ES2949537T3 - Una máquina de cinemática paralela con orientación de herramienta versátil - Google Patents

Abstract

Una máquina cinemática paralela, PKM, que comprende: una plataforma de soporte (17a), un primer varillaje de soporte (SL1); un segundo enlace de soporte (SL2) y un tercer enlace de soporte (SL3), en donde el primer enlace de soporte (SL1), el segundo enlace de soporte (SL2) y el tercer enlace de soporte (SL3) juntos comprenden al menos cinco enlaces de soporte (8, 9, 10, 11, 12, 13). El PKM comprende además: una base de herramienta (140) que comprende una junta de eje (24, 40, 41, 200, 202, 262a, 262b), un eje de base de herramienta (19) y una plataforma de herramienta (17b). El eje de base de herramienta (19) está conectado a la plataforma de soporte (17a) a través de la junta de eje (24, 40, 41, 200, 202, 262a, 262b), y en donde la plataforma de herramienta (17b) y el eje de base de herramienta (19) están rígidamente conectados. El PKM también comprende uno o más enlaces de herramientas (TL1, TL2, TL3) comprendiendo cada uno un enlace de herramientas (26, 31; 29, 32; 38) conectado en un extremo a través de una junta de base de herramienta (25, 28, 37) a la base de herramienta (140), y en el otro extremo conectado a través de una junta de carro de herramienta (27, 30, 39) a un carro dispuesto para movimiento a lo largo de un camino; y en el que cada varillaje de herramienta (TL1, TL2, TL3) está configurado para girar el eje de base de herramienta (19) alrededor de al menos un eje con respecto a la plataforma de soporte (17), transfiriendo un movimiento del respectivo varillaje de herramienta (TL1, TL2, TL3) al eje base de la herramienta (19). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Una máquina de cinemática paralela con orientación de herramienta versátil

Campo técnico

La presente divulgación se refiere al campo técnico de las máquinas cinemáticas paralelas y, en particular, a las máquinas cinemáticas paralelas con la capacidad de orientar una herramienta.

Antecedentes

Existe una creciente necesidad de manipuladores flexibles que puedan ampliarse para trabajar con alta precisión en objetos muy grandes como componentes aeroespaciales y vehículos largos. Los conceptos de manipulador que se utilizan hoy en día se basan en la cinemática en serie, lo que significa manipuladores muy pesados que son monolíticos y no están adaptados para su modularización y flexibilidad. El peso de estos manipuladores aumenta con los requisitos de altas fuerzas de la herramienta y alta rigidez, como en procesos como la soldadura por fricción y agitación, fresado y taladrado. Las soluciones utilizadas hoy en día con manipuladores cinemáticos en serie muy pesados para estos procesos conducen no solo a un alto coste de máquina e instalación, sino también a severas limitaciones en la velocidad, aceleración y controlabilidad. Durante muchos años se ha estudiado la cinemática paralela como solución a estos problemas y algunos conceptos prometedores se resumen en el artículo "The Linear Delta: Developments and Applications" de Mohamed Buouri, EPFL, Lausana, presentado en ISR2010. Sin embargo, ningún delta lineal ha logrado hasta ahora cumplir con los requisitos de la aplicación. Una razón es que la única forma de obtener grandes ángulos de inclinación de la herramienta transportada por la plataforma es usar una muñeca separada montada en la plataforma. Una muñeca de este tipo agregará un peso significativo, especialmente en aplicaciones que requieren grandes fuerzas de herramienta como en la eliminación de material y la soldadura por fricción y agitación. Asimismo, tales muñecas reducirán la rigidez porque significa cinemática en serie conectada en serie con la cinemática paralela de la estructura delta lineal.

El documento WO 2005/120780 describe un manipulador cinemático paralelo lineal de cinco grados de libertad (GDL) con una plataforma basculante. Los accionadores lineales se montan en dos o tres de los seis conectores cinemáticos paralelos entre los carros y la plataforma. Al cambiar la longitud de estos conectores, es posible inclinar la plataforma que lleva la herramienta. Sin embargo, la rigidez del manipulador se reducirá demasiado si la herramienta se inclina más de /- 25 grados. En muchas aplicaciones, tales como, por ejemplo, la soldadura por fricción-agitación, es necesario obtener ángulos de inclinación de hasta 45 grados y por lo tanto se desea otro concepto de cinemática paralela.

Otro concepto se describe en "Adaptive Control of the Hexaglide, a 6 dof Parallel Manipulator" de M Honegger y col., publicado en las actas de la conferencia Robotics and Automation en 1997. Este concepto, usando seis accionadores lineales con un conector entre cada carro del accionador y la plataforma, se dirige al control cinemático paralelo de seis GDL de una plataforma con herramientas principalmente para aplicaciones de fresado. Sin embargo, también, con esta solución, los ángulos de inclinación serán demasiado pequeños y, además, es un concepto muy caro con seis guías lineales.

El documento CN107081760A describe un brazo mecánico de seis grados de libertad (6DOF) basado en dos mecanismos paralelos de traslación. El brazo comprende una base de máquina, un cuerpo principal del brazo y dos mecanismos paralelos de traslación de 3DOF dispuestos en la base de máquina. El cuerpo principal del brazo comprende una plataforma móvil de extremo cercano y una plataforma móvil de extremo lejano, una varilla de empuje y un accionador de extremo de cola. Cada plataforma móvil está conectada a la base de máquina mediante un mecanismo paralelo de traslación con seis conectores. Un extremo de la varilla de empuje está conectado de forma giratoria con una primera junta giratoria a la plataforma móvil de extremo cercano, y el otro extremo de la varilla de empuje penetra a través de la plataforma móvil de extremo lejano. La varilla de empuje y la plataforma móvil de extremo lejano están conectadas a través de un par cinemático de extremo lejano que incluye una junta lineal y una segunda junta giratoria. Las plataformas móviles de extremo cercano y de extremo lejano se mueven paralelas entre sí y al cambiar la distancia entre la primera junta giratoria y la segunda junta giratoria, la varilla de empuje se deslizará en la junta lineal y los 6 GDL se obtienen. El movimiento deslizante de la varilla de empuje con respecto a la segunda junta giratoria se usa para controlar el accionador de extremo de cola. De esta manera, se describe cómo se puede abrir y cerrar una pinza mediante una disposición de conectores y cómo se puede girar un efector final mediante una disposición de tornillo. El principal problema de este brazo mecánico con respecto a la rigidez es la forma en que la varilla de empuje se conecta a los conectores de la plataforma móvil de extremo lejano. Estos conectores se conectan primero a la plataforma móvil de extremo lejano con juntas rotatorias y luego a través de la plataforma móvil de extremo lejano conectada a la varilla de empuje primero a través de una junta giratoria y después de una junta lineal. Las juntas de conexión en serie reducirán drásticamente la rigidez y la junta lineal hace imposible que la plataforma móvil de extremo lejano se haga cargo de las fuerzas axiales en la varilla de empuje. Por tanto, mientras que la solución de la PKM dual descrita puede ser útil para algunas aplicaciones de manipulación, por ejemplo, si es deseable tener todos los motores en la base de máquina, el diseño del documento CN107081760A no es útil para aplicaciones de proceso tales como el mecanizado o la soldadura por fricción y agitación donde se necesita precisión a pesar de que se ejercen grandes fuerzas sobre el efector final. Asimismo, el espacio de trabajo del brazo mecánico de acuerdo con el documento CN107081760A es muy pequeño en relación con el volumen de la estructura del brazo mecánico y el brazo mecánico será muy costoso con 6 accionadores lineales en la base de máquina, 12 conectores, 26 juntas giratorias y 1 junta lineal. Otra razón más para buscar una alternativa, en el contexto de esta divulgación, es que el brazo mecánico del documento CN107081760A no puede funcionar con menos componentes, incluso si, por ejemplo, solo se necesitan 5 GDL, que debido a las herramientas de simetría giratoria es el caso más común en las aplicaciones de proceso.

Sumario

Por tanto, un objeto de la divulgación es aliviar al menos algunos de los inconvenientes del estado de la técnica. Un objeto adicional de la divulgación es proporcionar una máquina cinemática paralela, PKM, que tenga alta rigidez para un amplio rango de trabajo. Otro objeto es proporcionar una PKM que tenga una alta accesibilidad a las herramientas. Otro objeto más es proporcionar una PKM que tenga también un peso reducido.

Estos objetos y otros se consiguen, al menos parcialmente, con la máquina cinemática paralela de acuerdo con la reivindicación independiente, y mediante las realizaciones de las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con un primer aspecto, la divulgación se refiere a una máquina cinemática paralela, PKM, que comprende una plataforma de soporte, un primer varillaje de soporte, un segundo varillaje de soporte y un tercer varillaje de soporte. El primer varillaje de soporte comprende uno o más conectores de soporte, cada uno conectado en un extremo a la plataforma de soporte a través de una primera junta de soporte, y en el otro extremo conectados a un primer carro a través de una primera junta de carro. El primer carro se puede mover a lo largo de una primera trayectoria, y el primer varillaje de soporte está dispuesto para transferir un primer movimiento a la plataforma de soporte. El segundo varillaje de soporte comprende uno o más conectores de soporte, cada uno conectado en un extremo a la plataforma de soporte a través de una segunda junta de soporte, y en el otro extremo conectados a un segundo carro a través de una segunda junta de carro. El segundo carro se puede mover a lo largo de una segunda trayectoria, y el segundo varillaje de soporte está dispuesto para transferir un segundo movimiento a la plataforma de soporte. El tercer varillaje de soporte comprendiendo uno o más conectores de soporte, cada uno conectado en un extremo a la plataforma de soporte a través de una tercera junta de soporte, y en el otro extremo conectados a un tercer carro a través de una tercera junta de carro. El tercer carro se puede mover a lo largo de una tercera trayectoria, y el tercer varillaje de soporte está dispuesto para transferir un tercer movimiento a la plataforma de soporte. El primer varillaje de soporte, el segundo varillaje de soporte y el tercer varillaje de soporte comprenden juntos al menos cinco conectores de soporte. La PKM comprende además una base de herramienta que comprende una junta de eje, un eje de la base de herramienta y una plataforma de herramienta, en donde el eje de la base de herramienta está conectado a la plataforma de soporte a través de la junta de eje, y en donde la plataforma de herramienta y el eje de la base de herramienta están conectados rígidamente. La PKM comprende uno o más varillajes de herramientas, comprendiendo cada uno un conector de herramienta conectado en un extremo a través de una junta de la base de herramienta a la base de herramienta, y en el otro extremo conectado a través de una junta del carro de herramientas a un carro dispuesto para moverse a lo largo de una trayectoria. Cada varillaje de herramienta está configurado para girar el eje de la base de herramienta alrededor de al menos un eje en relación con la plataforma de soporte, transfiriendo un movimiento del respectivo varillaje de herramienta al eje de la base de herramienta.

La PKM proporciona una alta accesibilidad a la herramienta junto con una gran rigidez, montando una junta de eje en la plataforma de soporte y conectando uno o más varillajes de herramientas que pueden mover el eje de la base de herramienta conectado a la junta de eje de tal forma que una herramienta conectada a la plataforma de herramienta se oriente en relación con la plataforma de soporte. Por tanto, se logra una gran inclinación de la herramienta de cinemática paralela. Asimismo, las fuerzas y pares sobre la herramienta se transformarán y distribuirán favorablemente en fuerzas en los varillajes de herramienta y en los conectores de soporte de tal forma que la PKM obtendrá una alta rigidez. Por ejemplo, las fuerzas perpendiculares a la herramienta serán capturadas eficientemente por los varillajes de herramienta, reduciendo los pares en la plataforma de soporte y reduciendo así las fuerzas en los conectores de soporte. Las fuerzas en la dirección de la herramienta serán atendidas por la plataforma de soporte y, por tanto, no afectarán a los varillajes de herramienta. La PKM tiene un peso reducido ya que no se necesita ningún accionador para su inclinación ubicado en la plataforma de soporte. En su lugar, la inclinación se controla con varillajes que tienen un peso comparablemente bajo. La plataforma de herramienta y el eje de la base de herramienta están más rígidamente conectados, por lo que se mejora la rigidez de la plataforma de herramienta.

