento comprende la etapa:
- intercambio de contactos deslizantes por elementos de acoplamiento inductivos.
Esto ofrece la ventaja de que los contactos deslizantes propensos a fallos pueden reemplazarse en dispositivos existentes de forma conveniente en cuanto a los costes y sin grandes modificaciones en cuanto a la construcción, mediante un punto de acoplamiento sin contacto, con una inversión reducida para el mantenimiento y con una vida útil prolongada.
La invención también hace referencia a la utilización de un punto de acoplamiento con elementos de acoplamiento inductivos para la transmisión de señales de una posición de la aguja de una válvula en un dispositivo para la aplicación de fluidos.
Mediante la utilización de un punto de acoplamiento de esa clase, la posición de la aguja de la válvula puede detectarse de forma precisa y rápida. Mediante la detección de la posición de la aguja, en combinación con las señales de conmutación, puede medirse y evaluarse el retardo de conmutación de la aguja de la válvula, y los puntos de conexión pueden fijarse antes de modo correspondiente. De este modo, en el controlador es posible compensar automáticamente retardos, condicionados por el proceso. Se mejora la precisión de la aplicación.
La invención se explica con mayor detalle a continuación mediante las figuras, que solamente representan ejemplos de ejecución. Muestran:
Figura 1: una vista esquemática del dispositivo según la invención.
Figura 2: una disposición de circuito del dispositivo según la figura 1.
Figura 3: el curso del fluido en el dispositivo según la figura 2.
El dispositivo 1 representado en la figura 1 es adecuado para la aplicación de fluidos. El dispositivo 1 se compone esencialmente de un elemento giratorio 2 y de un elemento estático 3. El dispositivo 1 es adecuado para la aplicación en un brazo robótico, donde una conexión puede tener lugar mediante una superficie frontal 12 del elemento estático 3, por ejemplo mediante atornillado. El elemento estático 3 está dispuesto en el elemento giratorio 2 mediante un punto de acoplamiento 8. El punto de acoplamiento 8, tanto en el elemento giratorio 2, como también en el elemento estático 3, dispone de elementos de acoplamiento inductivos 11. Los elementos de acoplamiento inductivos 11 se tratan de bobinas planas con núcleos de ferrita. Las bobinas planas pueden estar dispuestas en los elementos de manera que como máximo se necesiten un diámetro de 84 mm y una altura de construcción de 22 mm para la integración de tres bobinas planas. Habitualmente, los elementos de acoplamiento inductivos se sitúan enfrentados, sin contacto, con una distancia de 2 mm.
El elemento estático 3 es abastecido de energía mediante la conexión 9. El elemento estático 3 puede conectarse a un controlador del proceso de orden superior (no mostrado) mediante una conexión de bus de campo 10. Un suministro de energía del elemento giratorio 2 puede tener lugar mediante los elementos de acoplamiento inductivos 11. El elemento giratorio 2 dispone de tres válvulas de aguja 4 que son activadas por válvulas solenoides 7. Un sensor 6 registra la posición de la aguja, de las válvulas de aguja. El sensor 6 puede tratarse por ejemplo de un sensor que puede estar formado por dos elementos de efecto Hall para generar cuatro señales binarias, o también puede tratarse de un sensor inductivo, con cuya ayuda se determina la posición exacta de la aguja, para el procesamiento posterior en el sistema electrónico de procesamiento de datos.
La figura 2 muestra la disposición de conmutación del dispositivo 1 mostrado en la figura 1, y elementos individuales del elemento giratorio 2 y del elemento estático 3. Un controlador del proceso de orden superior 13 está conectado a una bobina de potencia 14 del elemento estático 3, abasteciendo así de energía al elemento estático 3. La señal de tensión continua para el suministro de energía, en la bobina de potencia 14 del elemento estático 3, mediante un inversor 15, se convierte en tensión alterna y se transmite a un elemento de acoplamiento inductivo 11 del elemento estático 3. Mediante el punto de acoplamiento 8, la señal de tensión alterna para el suministro de potencia se transmite al elemento de acoplamiento inductivo 11' correspondiente del elemento giratorio 2. La bobina de potencia 17 del elemento giratorio 2 puede convertir nuevamente la señal de tensión alterna en una señal de tensión continua sólo mediante un rectificador 16.
El controlador del proceso de orden superior 13 también proporciona el conjunto de datos relevante para el control de las válvulas solenoides 7 y el calentador 27. Los datos se transmiten a una interfaz del bus 18.