De acuerdo con algunas realizaciones, la plataforma de herramienta y el eje de la base de herramienta están conectados rígidamente de tal forma que la plataforma de herramienta sigue cada movimiento del eje de la base de herramienta. De este modo, la plataforma de herramienta se puede controlar de forma eficaz en dos o tres GDL mediante los movimientos de los varillajes de herramienta.

De acuerdo con algunas realizaciones, la plataforma de herramienta está dispuesta para acoplar un efector de extremo a la plataforma de herramienta. Por tanto, la plataforma de herramienta proporciona una base para una herramienta, y cuando se une a la plataforma de herramienta, la herramienta seguirá el movimiento de la plataforma de herramienta.

De acuerdo con algunas realizaciones, al menos uno de los uno o más varillajes de herramientas está configurado para tener una longitud controlable y variable. De esta forma, la orientación de la plataforma de herramienta se puede controlar con precisión sin tener ningún accionador de muñeca voluminoso ubicado en la plataforma de herramienta. Esto es especialmente importante cuando la herramienta está sujeta a fuerzas y/o pares elevados en aplicaciones como la soldadura por fricción y el mecanizado.

De acuerdo con algunas realizaciones, el uno o más varillajes de herramienta comprenden un primer varillaje de herramienta que comprende un primer conector de herramienta conectado a través de una primera junta del carro de herramientas a uno del primer, segundo y tercer carros, o a un cuarto carro que es diferente del primer, segundo y tercer carros, en donde el primer varillaje de herramienta está configurado para girar el eje de la base de herramienta alrededor de un primer eje en relación con la plataforma de soporte, transfiriendo un movimiento del primer varillaje de herramienta al eje de la base de herramienta. En el caso de tener un cuarto carro separado conectado a un conector de herramienta, se puede utilizar una longitud constante del conector de herramienta y no es necesario montar ningún accionador en el conector de herramienta. Como resultado, se obtiene incluso una masa móvil más baja para la PKM sin tener ningún accionador de muñeca voluminoso ubicado en la plataforma de herramienta. Esta ventaja debe equilibrarse con la desventaja de que es necesario aumentar la longitud de la trayectoria para dejar espacio para el carro adicional.

De acuerdo con algunas realizaciones, el uno o más varillajes de herramienta comprenden un segundo varillaje de herramienta que comprende un segundo conector de herramienta conectado a través de una segunda junta del carro de herramientas a un carro dispuesto para moverse a lo largo de una trayectoria diferente de la trayectoria del primer varillaje de herramienta, en donde el segundo varillaje de herramienta está configurado para girar el eje de la base de herramienta alrededor de un segundo eje en relación con la plataforma de soporte, siendo el segundo eje no paralelo al primer eje, transfiriendo adicionalmente un movimiento del segundo varillaje de herramienta al eje de la base de herramienta. De esta forma, la plataforma de herramienta se puede orientar en dos GDL con una masa en movimiento baja sin tener ningún accionador de muñeca voluminoso ubicado en la plataforma de herramienta. Dos GDL es el requisito más común en las instalaciones robóticas, donde la herramienta está sujeta a fuerzas y/o pares elevados.

De acuerdo con algunas realizaciones, el segundo varillaje de herramienta está conectado a través de la segunda junta del carro de herramientas a uno del primer, segundo y tercer carros, o a un quinto carro que es diferente del primer, segundo, tercer y cuarto carros. En el caso de tener dos carros separados, cada uno conectado a un conector de herramienta, se puede usar una longitud constante del conector de herramienta para el control de dos GDL de la plataforma de herramienta, lo que proporciona una masa en movimiento baja sin tener ningún accionador de muñeca voluminoso ubicado en la plataforma de herramienta.

De acuerdo con algunas realizaciones, el primer varillaje de herramienta está conectado a través de la primera junta del carro de herramientas al primer carro, o al cuarto carro que se puede mover a lo largo de la primera trayectoria. El segundo varillaje de herramienta está conectado a través de la segunda junta del carro de herramientas al tercer carro, o a un quinto carro que se puede mover a lo largo de la tercera trayectoria. La segunda trayectoria está dispuesta entre la primera trayectoria y la tercera trayectoria. De este modo, se puede lograr un amplio rango de trabajo de la plataforma de herramienta y una alta rigidez.

De acuerdo con algunas realizaciones, cada varillaje de herramienta incluye solo un conector de herramienta y donde cada conector de herramienta está montado en un carro diferente.

De acuerdo con algunas realizaciones, el uno o más varillajes de herramienta están montados en la base de herramienta y en relación con el eje de la base de herramienta de tal forma que se obtiene un rango de trabajo simétrico con respecto a la orientación de la plataforma de herramienta. De este modo se obtiene un gran espacio de trabajo simétrico.

De acuerdo con algunas realizaciones, la junta de la base de herramienta de cada varillaje de herramienta está conectada rígidamente a un eje de la base de herramienta. De este modo se puede mejorar la rigidez de la plataforma de herramienta.

De acuerdo con algunas realizaciones, la junta de la base de herramienta de cada varillaje de herramienta está conectada rígidamente al eje de la base de herramienta directamente o a través de la plataforma de herramienta. De este modo, la rigidez de la plataforma de herramienta puede mejorarse aún más.

De acuerdo con algunas realizaciones, una distancia entre cada junta de la base de herramienta y la junta de eje es constante cuando se manipula la orientación del eje de la base de herramienta. Esto es consecuencia de tener cada junta de la base de herramienta conectada rígidamente al eje de la base de herramienta directamente o a través de la plataforma de herramienta, lo que proporciona una gran rigidez. Por tanto, la distancia entre cada junta de la base de herramienta y la junta de eje no varía cuando se manipula el eje de la base de herramienta.

De acuerdo con algunas realizaciones, cada uno de los conectores de herramienta está conectado al eje de la base de herramienta a través de cojinetes giratorios. Por ejemplo, se pueden usar cojinetes esféricos, cojinetes cilíndricos, cojinetes de rodillos. Por tanto, no se necesita un cojinete lineal para conectar los conectores de herramienta al eje de la base de herramienta, por lo que se puede conseguir un mayor espacio de trabajo.

De acuerdo con algunas realizaciones, uno o más del primer varillaje de soporte, el segundo varillaje de soporte, y el tercer varillaje de soporte, comprende dos conectores de soporte paralelos. De esta forma es posible obtener movimientos de la plataforma de soporte de tal forma que su orientación sea constante. Esto hace posible obtener un mayor rango de giro simétrico de la plataforma de herramienta. También permitirá optimizar la rigidez de la PKM, ya que el ángulo entre el eje de la base de herramienta y la plataforma de soporte estará bien definido en todo el espacio de trabajo, lo que facilita optimizar la colocación de las juntas en la plataforma de soporte.

De acuerdo con algunas realizaciones, los dos conectores de soporte paralelos tienen la misma longitud. Esto aumentará aún más la posibilidad de obtener movimientos óptimos de la plataforma de soporte con respecto al rango de giro y rigidez de la plataforma de herramienta.

De acuerdo con algunas realizaciones, la PKM está configurada para mover el eje de la base de herramienta en cuatro, cinco o seis GDL. Seis GDL será importante en aplicaciones donde se utiliza una herramienta no simétrica para la manipulación completa, por ejemplo, en aplicaciones de montaje. Cinco GDL es ventajoso para una mayor rigidez y un menor coste en la aplicación con herramientas giratoriamente simétricas, tales como aplicaciones de rectificado. En cuanto a las máquinas CNC, parte de la eliminación de material (tal como el fresado) se realiza de forma más eficaz con una máquina de cuatro GDL. Mediante el uso de bloqueo mecánico controlado de estos tres GDL, la configuración puede cambiarse por el controlador, por ejemplo, para optimizar automáticamente la rigidez de la herramienta lograda.

De acuerdo con algunas realizaciones, la base de herramienta comprende un accionador configurado para operar una herramienta, en donde el accionador está unido a la plataforma de herramienta. La plataforma de herramienta es una estructura de interfaz entre la herramienta y la PKM. En aplicaciones, donde la herramienta necesita ser girada o vibrada o movida de otras maneras (movimientos de procesamiento) en relación con la plataforma de herramienta, se necesita un accionador de proceso. Este accionador se montará en la plataforma de herramienta para generar los movimientos de procesamiento simultáneamente con la posición y orientación controladas de la plataforma de herramienta controladas por la PKM.

De acuerdo con algunas realizaciones, la junta de eje tiene dos grados de libertad, GDL. En la mayoría de las aplicaciones, la herramienta debe orientarse en dos GDL y, en ese caso, la solución más eficaz es utilizar una junta de eje de dos GDL y dos varillajes de herramientas.

De acuerdo con algunas realizaciones, el primer varillaje de soporte, el segundo varillaje de soporte y el tercer varillaje de soporte están configurados para restringir el movimiento de la plataforma de soporte en al menos cinco grados de libertad, GDL. Las simulaciones han demostrado que no será posible obtener una alta rigidez de la plataforma de herramienta si la plataforma de soporte está restringida en menos de cinco GDL. En el caso de restringir cinco GDL de la plataforma de soporte, el GDL no restringido se utiliza para el control de orientación de la plataforma de herramienta, lo que tiene la ventaja de que el número total de conectores de la PKM se reducirá en uno. Esto debe cambiarse por una rigidez máxima más baja de la plataforma de herramienta.

De acuerdo con algunas realizaciones, el primer varillaje de soporte, el segundo varillaje de soporte y el tercer varillaje de soporte están configurados para moverse de la plataforma de soporte en al menos tres GDL. En la mayoría de las aplicaciones, es una ventaja controlar la posición de la plataforma de herramienta en tres GDL, lo que obliga a controlar la posición de la plataforma de soporte en tres GDL.

De acuerdo con algunas realizaciones, la junta de eje comprende una junta de cardán. La junta de eje es fundamental con respecto a la rigidez de la plataforma de herramienta y debe ser muy rígida con respecto a las fuerzas y los pares que el eje de la base de herramienta transmite a la junta de eje. Por lo tanto, pueden ser necesarios cojinetes o casquillos de alta rigidez en la junta de eje, lo que significa grandes superficies de cojinete y una junta de cardán es adecuada para integrar grandes superficies de cojinete en la estructura de junta. La junta de cardán es también muy adecuada para integrar conjuntos de transmisión en su estructura.

De acuerdo con algunas realizaciones, la base de herramienta comprende un conjunto de transmisión de la junta de eje que conecta el eje de la base de herramienta y la plataforma de soporte, en donde el conjunto de transmisión de la junta de eje está dispuesto para aumentar el rango de orientación del eje de la base de herramienta. Esto permitirá aumentar el rango de trabajo de orientación de la plataforma de herramienta. La rigidez de la plataforma de herramienta será al menos lo suficientemente alta para muchas aplicaciones de eliminación de material. Asimismo, la estructura móvil liviana la hará adecuada para procesos muy rápidos tales como corte por láser, desbarbado de aluminio y corte por chorro de agua y, en estas aplicaciones, la rigidez más baja algo posible es aceptable.

De acuerdo con algunas realizaciones, el conjunto de transmisión de la junta de eje comprende un mecanismo de engranajes que comprende un primer brazo de soporte, un primer cojinete del mecanismo y un segundo cojinete del mecanismo conectados por el primer brazo de soporte. El conjunto de transmisión de la junta de eje comprende además un primer eje del mecanismo que define un eje de giro proximal. El primer cojinete del mecanismo está montado en el primer eje del mecanismo. El primer eje del mecanismo y la plataforma de soporte están rígidamente conectados. El conjunto de transmisión de la junta de eje comprende además un segundo eje del mecanismo que define un eje de giro distal. El segundo cojinete del mecanismo está montado en el segundo eje del mecanismo.