Mediante el procesador 19 del elemento estático 3, las señales se ponen a disposición del modulador 20. El modulador 20 convierte las señales de control digitales en señales analógicas. Las señales analógicas son transmitidas mediante otro elemento de acoplamiento inductivo 11 del elemento estático 3, mediante el punto de acoplamiento 8, al elemento de acoplamiento inductivo 11' correspondiente del elemento giratorio 2. La señal se convierte en el demodulador 21' del elemento giratorio 2 y se conduce a las válvulas solenoides 7, por ejemplo mediante el procesador 22/23. Las válvulas solenoides 7, por su parte, controlan el suministro de aire comprimido para un cilindro neumático (no mostrado), que a su vez controla la posición de las agujas de válvulas 24. La posición de las agujas de válvula 24 se determina mediante sensores (figuras 1, 6) y la señal puede conducirse a un modulador 20' del elemento giratorio 2 mediante el procesador 22/23. En el modulador 20' del elemento giratorio 2, la señal se trata de manera que la misma, mediante un elemento de acoplamiento inductivo 11' del elemento giratorio 2, puede transmitirse al elemento de acoplamiento inductivo 11 del elemento estático 3. La señal se convierte entonces nuevamente en el demodulador 21 del elemento estático. La señal se procesa en el procesador 19 y es conducida al controlador del proceso de orden superior 13 mediante la interfaz del bus 18. La temperatura de funcionamiento puede regularse y controlarse mediante sensores de temperatura 26 adicionales. Los sensores de presión 27, mediante el controlador del proceso, regulan el sistema mecánico de dosificación, mediante el cual el fluido se transporta hacia la válvula de salida. Además, en el elemento estático 3 pueden estar dispuestos elementos calentadores 28 adicionales para calentar por ejemplo el aplicador (no mostrado) o para calentar el conducto de fluido. Las señales correspondientes pueden procesarse mediante un adaptador analógico 25 y, por una parte, se transmiten al procesador 19 del elemento estático 3 y, por otra parte, desde el procesador 19 se obtienen señales para la regulación.
La figura 3 muestra el curso del fluido dentro del dispositivo. Los elementos no mostrados de la figura 2 se omitieron para lograr una mayor claridad.
El suministro del fluido hacia un cabezal de la boquilla, con tres boquillas, con agujas de válvula 24 controlables, tiene lugar mediante un canal de entrada 29. La reconducción del fluido desde el cabezal de la boquilla tiene lugar mediante un canal de retorno 30. Se posibilita con ello la circulación del fluido. La expulsión 31 del fluido es regulada mediante las agujas de válvula 24 controladas de forma neumática. Las válvulas solenoides 7, por su parte, controlan el suministro de aire comprimido para un cilindro neumático (no mostrado), que a su vez controla la posición de las agujas de válvulas 24.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo (1) para la aplicación de fluidos, para ser colocado como herramienta en un brazo robótico, el cual comprende un elemento estático (3), un elemento giratorio (2) y un punto de acoplamiento (8), donde el punto de acoplamiento (8) conecta de forma giratoria uno con otro el elemento estático (3) y el elemento giratorio (2), caracterizado porque el punto de acoplamiento (8), tanto del lado del elemento estático (3), como también del lado del elemento giratorio (2), dispone de elementos de acoplamiento inductivos (11, 11') que están dispuestos de manera que se posibilita una transmisión inductiva de energía y/o de señales más allá del punto de acoplamiento (8), donde el elemento de acoplamiento inductivo (11) del elemento estático (3) y el elemento de acoplamiento inductivo (11') del elemento giratorio (2) están dispuestos relativamente uno con respecto a otro de modo que pueden rotar alrededor de un eje en común, donde al menos dos, preferentemente todos los elementos de acoplamiento inductivos (11, 11') del elemento estático (3), así como del elemento giratorio (2), están dispuestos de forma concéntrica.
2. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, donde
- el elemento estático (3) comprende un sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos para convertir señales digitales en señales analógicas y/o señales analógicas en señales digitales; y/o
- el elemento giratorio (2) comprende un sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos para convertir señales digitales en señales analógicas y/o señales analógicas en señales digitales.
3. Dispositivo (1) según la reivindicación 2, donde el sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos en el elemento estático (3) y en el elemento giratorio (2) están diseñados de manera tal y están adaptados uno a otro de manera que es posible una transmisión en serie de señales y/o de datos.
4. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones precedentes, donde es posible la transmisión de señales entre el elemento estático (3) y el elemento giratorio (2) de forma bidireccional, en particular mediante elementos de acoplamiento (11, 11') respectivamente correspondientes unos con otros, en el elemento estático (3) y en el elemento giratorio (2) para respectivamente sólo una dirección de transmisión.
5. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones precedentes, donde
- en el elemento estático (3) está dispuesto un inversor (15) para convertir tensión continua en tensión alterna que puede ser conducida a un elemento de acoplamiento inductivo (11);
y/o
- en el elemento giratorio (2) está dispuesto un rectificador (16) para convertir tensión alterna en tensión continua que puede ser suministrada desde un elemento de acoplamiento inductivo (11').
6. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones precedentes, donde
- a por lo menos uno, preferentemente a dos elementos de acoplamiento inductivos (11) del elemento estático (2), está asociado un modulador (20) o un demodulador (21), donde de modo especialmente preferente a un elemento de acoplamiento inductivo (11) del elemento estático (2) está asociado un modulador (20) y a otro elemento de acoplamiento inductivo (11) del elemento estático (2) está asociado un demodulador (21),
- y/o
- donde a por lo menos uno, preferentemente a dos elementos de acoplamiento inductivos (11') del elemento giratorio (2), está asociado un modulador (20') o un demodulador (21'), donde de modo especialmente preferente a un elemento de acoplamiento inductivo (11') del elemento giratorio (2) está asociado un modulador (20) y a otro elemento de acoplamiento inductivo (11') del elemento giratorio (2) está asociado un demodulador (21').
7. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones precedentes, donde el elemento giratorio (2) dispone de al menos una válvula de salida con una aguja de válvula (24), donde la válvula de salida preferentemente puede controlarse mediante una válvula solenoide (7).
8. Dispositivo (1) según la reivindicación 7, donde el elemento giratorio (2) dispone de al menos un sensor (6) que detecta/detectan la posición de la(s) aguja(s) de válvula (24) y que está/están dispuesto/s de manera que la posición (las posiciones) puede/n transmitirse al sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos del elemento giratorio (2).
9. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones precedentes, donde el elemento estático (3) puede conectarse o está conectado de forma comunicante a un controlador del proceso (13).
10. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 7 a 9, donde el sistema electrónico de procesamiento de señales y/o de datos del elemento giratorio (2) está diseñado de manera que la posición (las posiciones) de la/s aguja(s) de válvula (24) puede/n convertirse en una señal digital (en señales digitales) y/o de manera que la señal digital (las señales digitales) puede/n convertirse en una señal analógica (en señales analógicas) de tensión alterna, que puede/n suministrarse a un elemento de acoplamiento inductivo (11, 11') y/o que puede/n obtenerse desde el mismo.
11. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones precedentes, donde en el medio giratorio (2) está dispuesto un medio de almacenamiento en el cual están almacenados los intervalos de conmutación para abrir y/o cerrar la/las aguja(s) de válvula (24).
12. Procedimiento para transmitir energía y señales a un dispositivo (1) para la aplicación de fluidos según una de las reivindicaciones 1 a 11, el cual comprende las etapas:
- transmisión de energía para el suministro de corriente desde un elemento estático (3), mediante un punto de acoplamiento (8), hacia un elemento giratorio (2) del dispositivo (1); y
- transmisión de señales desde el elemento estático (3), mediante el punto de acoplamiento (8), hacia el elemento giratorio (2) y/o desde el elemento giratorio (2), mediante el punto de acoplamiento (8), hacia el elemento estático (3),
caracterizado porque la transmisión de corriente y de señales tiene lugar mediante elementos de acoplamiento inductivos (11, 11') de un punto de acoplamiento (8) del dispositivo (1), dispuestos de forma concéntrica.
13. Procedimiento para conmutar al menos una aguja de válvula (24) en un dispositivo (1) para la aplicación de fluidos según una de las reivindicaciones 1 a 11, el cual comprende las etapas:
- calibración de la posición final de la/s aguja(s) de válvula (24),
- determinación del tiempo de reacción entre una orden de conmutación que llega al dispositivo (1) y el alcance de la posición final de la/s aguja(s) de válvula (24) correspondiente a la orden de conmutación, - de manera opcional: almacenamiento de los valores para abrir y/o cerrar la(s) aguja(s) de válvula (24), en particular para un intervalo de mantenimiento,
- de manera opcional: fijación de un rango de valores como ventana de tolerancia o de un valor límite de la respectiva posición final para monitorear el desgaste,
y
- puesta a disposición de tiempos de reacción en el controlador del proceso para la coordinación en el tiempo de las órdenes de conmutación.
14. Procedimiento para modificar puntos de acoplamiento eléctricos (8) en un dispositivo (1) para la aplicación de fluidos según una de las reivindicaciones 1 a 11, el cual comprende la etapa:
- intercambio de contactos deslizantes por elementos de acoplamiento inductivos (11, 11').
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