El conjunto de transmisión de la junta de eje comprende además un varillaje de engranajes que conecta el primer eje del mecanismo con el segundo eje del mecanismo. El mecanismo de transmisión comprende: una primera junta de cojinete, una segunda junta de soporte y un conector del mecanismo. El conector del mecanismo está conectado a la plataforma de soporte a través de la primera junta de cojinete y conectado al segundo eje del mecanismo a través de la segunda junta de cojinete. La primera junta de cojinete y la segunda junta de cojinete están dispuestas en lados diferentes de un plano definido por el eje de giro proximal y el eje de giro distal. El mecanismo de engranajes está dispuesto para transferir el giro del primer brazo de soporte alrededor del eje de giro proximal a un movimiento de giro correspondientemente mayor alrededor del eje de giro distal en la misma dirección que el primer brazo de soporte, del eje de la base de herramienta. Por tanto, se puede usar un varillaje de engranajes para aumentar el movimiento de giro del eje de la base de herramienta de una manera versátil.

De acuerdo con algunas realizaciones, el mecanismo de engranajes incluye un tercer eje del mecanismo que define otro eje de giro distal y un tercer cojinete del mecanismo. El tercer eje del mecanismo está conectado a través del tercer cojinete del mecanismo al primer brazo de soporte. El primer brazo de soporte se complementa con un segundo brazo de soporte. El tercer cojinete del mecanismo está montado en el primer brazo de soporte y el segundo cojinete del mecanismo está montado en el segundo brazo de soporte. El segundo brazo de soporte está montado en el primer brazo de soporte o en el tercer eje del mecanismo. Al menos un conector conecta el primer brazo de soporte directamente, o a través del tercer cojinete del mecanismo y el tercer eje del mecanismo, con el segundo eje del mecanismo. Por tanto, el movimiento de giro del eje de la base de herramienta puede incrementarse aún más.

De acuerdo con algunas realizaciones, la junta de eje define un primer eje de giro proximal y un segundo eje de giro proximal que es perpendicular al primer eje de giro proximal. El conjunto de transmisión de la junta de eje comprende un primer eje distal que define un primer eje de giro distal, un segundo eje distal que define un segundo eje de giro distal que es perpendicular al primer eje de giro distal. El eje de la base de herramienta está dispuesto para girar con el movimiento del primer eje distal alrededor del primer eje de giro distal y con el movimiento del segundo eje distal alrededor del segundo eje de giro distal. El conjunto de transmisión de la junta de eje comprende además un primer brazo de soporte que conecta de forma pivotante la junta de eje con el primer eje distal y el segundo eje distal, un primer varillaje de engranajes conectado entre la junta de eje y el primer eje distal y dispuesto para transferir el giro de primer brazo de soporte alrededor del primer eje de giro proximal a un movimiento de giro correspondientemente mayor del eje de la base de herramienta alrededor del primer eje de giro distal. El conjunto de transmisión de la junta de eje comprende además un segundo mecanismo de engranajes conectado entre la junta de eje y el segundo eje distal dispuesto para transferir el giro del primer brazo de soporte alrededor del segundo eje de giro proximal a un movimiento de giro correspondientemente mayor del eje de la base de herramienta alrededor del segundo eje de giro distal. Los mayores movimientos de giro logrados son beneficiosos para la accesibilidad de la pieza de trabajo en muchas aplicaciones industriales, tales como soldadura, rectificado y fresado.

De acuerdo con algunas realizaciones, cada uno del primer varillaje de engranajes y del segundo varillaje de engranajes comprende un par de una primera junta del mecanismo y una segunda junta del mecanismo, un conector del mecanismo y una palanca del mecanismo. El conector del mecanismo está conectado en cada extremo a una de la primera junta del mecanismo y la segunda junta del mecanismo. La primera junta del mecanismo está conectada a la junta de eje a una distancia del primer eje de giro proximal, y la segunda junta del mecanismo está conectada al primer eje distal o al segundo eje distal a través de la palanca del mecanismo. La primera junta del mecanismo y la segunda junta del mecanismo de cada par están dispuestas en diferentes lados de un plano definido por el primer eje de giro distal y el primer eje de giro proximal, o un plano definido por el segundo eje de giro distal y el segundo eje de giro proximal, respectivamente. El conjunto de transmisión de la junta de eje conectado entre los conectores de herramienta y la plataforma de herramienta aumentará significativamente el rango de orientación de la plataforma de herramienta con un mínimo de componentes, lo que permite obtener una transmisión de alta rigidez según sea necesario para aplicaciones de alta precisión y alta fuerza de herramienta tales como mecanizado, taladrado y rectificado.

De acuerdo con algunas realizaciones, el conjunto de transmisión de la junta de eje comprende un mecanismo de carga o ruedas dentadas. Estas soluciones mecánicas para aumentar el rango de orientación de la plataforma de herramienta se pueden fabricar de forma compacta y se pueden usar para aumentar aún más el rango de orientación de la plataforma de herramienta.

De acuerdo con algunas realizaciones, la base de herramienta comprende un conjunto de escuadras conectado de forma pivotante a la plataforma de soporte a través de dos ejes para pivotar alrededor de un primer eje de giro y en donde el mecanismo de carga o las ruedas dentadas están conectados de forma pivotante al conjunto de escuadras a través de un eje de entrada para pivotar alrededor de un segundo eje de giro, en donde el primer eje de giro es perpendicular al segundo eje de giro. De esta forma, se puede obtener un conjunto de transmisión de la junta de eje compacto con alta rigidez para un gran giro de herramienta de 2 GDL. Asimismo, es posible conectar dos varillajes de herramienta a una palanca de entrada del conjunto de transmisión de la junta de eje, lo que es favorable cuando se necesita alta rigidez en todo el espacio de trabajo. Esta solución hace posible obtener un giro de la herramienta de +/90 grados con alta rigidez y alta precisión, que a menudo se necesita en aplicaciones como fresado y rectificado.

De acuerdo con algunas realizaciones, el uno o más varillajes de herramienta están conectados al eje de entrada a través de la junta de la base de herramienta respectiva y uno o más ejes de palanca. Esto da flexibilidad en el diseño, especialmente cuando es necesario adaptar la rigidez a diferentes partes del espacio de trabajo y cuando se necesita un simple intercambio de conjuntos de transmisión de la junta de eje para diferentes aplicaciones. Desde el punto de vista de la rigidez, la mejor solución es conectar los varillajes de herramienta al mismo eje de palanca de entrada, pero esto no siempre es posible para obtener la flexibilidad que necesitan las aplicaciones.

De acuerdo con algunas realizaciones, cada junta de la base de herramienta y junta del carro de herramientas de uno o más conectores de herramienta tiene al menos dos GDL. Cuando estas juntas se implementan como juntas cardán de dos GDL, se pueden obtener capacidades de giro y rigidez articular muy altas.

De acuerdo con algunas realizaciones, cada junta de la base de herramienta y/o cada junta del carro de herramientas de uno o más conectores de herramienta tiene tres GDL. Para reducir el tamaño de estas juntas, se pueden utilizar juntas de rótula o extremos de varilla. El tamaño más pequeño de estas juntas debe negociarse con las mayores capacidades de giro posibles de obtener para una junta de cardán.

De acuerdo con algunas realizaciones, el uno o más varillajes de herramienta comprenden un tercer varillaje de herramienta que comprende un tercer conector de herramienta, en donde el tercer varillaje de herramienta está configurado para girar el eje de la base de herramienta alrededor de un tercer eje que no es paralelo al primer ni al segundo eje, transfiriendo adicionalmente un movimiento del tercer varillaje de herramienta al eje de la base de herramienta. De esta manera es posible girar la plataforma de herramienta en tres GDL. Esto es necesario para herramientas no simétricas o en aplicaciones donde se necesita el giro de herramienta para una mayor accesibilidad.

De acuerdo con algunas realizaciones, el tercer varillaje de herramienta está conectado a través de una tercera junta del carro de herramientas a uno del primer, segundo y tercer carros, o a un sexto carro que es diferente del primer, segundo y tercer carros. Esto hace posible girar la plataforma de herramienta en tres GDL con una masa móvil de la PKM mínima (inercia del brazo) sin tener ningún accionador de muñeca voluminoso ubicado en la plataforma de herramienta.

De acuerdo con algunas realizaciones, la primera trayectoria, la segunda trayectoria y la tercera trayectoria son trayectorias paralelas. De este modo, es posible implementar una PKM que sea muy larga en una dirección. Esto es muy importante para el procesamiento de objetos largos tales como componentes para trenes, barcos, edificios y aviones.

De acuerdo con algunas realizaciones, el conector de herramienta de cada varillaje de herramienta está conectado a través de la junta del carro de herramientas a un carro dispuesto para moverse a lo largo de una diferente de la primera trayectoria, la segunda trayectoria y la tercera trayectoria. Por tanto, las mismas trayectorias, por ejemplo, guías, se pueden usar para mover los varillajes de herramienta como mover los varillajes de soporte y no es necesario disponer más de tres guías en la instalación. De este modo, el costo de la PKM puede mantenerse bajo. Además, como los varillajes de herramienta se pueden mover con carros a lo largo de trayectorias diferentes entre sí, la plataforma de herramienta se puede girar a posiciones en un amplio rango de trabajo con alta rigidez. Por tanto, los varillajes de herramienta que están dispuestos para controlar diferentes grados de libertad de giro de una herramienta dispuesta en la plataforma de herramienta, se montan a través de juntas de carro en diferentes carros dispuestos para moverse a lo largo de diferentes trayectorias.

De acuerdo con algunas realizaciones, la PKM comprende una unidad de control configurada para controlar el giro del eje de la base de herramienta controlando el movimiento de uno o más varillajes de herramienta. La unidad de control es, por ejemplo, un CNC (control numérico por ordenador) o un controlador robótico. Esto es necesario para cumplir los requisitos de los procesos con fuerzas de herramientas y pares de herramientas elevados. Se deben implementar algoritmos de control de alto rendimiento, controlando hasta ocho accionadores basados en modelos cinemáticos y dinámicos de una estructura de PKM compleja.

De acuerdo con algunas realizaciones, la unidad de control está configurada para controlar la posición y la orientación del eje de la base de herramienta controlando adicionalmente uno o más del primer movimiento del primer varillaje de soporte, el segundo movimiento del segundo varillaje de soporte y el tercer movimiento del tercer varillaje de soporte. De esta forma se puede controlar con precisión la posición de la plataforma de soporte, lo que es un requisito previo para el control de posición y orientación de la herramienta de alto rendimiento.

De acuerdo con un segundo aspecto, la divulgación se refiere a un método para controlar el movimiento de una máquina cinemática paralela, p Km . Además de controlar los varillajes de soporte, también se deben controlar los varillajes de herramienta y, en total, es necesario controlar todos los varillajes de la PKM utilizando la información de la cinemática y dinámica de la PKM y también la rigidez de todos los componentes de la PKM. De esta forma, se puede obtener un control preciso de los movimientos de PKM también con fuerzas y pares de herramienta elevados.

De acuerdo con un tercer aspecto, la divulgación se refiere a un programa informático con instrucciones para hacer que la máquina cinemática paralela de acuerdo con el primer aspecto, ejecute las etapas del método de acuerdo con el segundo aspecto, y con una cualquiera de las realizaciones del segundo aspecto como se describe en el presente documento.

De acuerdo con un cuarto aspecto, la descripción se refiere a una memoria legible por ordenador que se almacena allí en el programa informático del tercer aspecto.

De acuerdo con un quinto aspecto, la divulgación se refiere a una unidad de control que comprende la memoria legible por ordenador de acuerdo con el cuarto aspecto.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 ilustra una PKM con varillajes de soporte y dos plataformas, de acuerdo con una realización de ejemplo. La Figura 2 ilustra un conector con una junta de carro en un extremo y una junta de plataforma de soporte en el otro extremo.

La Figura 3 ilustra una PKM de acuerdo con una realización, que comprende dos varillajes de herramientas montadas entre los carros y la plataforma de herramienta para controlar los ángulos de inclinación de un accionador de proceso unido a la plataforma de herramienta. Los varillajes de herramienta están dispuestos para tener una longitud variable. La Figura 4 ilustra una PKM de acuerdo con una realización alternativa, donde los varillajes de herramienta de longitud variable se han intercambiado con varillajes de herramienta que tienen conectores con longitudes constantes. La Figura 5A ilustra una disposición que comprende una plataforma de soporte, una base de herramienta y tres varillajes de herramienta, de acuerdo con una realización de la divulgación.

La Figura 5B ilustra una disposición alternativa que comprende una plataforma de soporte, una base de herramienta y dos varillajes de herramienta, con accionadores adicionales montados en los carros y donde estos accionadores giran una palanca conectada a los conectores manipulando la orientación de la herramienta.

La Figura 5C ilustra otra disposición alternativa que comprende una plataforma de soporte, una base de herramienta y tres varillajes de herramienta, con un montaje alternativo de las juntas de la base de herramienta.

La Figura 5D ilustra una disposición alternativa que comprende una plataforma de soporte, una base de herramienta y un varillaje de herramienta, donde la plataforma de herramienta se puede girar en un solo GDL.

La Figura 5E ilustra una implementación de la junta de eje para la disposición de la Figura 5D.

La Figura 5F ilustra una disposición alternativa que comprende una plataforma de soporte, una base de herramienta y dos varillajes de herramienta, donde los varillajes de herramienta se montan en el eje de la base de herramienta a través de un elemento desplazado.

La Figura 5G ilustra una disposición alternativa todavía adicional que comprende una plataforma de soporte, una base de herramienta y dos varillajes de herramienta, donde el eje de la base de herramienta tiene una forma doblada. La Figura 6 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una primera realización, que da la posibilidad de montar las juntas de la base de herramienta en un eje de la base de herramienta que lleva la herramienta, y en este caso en el lado opuesto de la herramienta con respecto a la plataforma de soporte.

La Figura 7 ilustra una implementación de ejemplo de la junta de eje.

La Figura 8 ilustra la base de herramienta de acuerdo con una segunda realización que comprende un diseño alternativo de la junta de eje de la Figura 7.

La Figura 9 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una tercera realización, que introduce un concepto para aumentar la capacidad de inclinación de la herramienta en una dirección de inclinación.

La Figura 10 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una cuarta realización. Aquí se utilizan ruedas dentadas en lugar de estructuras cinemáticas como en la Figura 9.

La Figura 11 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una quinta realización. Aquí se ha añadido una segunda transmisión de rueda dentada para aumentar la capacidad de inclinación en dos direcciones de inclinación.

La Figura 12 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una sexta realización. Esta realización tiene la posibilidad de aumentar la capacidad de inclinación en dos direcciones de inclinación de la herramienta y en torsión.

La Figura 13 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una séptima realización. Aquí se ilustra una solución mecánica compacta para aumentar la capacidad de inclinación en dos direcciones de inclinación.

La Figura 14A ilustra una PKM con varillajes de soporte y dos plataformas, de acuerdo con otra realización de ejemplo con sólo cinco conectores de soporte.

La Figura 14B ilustra un diseño de una junta de plataforma de soporte de acuerdo con una realización.

La Figura 14C ilustra una junta de eje con un grado de libertad.

La Figura 15A ilustra una PKM con varillajes de soporte y dos plataformas, de acuerdo con otra realización de ejemplo con solo cinco conectores de soporte y solo dos guías lineales.

La Figura 15B ilustra una junta de plataforma de acuerdo con una realización.

La Figura 16 ilustra una PKM con varillajes de soporte y dos plataformas, de acuerdo con todavía otra realización de ejemplo con una distribución diferente de conectores de soporte.

La Figura 17 ilustra un diagrama de flujo de un método de acuerdo con algunas realizaciones de la divulgación. La Figura 18 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una octava realización.

La Figura 19 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una séptima realización.

La Figura 20 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una octava realización.

La Figura 21 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una novena realización.

La Figura 22 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una décima realización.

La Figura 23a ilustra una base de herramienta de acuerdo con una undécima realización.

La Figura 23b ilustra un diseño alternativo de la base de herramienta de la Figura 23a.

La Figura 24 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una duodécima realización.

La Figura 25 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una decimotercera realización.

La Figura 26 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una decimocuarta realización.

La Figura 27 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una decimoquinta realización.

La Figura 28 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una decimosexta realización.

La Figura 29 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una decimoséptima realización.

La Figura 30 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una decimoctava realización.

Descripción detallada

En lo sucesivo, se explicarán las realizaciones de una máquina cinemática paralela, PKM, con orientación de herramienta versátil. La versatilidad se refiere a las ventajas en términos de muy alta rigidez, estructura de manipulador modular ligero, no se necesita una muñeca CNC voluminosa o pesada, muy buena accesibilidad a las herramientas y gran capacidad de giro de herramientas. Específicamente, para las aplicaciones específicas, tales como el mecanizado y la soldadura por fricción, ni los brazos robóticos en serie estándar ni las máquinas herramienta como las máquinas CNC proporcionan la versatilidad deseada. Esto se debe a los límites físicos fundamentales que han experimentado los expertos y, por ende, lo siguiente se basa en la PKM como el único enfoque viable.

Una PKM es generalmente un sistema mecánico que comprende una pluralidad de conectores que actúan en paralelo para soportar y mover una plataforma. De acuerdo con las nociones en la literatura de las PKM, la brida final de un brazo de la PKM se denomina plataforma. La brida final de un brazo robótico estándar es donde se monta la herramienta o el efector final; Los efectores/herramientas finales están montados en el caso estándar en la plataforma de PKM.

Puesto que no se puede hacer ninguna estructura de PKM única de la técnica anterior para cumplir con el requisito de versatilidad a un costo razonable, siendo la rigidez y la orientación del espacio de trabajo de la herramienta las principales deficiencias, podría ser una alternativa mejorar la estructura de varillaje de una sola PKM mediante la combinación de dos (o más) PKM de tal forma que la orientación resulte de las posiciones relativas. Sin embargo, la técnica anterior tales como el documento CN107081760A (basado en Deltas dobles) y el documento US2003/0053901 (basado en trípodes dobles) muestran complejidad sin la versatilidad requerida. Un conjunto de PKM en paralelo es también una PKM, pero normalmente a mayor costo y complejidad.

La PKM divulgada en el presente documento adopta un enfoque radicalmente nuevo, con una sola PKM novedosa que tiene plataformas duales que están conectadas rígidamente en serie, cada una con soporte mecánico por diferentes tipos de varillajes dedicados a la rigidez de posición y la rigidez de orientación, respectivamente. Una plataforma, que es la exterior que forma la brida final real desde el punto de vista de la aplicación, es referida como una plataforma de herramienta. La otra plataforma, que es la interior que forma la base de soporte para los movimientos de muñeca grandes y rígidos externos, es referida como una plataforma de soporte. Estas plataformas que están sólidamente conectadas significa que el movimiento en algunos GDL (normalmente dos GLD giratorios) se utiliza como parte de la estructura cinemática, mientras que los otros GDL (normalmente cuatro GDL) están conectados rígidamente. Cómo disponer y accionar esto GDL utilizados (para el interior de la PKM) para su aplicabilidad industrial forma parte de la presente invención.

La postura de la plataforma de soporte se logra mediante varillajes de soporte que se unen entre los movimientos de trayectoria de la base y la plataforma de soporte. Los varillajes de soporte están configurados principalmente para colocar la plataforma de soporte en las posiciones objetivo. Puesto que los movimientos de trayectoria de la base pueden ser arbitrariamente largos, el espacio de trabajo resultante se puede hacer muy grande. Los conectores de la PKM se pueden hacer de un material ligero, de tal forma que la estructura móvil de la PKM se pueda hacer ligera y, por tanto, pueda mover la herramienta muy rápido con una alta aceleración.

La plataforma de herramienta está conectada a la plataforma de soporte a través de una junta de eje y un eje de la base de herramienta en serie. Un, dos o tres varillajes de herramientas se disponen para hacer girar el eje de la base de herramienta y la plataforma de herramienta conectada rígidamente al mismo, de tal forma que se logre la postura objetivo de herramienta. Cada varillajes de herramienta comprende un conector de herramienta con una junta en cada extremo. Los conectores de herramienta suelen ser muy rígidos con respecto a las fuerzas axiales. Los varillajes de herramienta pueden incluir también en algunas implementaciones equipos de actuación tales como, por ejemplo, husillos de bolas accionados por motor. En combinación con la disposición de la junta de eje, esto proporciona la deseada alta rigidez de orientación.

En conjunto, esta disposición de plataforma dual con varillajes dedicados forma un manipulador que se destaca en aplicaciones con fuerzas y/o pares elevados en la herramienta, ya que proporciona la alta rigidez deseada a la PKM, también para la orientación de la herramienta.

A diferencia del documento CN107081760A, en la presente invención, el accionador del extremo de cola (por ejemplo, un husillo de fresado o una herramienta de rectificado) debe montarse en una plataforma de herramienta, no hay una plataforma móvil de extremo lejano, ninguna junta giratoria y ninguna junta lineal entre una plataforma móvil de extremo lejano y una varilla de empuje. En algunas realizaciones, para una rigidez muy alta de la plataforma de herramienta, la plataforma de herramienta está conectada directamente a las juntas giratorias en los conectores de herramienta (1­ 3 conectores de herramienta para la manipulación de 4 - 6 g Dl ) que controlan la orientación de la plataforma de herramienta. Cuando se necesita una gran giro de la herramienta, se monta una transmisión de engranajes (por ejemplo, un conjunto de transmisión de la junta de eje) entre la plataforma de herramienta y los conectores que controlan la orientación. Además de una rigidez muy alta, la PKM de la presente invención tiene un espacio de trabajo muy grande, que puede ser infinito en una dirección y se puede adaptar al número de GDL necesarios en la aplicación. En las realizaciones de muy alta rigidez, solo 3 accionadores lineales en la base de máquina más un accionador opcional para cada GDL de giro de la herramienta, solo 6 conectores más un conector opcional para cada GDL de giro de la herramienta, Se necesitan 13 juntas giratorias más dos juntas giratorias opcionales para cada GDL de giro de la herramienta y ninguna junta lineal.

Se usan las mismas referencias para las mismas características en todas las figuras y no se repetirán donde ya se hayan mencionado.

Se entenderá asimismo que aunque los términos primer/a, segundo/a, etc. pueden usarse en el presente documento para describir diversos elementos, estos elementos no deben estar limitados por estos términos. Estos términos solo se utilizan para distinguir un elemento de otro. Por ejemplo, un primer elemento puede denominarse como un segundo elemento, y, de forma similar, un segundo elemento puede denominarse un primer elemento, sin alejarse del alcance de la presente divulgación.

La Figura 1 ilustra una PKM que comprende varillajes de soporte, en concreto, un primer varillaje de soporte SL1, un segundo varillaje de soporte SL2 y un tercer varillaje de soporte SL3. La PKM comprende también una plataforma de soporte 17a y una base de herramienta 140. Esta PKM en la Figura 1 es parte de las PKM en al menos algunas realizaciones de la divulgación.

La PKM en la Figura 1 está configurada para accionarse por medio de carros 4, 5, 6 que se pueden mover a lo largo de las trayectorias 1, 2, 3 por medio de equipos de accionamiento, tales como motores que impulsan los carros mediante transmisiones de piñón y cremallera configuradas para impulsar un carro a lo largo de una trayectoria. Dichos accionadores se ilustran, por ejemplo, en la Figura 4. Por tanto, un primer carro 4 está configurado para moverse en, por tanto a lo largo de, una primera trayectoria 1, un segundo carro 5 está configurado para moverse en, por tanto a lo largo de, una segunda trayectoria 2, y un tercer carro 6 está configurado para moverse en, por tanto a lo largo de, una tercera trayectoria 3. Una trayectoria es, por ejemplo, una guía. La trayectoria suele ser lineal, pero en su lugar puede tener una forma curva, como se utiliza en algunos robots de manipulación. Para aplicaciones que necesitan manipulación de alta rigidez, husillos de bolas accionados por motor, Preferiblemente, se pueden utilizar soluciones de piñón y cremallera o de accionamiento directo para mover los carros a lo largo de las trayectorias. En caso de más carros, la PKM comprende accionadores para mover también estos carros a lo largo de las trayectorias, véase por ejemplo la Figura 4. En la Figura 1, las trayectorias están montadas en un marco, no mostrado en la figura, de tal forma que las tres trayectorias lineales son paralelas. Por ende, en algunas realizaciones, la primera trayectoria 1, la segunda trayectoria 2 y la tercera trayectoria 3 son trayectorias paralelas. Una trayectoria (aquí la segunda trayectoria 2) está dispuesta entre las otras dos trayectorias (aquí la primera trayectoria 1 y la tercera trayectoria 3). Las trayectorias 1, 2, 3 están definidas en un sistema de coordenadas de base 7b. Este sistema de coordenadas tiene su eje Xb paralelo a las trayectorias 1-3, y el eje Zb es perpendicular al plano definido por la primera trayectoria 1 y la tercera trayectoria 3. En la Figura 1, los ejes del sistema de coordenadas de base 7b son paralelos a los ejes correspondientes del sistema de coordenadas universal 7a. Sin embargo, dependiendo de los requisitos de instalación y aplicación, las trayectorias se pueden montar de diferentes maneras, por ejemplo, con el sistema de coordenadas de base girado alrededor de los ejes Zw o Xw del sistema de coordenadas universal 7a. La segunda trayectoria 2 está en la figura montada en un valor Zb negativo 6c, haciendo posible obtener un espacio de trabajo 6b que llega hasta el plano definido por la primera trayectoria 1 y la tercera trayectoria 3 (a valores de Zb bajos). El segundo carro 5 se ilustra en dos posiciones diferentes SL2_ ^p 1 y SL2_P2, mostrando dos configuraciones de montaje diferentes de la máquina. Por lo general, es posible obtener mayor rigidez cuando el segundo carro 5 está en la configuración de montaje ilustrada con la posición SL2_P1 que en SL2_P2, pero entonces las trayectorias deben ser más largas para el mismo espacio de trabajo en la dirección Xb. Para objetos de trabajo muy largos tales como fuselajes y alas de aviones, trenes, aspas para energía eólica, componentes de construcción, etc., sin embargo, la diferencia en la longitud de la trayectoria no será tan importante y en estas aplicaciones la configuración del conjunto de carro debe ser como se ilustra con el segundo carro 5 en la posición SL2_P1, donde el segundo carro 5 está en el lado opuesto de la base de herramienta 140 en la dirección Xb en comparación con el primer y tercer carros 4 y 6. Al utilizar la configuración de montaje de acuerdo con la posición SL2 P2 la distancia 6c, por tanto, el desplazamiento de la segunda trayectoria 2 en la dirección menos Zb, debe ser lo suficientemente grande para obtener una alta rigidez. En la configuración de montaje de acuerdo con la posición SL2 P1 es posible montar la segunda trayectoria 2 con valores inferiores de la distancia 6c y también es posible tener la distancia 6c en la dirección Zb negativa igual a cero. En este caso, el espacio de trabajo 6b de la PKM, que es paralelo al plano YbZb, no será útil con valores de Zb bajos debido a las altas fuerzas de los conectores y, por lo tanto, a la baja rigidez. Sin embargo, será más fácil implementar el marco para las trayectorias cuando todas las trayectorias estén en el mismo plano. También, el marco para el montaje de los accionadores lineales será más sencillo e incluso será posible montar las trayectorias directamente en una pared o fijadas al techo.

Cada uno de los varillajes de soporte SL1, SL2, SL3 está conectado entre uno de los carros mencionados 4, 5, 6 y la plataforma de soporte 17a. El primer varillaje de soporte SL1 puede comprender uno o más conectores de soporte. En esta realización de ejemplo, el mismo comprende dos conectores de soporte 8, 9, por tanto, un primer conector de soporte 8 y un segundo conector de soporte 9. Cada uno de los conectores de soporte 8, 9 está conectado por un extremo a la plataforma de soporte 17a a través de una primera junta de soporte 8a, 9a, y en el otro extremo a un primer carro 4 a través de una primera junta de carro 8b, 9b. Por tanto, el primer conector de soporte 8 está conectado por un extremo a la plataforma de soporte 17a a través de una primera junta de soporte 8a, y por el otro extremo al primer carro 4 a través de una primera junta de carro 8b. El segundo conector de soporte 9 está conectado por un extremo a la plataforma de soporte 17a a través de otra primera junta de soporte 9a, y por el otro extremo al primer carro 4 a través de otra primera junta de carro 9b. Como se ha mencionado, el primer carro 4 se puede mover a lo largo de la primera trayectoria 1, y el primer varillaje de soporte SL1 está dispuesto para transferir un primer movimiento a la plataforma de soporte 17a. El segundo varillaje de soporte SL2 puede comprender uno o más conectores de soporte, en el ejemplo ilustrado comprende dos conectores de soporte 10, 11, por tanto, un tercer conector de soporte 10 y un cuarto conector de soporte 11. Cada uno de los conectores de soporte 10, 11 está conectado por un extremo a la plataforma de soporte 17a a través de una segunda junta de soporte 10a, 11a, y en el otro extremo conectado a un segundo carro 5 a través de una segunda junta de carro 10b, 11b. Por tanto, el tercer conector de soporte 10 está conectado por un extremo a la plataforma de soporte 17a a través de una segunda junta de soporte 10a, y por el otro extremo al primer carro 4 a través de una segunda junta de carro 10b. El cuarto conector de soporte 11 está conectado por un extremo a la plataforma de soporte 17a a través de otra segunda junta de soporte 11a, y por el otro extremo al primer carro 4 a través de otra segunda junta de carro 11b. El segundo carro 5 se puede mover a lo largo de la segunda trayectoria 2. El segundo varillaje de soporte SL2 está dispuesto para transferir un segundo movimiento a la plataforma de soporte 17a. El tercer varillaje de soporte SL3 puede comprender uno o más conectores de soporte, en el ejemplo ilustrado dos conectores de soporte 12, 13, por tanto, un quinto conector de soporte 12 y un sexto conector de soporte 13. Cada varillaje de soporte 12, 13 está conectado en un extremo a la plataforma de soporte 17a a través de una tercera junta de soporte 12a, 13a, y en el otro extremo conectado a un tercer carro 6 a través de una tercera junta de carro 12b, 13b. Por tanto, el quinto conector de soporte 12 está conectado por un extremo a la plataforma de soporte 17a a través de una tercera junta de soporte 12a, y por el otro extremo al primer carro 4 a través de una tercera junta de carro 12b. El sexto conector de soporte 13 está conectado por un extremo a la plataforma de soporte 17a a través de otra tercera junta de soporte 13 a, y por el otro extremo al primer carro 4 a través de otra tercera junta de carro 13b. Como se ha mencionado, el tercer carro 5 se puede mover a lo largo de la tercera trayectoria 3, y el tercer varillaje de soporte SL3 está dispuesto para transferir un tercer movimiento a la plataforma de soporte 17a. Por tanto, cuando se mueve un carro, induce un movimiento al conector o conectores que están conectados al carro. El movimiento de los conectores cambia la posición de la plataforma de soporte 17a. Por tanto, al controlar el movimiento de los carros, la plataforma de soporte 17a se puede colocar en cualquier posición en el espacio de trabajo de la PKM. En la realización de la Figura 1, el primer varillaje de soporte SL1, el segundo varillaje de soporte SL2 y el tercer varillaje de soporte SL3 comprenden juntos seis conectores de soporte 8, 9, 10, 11, 12, 13. Sin embargo, en otras realizaciones, el número de conectores de soporte puede ser cuatro o cinco. Un movimiento de conector que se transfiere a la plataforma de soporte 17a puede inducirse también por un accionador lineal, tal como se explicará a continuación.

Los primeros carros 4 incluyen una primera interfaz mecánica 14. El tercer carro 6 incluye una segunda interfaz mecánica 15. Una finalidad de estas interfaces es adaptar el montaje del carro de las juntas de carro 8b, 9b, 12b, 13b a los conectores de soporte 8, 9, 12, 13 del primer varillaje de soporte SL1 y del tercer varillaje de soporte SL3 para un montaje óptimo de las juntas de soporte 8a, 9a, 12a, 13a sobre la plataforma de soporte 17a. Esto se hace bajo los requisitos de que para cada carro los al menos dos conectores conectados al mismo de un varillaje de soporte SL1, SL3 deben estar paralelos y tener la misma longitud. Por tanto, uno o más del primer varillaje de soporte SL1, el segundo varillaje de soporte SL2 y el tercer varillaje de soporte SL3 comprenden dos conectores de soporte paralelos. Los dos conectores de soporte paralelos tienen longitudes esencialmente iguales. Aunque no se ilustra, también el segundo carro 5 puede estar provisto de una interfaz mecánica, y el mismo requisito es entonces aplicable también para el segundo varillaje de soporte SL2 conectado al mismo. Los cojinetes lineales (por ejemplo, cojinetes de rodillos que se desplazan sobre guías de acero) entre los carros 4, 5, 6 y las trayectorias 1, 2, 3 se pueden hacer muy rígidos, por lo que generalmente no hay problema, en vista de los requisitos de rigidez, para introducir desplazamientos, entre las juntas de carro (incluidas también las juntas del carro de herramientas, como se explicará a continuación) y una interfaz de montaje del carro mecánico estándar.

En su lugar, normalmente es más importante adoptar posiciones de montaje óptimas de las juntas de soporte en la plataforma de soporte 17a.

La plataforma de soporte 17a comprende un cuerpo donde a las juntas de soporte 8a, 9a, 12a, 13a se pueden montar. El cuerpo puede estar hecho de un material rígido y liviano. El cuerpo puede ser macizo o hueco. El cuerpo tiene aquí la forma de un cilindro, pero como alternativa, puede tener otras formas primitivas como una esfera, paralelepípedo, etc., u otras formas, como formas personalizadas.

La base de herramienta 140 en la Figura 1 comprende además una junta de eje 24, un eje 19 de la base de herramienta y una plataforma de herramienta 17b. La junta de eje 24 está dispuesta en la plataforma de soporte 17a, por ejemplo, montada directamente en la plataforma de soporte 17a. Puede verse que la junta de eje 24 tiene dos partes que se pueden mover entre sí. La plataforma de soporte 17a está dispuesta para tener una de las partes de la junta de eje 24 montada en la plataforma de soporte 17a. Por tanto, la una parte de la junta de eje 24 está (rígidamente) montada en la plataforma de soporte 17a. Dicho de otra forma, la junta de eje 24 está rígidamente conectada a la plataforma de soporte 17a. Por ende, la junta de eje 24 y la plataforma de soporte 17a están conectadas rígidamente, por ejemplo, montadas. Esto significa también que la plataforma de soporte 17a está conectada rígidamente, por ejemplo, montada, a la junta de eje 24. El eje 19 de la base de herramienta está conectado, por ejemplo, montado o conectado rígidamente de otro modo, en un extremo a la otra parte de la junta de eje 24. Por tanto, la otra parte de la junta de eje 24 está montada en el eje 19 de la base de herramienta. Por ende, el eje 19 de la base de herramienta está conectado a la plataforma de soporte 17a a través de la junta de eje 24. El eje 19 de la base de herramienta está conectado por su otro extremo con la plataforma de herramienta 17b. En más detalle, la plataforma de herramienta 17b está rígidamente conectada al eje 19 de la base de herramienta. Por supuesto, esto también significa que el eje 19 de la base de herramienta está conectado rígidamente a la plataforma de herramienta 17b. El eje 19 de la base de herramienta está conectado rígidamente a la plataforma de herramienta 17b, por tanto, la plataforma de herramienta 17b está conectada rígidamente al eje 19 de la base de herramienta, de tal forma que la plataforma de herramienta 17b sigue cada movimiento del eje 19 de la base de herramienta. Por ende, la plataforma de herramienta 17b y el eje 19 de la base de herramienta están conectados rígidamente. La plataforma de herramienta 17b se puede conectar rígidamente al eje 19 de la base de herramienta de maneras alternativas. Por ejemplo, la plataforma de herramienta 17b puede montarse rígidamente (por ejemplo, directamente) en el eje 19 de la base de herramienta, por ejemplo, mediante una soldadura o una junta roscada. La plataforma de herramienta 17b se puede fresar como alternativa junto con el eje de la base de herramienta para formar un elemento sólido junto con el eje 19 de la base de herramienta. Por tanto, la plataforma de herramienta 17b y el eje 19 de la base de herramienta se fabrican entonces en una sola pieza. Estar rígidamente montado o fabricado en una sola pieza son subconjuntos de estar rígidamente conectado e implica estar rígidamente conectado. Dos partes que están conectadas o montadas rígidamente (entre sí) significa que la disposición mecánica es tal que el movimiento relativo entre las partes no es físicamente posible en ningún GDL (posición u orientación), aparte de los efectos insignificantes de la elasticidad del material. Por tanto, no se permite ningún movimiento relativo (ningún movimiento relativo es físicamente posible) entre el eje 19 de la base de herramienta y la plataforma de herramienta 17b. El eje 19 de la base de herramienta tiene normalmente una forma alargada. El eje 19 de la base de herramienta está hecho de un material rígido. El eje 19 de la base de herramienta es, por ejemplo, una varilla. La plataforma de herramienta 17b comprende aquí un cuerpo que tiene una forma rectangular, pero la plataforma de herramienta 17b puede tener otras formas como redonda, ovalada, etc. La plataforma de herramienta 17b proporciona una interfaz de unión entre el eje 19 de la base de herramienta y un accionador de una herramienta, por ejemplo, un accionador de proceso. Por tanto, el eje 19 de la base de herramienta está unido al accionador a través de la plataforma de herramienta 17b. La base de herramienta 140 es en algunas realizaciones un conjunto de al menos la junta de eje 24, el eje 19 de la base de herramienta y la plataforma de herramienta 17b. En algunas realizaciones, la base de herramienta 140 comprende un efector final, como un accionador de proceso 20, configurado para operar un cabezal de herramientas 22. El accionador de proceso 20 está unido o montado en la plataforma de herramienta 17b. Por tanto, en algunas realizaciones, la plataforma de herramienta 17b está dispuesta para acoplar un efector de extremo a la plataforma de herramienta 17b. Por tanto, la plataforma de herramienta 17b proporciona una base para una herramienta, y cuando se une a la plataforma de herramienta, la herramienta seguirá el movimiento de la plataforma de herramienta 17b. El accionador de proceso 20 puede estar dispuesto de forma desmontable en la plataforma de herramienta 17b, de tal forma que se pueda acoplar manual o automáticamente a la plataforma de herramienta 17b y, a continuación, desmontar manual o automáticamente de la plataforma de herramienta 17b. El accionador de proceso 20 en la Figura 1 comprende el cabezal de herramienta 22 dispuesto en una parte distal del accionador de proceso 20. El accionador de proceso 20 puede ser un accionador de proceso tal como un motor de husillo para fresado o soldadura por fricción y agitación. La junta de eje 24 puede diseñarse para tener uno, dos o tres grados de libertad, dependiendo de los requisitos de la aplicación. La junta de eje 24 permite cambiar la orientación de la herramienta 22 de una manera más versátil. Por ejemplo, la junta de eje 24 es una junta de cardán de alta rigidez, ejemplificada en la Figura 7. Una junta de dos GDL de este tipo hace posible inclinar el eje 19 de la base de herramienta en dos direcciones. La finalidad de la junta de eje 24 es hacer posible obtener cualquier ángulo espacial 23 entre la línea central del eje 19 de la base de herramienta y la línea 18, que es paralela al eje Zb del sistema de coordenadas de base. Por tanto, la junta de eje 24 está dispuesta de tal forma que el eje 19 de la base de herramienta se puede mover, es decir, inclinar, en relación con la plataforma de soporte 17a. Como alternativa al uso de una junta de eje tipo cardán de alta rigidez, se puede utilizar una junta de rótula de alta rigidez o una junta universal, si el equipo de herramientas necesita también un 3er grado de libertad de giro, véase Figura 5C para ver un ejemplo.

La Figura 2 ilustra uno de los seis conectores de la Figura 1. Cada conector se une normalmente (convencionalmente a través de una interfaz mecánica) a un carro con una junta de carro Na que tiene dos o tres GDL y a la plataforma de soporte 17a con una junta de plataforma de soporte Nb que tiene dos o tres GDL. En algunas realizaciones, también la junta de la plataforma de soporte tiene tres GDL. "N" aquí representa cualquiera de los números de las referencias conjuntas.

A continuación, se describirá cómo se pueden unir los varillajes de herramienta a la base de herramienta 140 de tal forma que el eje 19 de la base de herramienta y, por lo tanto, también la plataforma de herramienta 17b y cualquier accionador de proceso 20 adjunto a la misma, se pueda inclinar en relación con la plataforma de soporte 17a. Por supuesto, la inclinación y, opcionalmente, el giro de la plataforma de herramienta 17b pueden realizarse mediante una muñeca de máquina ^c N^c tradicional montada en la plataforma de soporte 17a. Sin embargo, con requisitos de alta precisión y grandes fuerzas de proceso, una muñeca de este tipo será muy pesada y voluminosa con poca accesibilidad, y no será rentable. Para evitar estos grandes problemas, una junta de eje 24 junto con un eje 19 de la base de herramienta entre la plataforma de soporte 17a y la plataforma de herramienta 17b se han introducido como ya se ha descrito. Por tanto, en esta divulgación, no hay motor montado en la plataforma de soporte 17a, dispuesto para orientar la plataforma de herramienta 17b.

La Figura 3 ilustra una PKM de acuerdo con una realización de la divulgación. La PKM consiste en dos varillajes de herramienta TL1, TL2 montados entre los carros 4, 6 y la plataforma de herramienta 17b para controlar los ángulos de inclinación de un accionador de proceso unido a la plataforma de herramienta 17b. La PKM comprende generalmente las mismas características que ya se han descrito con referencia a las Figuras 1-2, con la diferencia de que algunos de los conectores de los varillajes de soporte están dispuestos para tener una longitud variable. En esta realización que tiene dos varillajes de herramienta, la PKM está configurada para mover el eje 19 de la base de herramienta en cinco GDL.

La Figura 3 ilustra que la plataforma de herramienta 17b ya descrita en la Figura 1 se puede accionar sin el uso de accionadores voluminosos y pesados en la plataforma de soporte 17a. En su lugar, dos varillajes de herramienta TL1, TL2 se han introducido entre dos de los carros (primer carro 4 y tercer carro 6) y la plataforma de herramienta 17b. Con más detalle, la PKM en la Figura 3 comprende un primer varillaje de herramienta TL1 que comprende un primer conector de herramienta 26. El primer conector de herramienta 26 está conectado en un extremo a través de una primera junta 25 de la base de herramienta a la base de herramienta 140 (en la Figura 3 a la plataforma de herramienta 17b), y en el otro extremo conectado a través de una primera junta 27 del carro de herramientas al primer carro 1. Como se ha mencionado, la PKM comprende también un segundo varillaje de herramienta TL2 que comprende un segundo conector de herramienta 29. El segundo conector de herramienta 29 está conectado en un extremo a través de una segunda junta 28 de la base de herramienta a la base de herramienta 140 (en la Figura 3 a la plataforma de herramienta 17b), y en el otro extremo conectado a través de una segunda junta 30 del carro de herramientas al tercer carro 6. El primer varillaje de herramienta TL1 está configurado para girar el eje 19 de la base de herramienta alrededor de un primer eje en relación con la plataforma de soporte 17, transfiriendo un movimiento del primer varillaje de herramienta TL1 al eje 19 de la base de herramienta. El segundo varillaje de herramienta TL2 está configurado para girar el eje 19 de la base de herramienta alrededor de un segundo eje en relación con la plataforma de soporte 17a, siendo el segundo eje no paralelo al primer eje, transfiriendo adicionalmente un movimiento del segundo varillaje de herramienta TL2 al eje 19 de la base de herramienta. Por tanto, cada varillaje de herramienta TL1, TL2 está configurado para girar el eje 19 de la base de herramienta alrededor de al menos un eje en relación con la plataforma de soporte 17a, transfiriendo un movimiento del respectivo varillaje de herramienta TL1, TL2 al eje 19 de la base de herramienta. La junta de eje 24 tiene dos grados de libertad, GDL. Al tener dos varillajes de herramienta como en la Figura 3, es, por tanto, posible inclinar el eje 19 de la base de herramienta por giro alrededor de dos ejes no paralelos con respecto a la plataforma de soporte 17a. Las direcciones de estos ejes están determinadas por la dirección de montaje de los ejes de la junta de eje. Si, por ejemplo, se utiliza una junta de cardán con un eje de giro de la junta de cardán paralelo al eje Xb y un eje de giro de la junta de cardán paralelo al eje Yb, el eje 19 de la base de herramienta girará alrededor de ejes paralelos a los ejes Xb e Yb. Por tanto, en este caso debe entenderse que el primer eje es al menos un eje paralelo a los ejes Xb, Yb o Zb. Debe entenderse que el segundo eje es al menos un eje que no es paralelo a al menos un primer eje. Sin embargo, no es necesario que ningún eje de la junta de cardán sea paralelo a los ejes Xb o Yb. El uso de una junta de cardán como se muestra en la Figura 7 es preferible para el movimiento de giro de 2 GDL del eje de la herramienta, ya que los cojinetes se pueden fabricar con grandes superficies de cojinete, lo que significa una rigidez muy alta, tanto para fuerzas como para pares. En el caso de un movimiento de giro de 3 GDL del eje de la herramienta, se puede usar un cojinete con su eje de giro coincidiendo con el centro del eje de la herramienta o, como alternativa, se puede usar una junta de rótula o extremo de varilla.

Los varillajes de herramienta ilustrados TL1, TL2 comprenden accionadores lineales, por ejemplo, con un montaje telescópico. Con un montaje de este tipo, el primer conector de herramienta 26 y el segundo conector de herramienta 29 pueden denominarse telescópicos. Un conector telescópico significa aquí que el conector tiene partes que se deslizan unas con otras. Por tanto, un conector telescópico puede comprender secciones tubulares concéntricas que están diseñadas para deslizarse una dentro de otra y, por lo tanto, cambiar la longitud del conector. Por ende, cada uno de los dos varillajes de herramienta TL1, TL2 está configurado para tener una longitud variable y controlable. Un varillaje que está configurado para tener una longitud variable y controlable, comprende normalmente al menos un conector que está dispuesto con un accionador lineal para controlar la longitud del al menos un conector. El accionador lineal está configurado para cambiar la longitud axial del conector en una señal de control de una unidad de control. Un accionador lineal de un varillaje de herramienta se configura normalmente para configurar el ángulo de inclinación de la plataforma de herramienta 17b. Sin embargo, se pueden usar otras conexiones de herramientas alternativas. Por ejemplo, los varillajes de herramienta pueden tener una longitud no variable, estática, como se ilustra en las Figuras 4 y 5B. Los conectores de herramienta de longitud variable 26, 29 son, por ejemplo, accionados por accionadores de bola y tornillo de alta rigidez accionados por motor. Dichos accionadores lineales controlan las longitudes de los conectores de herramienta 26, 29 y, por tanto, las distancias entre la primera junta 25 de la base de herramienta y la primera junta 27 del carro de herramientas del primer varillaje de herramienta TL1 y la distancia entre la segunda junta 28 de la base de herramienta y la segunda junta 30 del carro de herramientas del segundo varillaje de herramienta TL2. Estas juntas 27, 30 del carro de herramientas deben tener dos GDL y estas juntas 25, 28 de la base de herramienta deben tener tres GDL para mantener un sistema mecánico no redundante. Por lo general, cuando un conector de herramienta está dispuesto para tener una longitud variable (es decir, con accionamiento de bola y tornillo), la junta del carro (incluidas las juntas del carro de herramientas) que conecta el conector de la herramienta a un carro debe tener dos GDL para que el accionador funcione, y la junta de la base de herramienta que conecta el conector de la herramienta a la plataforma de soporte 17a debe tener tres GDL, para mantener un sistema mecánico no redundante. Por tanto, en algunas realizaciones, cada junta 25, 28, 37 de la base de herramienta tiene al menos dos GDL. En algunas realizaciones, cada junta 27, 30, 39 del carro de herramientas del uno o más varillajes de herramienta TL1, TL2, TL3 tiene al menos dos GDL. En algunas realizaciones, cada junta 25, 28, 37 de la base de herramienta tiene tres GDL. En algunas realizaciones, cada junta 27, 30, 39 del carro de herramientas del uno o más varillajes de herramienta TL1, TL2, TL3 tiene tres GDL, que no es el caso cuando se utilizan conectores de longitud variable accionados por accionadores lineales.

Al controlar la(s) longitud(es) de la(s) herramienta(s), es posible controlar el ángulo espacial 23 entre la línea 18, que es paralela al eje Zb, y el eje 19 de la base de herramienta. Esto significa que el eje 19 de la base de herramienta (conectado con el accionador de proceso 20) se puede inclinar en cualquier dirección girando alrededor de dos ejes no paralelos y con el montaje adecuado de una junta de eje de dos GDL, estos ejes serán paralelos a los ejes Xb e Yb del sistema de coordenadas de base 7b. Para obtener un rango de inclinación simétrico de alta rigidez alrededor del ángulo de inclinación cero (con el eje 19 de la base de herramienta paralelo al eje Zb del sistema de coordenadas de base), es ventajoso calcular el tamaño óptimo de la plataforma de herramienta 17b. Por tanto, en algunas realizaciones, la plataforma de herramienta 17b está diseñada de tal forma que las distancias desde donde se monta el eje 19 de la base de herramienta en la plataforma de herramienta 17b hasta las juntas 25, 28 de la base de herramienta se ajustan (mediante simulaciones) para la fuerza mínima máxima (minmáx) en los conectores de herramienta 26, 29 en todo el rango de ángulos de inclinación del eje 19 de la base de herramienta.

El concepto de usar conectores de herramienta con longitudes variables entre la plataforma de herramienta 17b y los carros a los que están unidos los varillajes de herramienta, tiene la importante ventaja de que el ángulo entre los conectores de herramienta será óptimo (aproximadamente 90 grados) en todo el lugar de trabajo de la PKM y, en consecuencia, las fuerzas y los pares en la herramienta (fijada a la plataforma de herramienta 17b) se distribuirán de forma eficaz entre los conectores de herramienta, lo que significa que se mantiene una alta rigidez. Cuando, por ejemplo, el primer carro inferior 4 se mueve en la dirección Xb positiva, en la Figura, las plataformas de base y de herramienta 17a, 17b se moverán hacia arriba, el segundo varillaje de herramientas TL2 se volverá más horizontal y el primer varillaje de herramientas TL1 más vertical y es fácil entender que es posible alcanzar una posición del primer carro inferior 4, donde el primer varillaje de herramienta TL1 está en vertical y el segundo varillaje de herramienta TL2 en horizontal, lo que significa 90 grados óptimos entre el primer varillaje de herramienta TL1 y el segundo varillaje de herramienta TL2 para controlar la orientación de la herramienta.

En la Figura 3, en comparación con la Figura 1, uno de los conectores de soporte 12 ha sido reemplazado por un conector de soporte de longitud variable 12, y el tercer varillaje de soporte SL3 comprende por tanto un accionador lineal 150, ilustrado esquemáticamente en la Figura 3. El conector de soporte de longitud variable 12 y el accionador lineal 150 pueden tener un montaje telescópico. El accionador lineal 150 controla la longitud del conector de soporte 12 y, por tanto, la distancia entre la tercera junta de carro 12b y la tercera junta de soporte 12a del tercer varillaje de soporte SL3. En esta realización, el conector de soporte de longitud variable 12 se acciona normalmente mediante accionadores de tornillo y bola accionados por motor. Mediante el uso de tal disposición de accionamiento lineal para dos conectores de soporte (normalmente en diferentes varillajes de soporte) conectados a la plataforma de soporte 17a, también es posible girar la plataforma de soporte 17a en 2 GDL hasta cierto punto. Esto será ventajoso en los casos en que la junta de eje 24 haya alcanzado su rango de ángulo máximo o cuando pueda aumentar la accesibilidad para el accionador de proceso 20.

La Figura 3 muestra también una unidad de control 127 que está dispuesta para controlar el movimiento de la PKM, utilizando los accionadores. Cada accionador lineal de un varillaje comprende un motor que está dispuesto para accionar un conector de longitud variable del mismo varillaje. Un accionador lineal es, por tanto, un accionador dispuesto para provocar el movimiento lineal de un conector y, por tanto, cambiar la longitud del conector. El motor se controla a través de la unidad de control 127. Por tanto, el segundo varillaje de herramienta TL2 comprende un accionador lineal que comprende un motor 129 conectado a la unidad de control 127 a través del cable 130a, por ejemplo, montado en una cadena portacables a lo largo de la tercera trayectoria 3. Además, el primer varillaje de herramienta TL1 comprende un accionador lineal que comprende un motor 128 conectado a la unidad de control 127 a través de un cable (no mostrado), por ejemplo, montado en una cadena portacables a lo largo de la primera trayectoria 1. También, aunque no se ilustra, el tercer varillaje de soporte SL3 comprende un accionador lineal que comprende un motor (no mostrado) conectado a la unidad de control 127 a través del cable (no mostrado), por ejemplo, montado en una cadena portacables a lo largo de la tercera trayectoria 3. Debe entenderse que cualquiera de los conectores de la PKM puede ser lineal y el varillaje que comprende el conector de longitud variable comprenderá normalmente un accionador lineal dispuesto para accionar el conector de longitud variable. Además, cada accionador lineal de un varillaje comprende normalmente un motor que está dispuesto para accionar el conector de longitud variable del mismo varillaje. Dicho de otra forma, en algunas realizaciones, al menos uno del primer, segundo y tercer varillajes de herramienta TL1, TL2, TL3 comprende un accionador configurado para variar la longitud del mismo varillaje de herramienta TL1, TL2, TL3.

El control del accionador de proceso 20 se realiza mediante un control combinado de la plataforma de soporte 17a y del eje 19 de la base de herramienta. Un control de plataforma determina un cambio de posición de la junta de eje 24 para obtener la posición ordenada de la herramienta en la orientación ordenada de la herramienta y se realiza un control del eje de la base de herramienta de tal forma que el eje 19 de la base de herramienta realiza el cambio de orientación ordenado de la herramienta. Este control combinado es obtenido por un ordenador, por ejemplo, la unidad de control CNC o robot 127, que hace uso de la cinemática de la cinemática paralela de toda la estructura de la máquina. El modelo cinemático paralelo en la ordenador incluye modelos geométricos y parámetros que representan los carros, los conectores, las posiciones de montaje de las juntas en los carros, la plataforma de soporte 17a y la base de herramienta 140. El modelo geométrico puede también comprender modelos y parámetros que representan cualquiera de las trayectorias y la herramienta. Conociendo la posición ordenada y la orientación del eje 19 de la base de herramienta de la base de herramienta 140, el modelo cinemático inverso se utiliza para calcular las posiciones necesarias de los accionadores. Al calcular las trayectorias de la herramienta, incluyendo posiciones y orientaciones del eje 19 de la base de herramienta, se realizan nuevos cálculos cinemáticos para cada etapa de interpolación a lo largo de la trayectoria comandada o programada. Por ende, en algunas realizaciones, la unidad de control 127 está configurada para controlar el giro del eje 19 de la base de herramienta controlando el movimiento del uno o más varillajes de herramienta TL1, TL2, TL3. El movimiento de un varillaje de herramienta se logra mediante la actuación de un carro al que está conectado el conector de herramienta, y/o mediante la actuación de un accionador lineal de un varillaje de herramienta. El movimiento de varios varillajes de herramienta se sincroniza normalmente para lograr un giro deseado del eje 19 de la base de herramienta. En algunas otras realizaciones, que pueden combinarse con las realizaciones antes mencionadas, la unidad de control 127 está configurada para controlar la posición y la orientación del eje 19 de la base de herramienta controlando adicionalmente uno o más del primer movimiento del primer varillaje de soporte SL1, el segundo movimiento del segundo varillaje de soporte SL2 y el tercer movimiento del tercer varillaje de soporte SL3. La unidad de control 127 puede almacenar un programa informático con instrucciones para hacer que la PKM de acuerdo con cualquiera de las realizaciones del presente documento ejecute las etapas del método como se divulga en el presente documento. El programa informático puede almacenarse en una memoria legible por ordenador, tal como una memoria flash.

La Figura 4 ilustra una PKM de acuerdo con una realización alternativa, donde los varillajes de herramienta de longitud variable de la Figura 3 han sido intercambiados con varillajes de herramienta de longitudes constantes. Los varillajes de soporte SL1, SL2, SL3 se muestran en esta figura con líneas sombreadas para que no se confundan con los varillajes de herramienta TL1, TL2, TL3. Sin embargo, los varillajes de soporte pueden disponerse como se ilustra en cualquiera de las realizaciones descritas aquí, por ejemplo, como se ilustra en cualquiera de las Figuras 1, 3, 14A, 15A o 16. La PKM ilustrada en la Figura 4 comprende un tercer varillaje de herramienta TL3. El tercer varillaje de herramienta TL3 comprende un tercer conector de herramienta 38. El tercer varillaje de herramienta TL3 está configurado para girar el eje 19 de la base de herramienta alrededor de un tercer eje que no es paralelo al primer ni al segundo eje, transfiriendo adicionalmente un movimiento del tercer varillaje de herramienta TL3 al eje 19 de la base de herramienta. El tercer conector de herramienta 38 está conectado en un extremo a un carro a través de una tercera junta 39 del carro de herramientas, y en el otro extremo conectado a la base de herramienta 140 con una tercera junta 37 de la base de herramienta. La Figura 4 ilustra que también es posible conectar un tercer conector TL3 a la plataforma de herramienta 17b, por lo que el accionador de proceso 20 se puede girar también, obteniendo así un control de tres GDL de la orientación del accionador de proceso. Esto requiere que la junta de eje 24 esté diseñada para tres GDL, por ejemplo, montando un cojinete de giro en el eje 19 de la base de herramienta con el eje de giro coincidiendo con la línea central del eje 19 de la base de herramienta. Por supuesto, también es posible utilizar una junta de eje de rótula 24 en este caso. En esta realización con tres varillajes de herramienta, la PKM está configurada para mover el eje 19 de la base de herramienta en seis GDL.

La Figura 4 muestra una forma alternativa de controlar el ángulo de inclinación 23 del eje 19 de la base de herramienta. Aquí el accionamiento lineal, por ejemplo, accionamiento telescópico, de los conectores de herramienta 26, 29 ilustrados en la Figura 3 ha sido reemplazado por dos carros adicionales, en concreto, un cuarto carro 33 dispuesto en la primera trayectoria 1, y un quinto carro 34 dispuesto en la tercera trayectoria 3. Los conectores de herramienta de longitud variable 26, 29 han sido ahora reemplazados por conectores de herramienta 31, 32 con longitudes constantes o fijas, aquí denominados conectores de herramienta de longitud constante. También, el tercer conector de herramienta 38 es aquí un conector de herramienta de longitud constante. Las juntas 27, 30 del carro de herramientas están montadas en interfaces mecánicas en el cuarto carro 33 y en el quinto carro 34 añadidos. Cuando el cuarto carro 33 y el quinto carro 34 se mueven, los conectores de herramienta 31, 32 moverán el accionador de proceso 20, que cambia el ángulo 23. En este caso se pueden utilizar las mismas juntas 25, 27, 28 y 30 que en el caso de accionamiento lineal de la Figura 3. Dicho de otra forma, el primer conector de herramienta 31 está conectado a través de la primera junta 27 del carro de herramientas al cuarto carro 33 que es diferente del primer, segundo y tercer carros 4, 5, 6. El segundo conector de herramienta 32 del segundo varillaje de herramienta TL2 está conectado a través de la segunda junta 30 del carro de herramientas al quinto carro 34 que es diferente del primer, segundo, tercero y cuarto carros 4, 5, 6, 33. Un sexto carro 120 está dispuesto para moverse a lo largo de la segunda trayectoria 2. El tercer conector de herramienta 38 del tercer varillaje de herramienta TL3 está conectado a través de la tercera junta 39 del carro de herramientas al sexto carro 120 que es diferente del primer, segundo y tercer carros 4, 5, 6. El sexto carro 120 es aquí también diferente del cuarto y quinto carros 33, 34. Este sexto carro 120 está montado en valores Xb más altos que el segundo carro 5.

Las ventajas de utilizar carros accionados separados 33, 34, 120 en lugar de tener carros comunes con los varillajes de soporte SL1, SL2, SL3 y accionamiento lineal (por ejemplo, accionamiento telescópico) para controlar la plataforma de herramienta 17b, es que se puede obtener una mayor rigidez y que se reducirá la inercia de masa de los varillajes de herramienta y, por tanto, de la PKM.

En la Figura 3, la rigidez de los conectores de herramienta de longitud variable 26 y 29 se acopla en serie con la rigidez del primer carro 4 y del tercer carro 6, respectivamente, mientras que en la Figura 4 no se produce tal acoplamiento de rigidez en serie. Sin embargo, cuando se utilizan los carros adicionales 33, 34, 120, las trayectorias deben ser más largas.

La Figura 4 muestra también la unidad de control 127. Cada carro 4, 5, 6, 33, 34, 120 está dispuesto para ser accionado por un motor respectivo 123, 121, 125, 124, 122, 126 para hacer que el carro se mueva a lo largo de una trayectoria respectiva. El motor se monta normalmente en el carro cuando se utiliza una disposición de accionamiento lineal de piñón y cremallera o cuando se utiliza un motor lineal de accionamiento directo. Cada motor está conectado también a la unidad de control 127, por ejemplo, a través de un cable. En la Figura 4 se ilustra esquemáticamente un cable 130b que conecta el motor 125 del tercer carro 6 a la unidad de control 127. En el ejemplo ilustrado, el cable 130b está montado en una cadena portacables a lo largo de la tercera trayectoria 3. Se puede hacer el mismo tipo de disposición de cableado para los otros motores 123, 121, 124, 122, 126. Si se utiliza un accionador de husillo de bolas para el movimiento lineal de los carros, el motor se puede fijar en un extremo de la respectiva guía (trayectoria) y entonces no se necesita una cadena portacables. Sin embargo, la longitud de una disposición de husillo de bolas es limitada. Por lo tanto, a continuación se supone que cada carro 4, 5, 6 es accionado por una disposición de piñón y cremallera, sin embargo, también son posibles otras alternativas. Cada carro 33, 34, 120 puede accionarse a través de una disposición de husillo de bolas entre el carro y el otro carro en cada trayectoria, lo que no evita la cadena portacables pero puede aumentar la rigidez, pero también aquí las reivindicaciones son independientes del accionamiento práctico de los varillajes de soporte SL1, SL2, SL3. Dicho de otra forma, en algunas realizaciones, la PKM comprende un primer accionador 123 para mover el primer carro 4 a lo largo de la primera trayectoria 1, un segundo accionador 121 para mover el segundo carro 5 a lo largo de la segunda trayectoria 2, y un tercer accionador 125 para mover el tercer carro 6 a lo largo de la tercera trayectoria 3. Esto es cierto también para los otras PKM en esta divulgación, aunque no siempre se muestra (véase, por ejemplo, Figuras 1, 14A, 15 y 16).

En al menos todas las realizaciones ilustradas en las Figuras 1, 3, 4 y 16, el primer varillaje de soporte SL1, el segundo varillaje de soporte SL2 y el tercer varillaje de soporte SL3 están configurados para restringir el movimiento de la plataforma de soporte 17a en seis grados de libertad, GDL. También, en al menos todas las realizaciones ilustradas en las Figuras 1, 3, 4 y 16, el primer varillaje de soporte SL1, el segundo varillaje de soporte SL2 y el tercer varillaje de soporte SL3 están configurados para moverse de la plataforma de soporte 17a en tres grados de libertad, GDL.

A continuación se ilustrará una pluralidad de disposiciones diferentes, que se pueden utilizar con cualquiera de las PKM descritas.

La Figura 5a ilustra una disposición que comprende una plataforma de soporte 17a, una base de herramienta 140 y tres varillajes de herramienta TL1, TL2, TL3 en aislamiento, de acuerdo con una realización de ejemplo. Los conectores de herramienta ilustrados 26, 29, 38 de los varillajes de herramienta TL1, TL2, TL3 son conectores de longitud variable. En uso, las juntas 27, 30, 39 del carro de herramientas están conectadas con carros y las juntas 25, 28, 37 de la base de herramienta están conectadas a la base de herramienta 140, como se ha ilustrado y explicado anteriormente. Específicamente, las juntas 25, 28, 37 de la base de herramienta están conectadas o montadas, directamente a la plataforma de herramienta 17b. Debe entenderse que las juntas 25, 28, 37 de la base de herramienta pueden conectarse a cualquier parte de la base de herramienta 140, por ejemplo, la junta de eje 24, el eje 19 de la base de herramienta, la plataforma de herramienta 17b, o al propio accionador de proceso 20. Las diferentes juntas 25, 28, 37 de la base de herramienta se pueden conectar también, por tanto montar, a partes mutuamente diferentes de la base de herramienta 140. La disposición en la Figura 5a se puede usar junto con los varillajes de soporte SL1, SL2, SL3 y carros mostrados en, por ejemplo, cualquiera de las Figuras 3 y 4. Por ejemplo, si la disposición de la Figura 5a se utiliza en la realización que se muestra en la Figura 3, el tercer varillaje de herramienta TL3 puede estar conectado al segundo carro 5, o a un sexto carro 120 añadido como se muestra en la Figura 4. Si la disposición de la Figura 5a se usa junto con la realización que se muestra en la Figura 4, los conectores de herramienta de longitud variable 26, 29, 38 se cambiarían por conectores de herramienta con longitudes constantes. La actuación de los conectores de herramienta 26, 29, 38 hará posible girar el eje 19 de la base de herramienta alrededor de tres ejes paralelos a los ejes de coordenadas del sistema de coordenadas de base 7b. Como se ha mencionado, los conectores de herramienta de longitud variable 26, 29, 38 pueden reemplazarse con conectores de herramienta de longitud constante y deben conectarse después a carros configurados para ser accionados para controlar el movimiento de los conectores de herramienta de longitud constante como se ilustra en la Figura 4.

En la Figura 5A se ilustra un sistema de coordenadas de la plataforma de soporte 7c. Este sistema de coordenadas 7c tiene su origen en el centro de la junta de eje 24, y tiene tres ejes de coordenadas Xp, Yp y Zp. Zp es normal a la plataforma de soporte 17a. Los ejes Xp e Yp son perpendiculares al eje ZP. En las realizaciones mostradas en las Figuras 1, 3 y 4, todos los varillajes de soporte SL1, SL2, SL3 comprenden pares de conectores. Por tanto, cada varillaje de soporte SL1, SL2, SL3 comprende dos conectores de soporte 8, 9; 10, 11; 12, 13 que son paralelos y tienen la misma longitud. Debido al uso de pares de conectores con la misma longitud para cada par para controlar la plataforma de soporte 17a, el sistema de coordenadas de la plataforma de soporte 7c es solo una traslación paralela del sistema de coordenadas de base 7b, lo que significa que los ejes de coordenadas son paralelos por pares. En la figura se representa también un sistema de coordenadas de la herramienta 7d, que se origina en el accionador de proceso 20. Usando los tres accionadores (los tres varillajes de herramienta TL1, TL2, TL3) el sistema de coordenadas de la herramienta 7d se puede controlar para que gire alrededor de los tres ejes del sistema de coordenadas de la plataforma de soporte 7c. Si solo se utilizan el primer varillaje de herramienta TL1 y el segundo varillaje de herramienta TL2, por tanto, como en la Figura 3, la junta de eje 24 se monta de tal manera que el sistema de coordenadas de la herramienta 7d solo puede girar alrededor de los ejes Xp e Yp del sistema de coordenadas de la plataforma de soporte 7c. Como se ha señalado en relación con la Figura 3, es ventajoso calcular las colocaciones óptimas de las juntas 25, 29 de la base de herramienta en relación con el lugar donde se monta el eje 19 de la base de herramienta en la plataforma de herramienta 17b. También es ventajoso seleccionar una ubicación óptima de la junta de eje 24 en la plataforma de soporte 17a, pero en las figuras la junta de eje 24 se coloca en el centro de la cara proximal de la plataforma de soporte 17a.

En la Figura 3 se utilizaron conectores de herramienta de longitud variable 26, 29 para inclinar la plataforma de herramienta 17b y en la Figura 4 el cuarto carro 33 y el quinto carro 34 accionados por separado en la primera trayectoria 1 y la tercera trayectoria 3, respectivamente, se usaron. La Figura 5B ilustra otra disposición alternativa con accionadores adicionales montados en el primer carro 4 y el tercer carro 6. Estos accionadores están dispuestos para hacer girar una primera palanca 92 y una segunda palanca 98, respectivamente, y la primera palanca 92 está conectada al segundo conector de herramienta 32, y la segunda palanca 98 está conectada al primer conector de herramienta 31, para manipular de este modo la orientación de la plataforma de herramienta 17b. Por tanto, la Figura 5B ejemplifica cómo un accionador giratorio 90 montado en el carro 6 (no mostrado en la Figura), se dispone para girar la primera palanca 92 unida a un primer eje 91 del accionador 90. En su otro extremo, la primera palanca 92 está conectada con el segundo conector de herramienta 32 a través de la segunda junta 30 del carro de herramientas con tres grados de libertad. El primer conector de herramienta 31 está conectado a la segunda palanca 98, que está se dispone para girar alrededor de un primer cojinete 106 a través de un segundo eje 99. El primer cojinete 106 está montado en el primer carro 4 y el ángulo de la segunda palanca 98 se controla por el accionador de husillo de bolas 93 - 96 a través de la junta 97. Si el tornillo 96 se monta perpendicular al eje de giro del segundo eje 99, la junta 97 puede tener sólo un grado de libertad. El accionador de husillo de bolas 93 - 96 está diseñado para incluir el accionador giratorio 93, la rueda dentada 94, la tuerca combinada de rueda dentada y husillo de bolas 95 y el tornillo 96. También puede haber cojinetes (no mostrados) que sostienen la tuerca 95. El accionador de husillo de bolas 93 - 96 y el primer cojinete 106 están montados en el primer carro 4. Como alternativa al accionador de husillo de bolas de la figura, el motor 93 puede girar el tornillo 96 mientras la junta 97 se monta en la tuerca 95. En este caso, se puede omitir la segunda palanca 98 y el accionador de husillo de bolas lineal puede mover directamente la primera junta 27 del carro de herramientas.

La Figura 5C ilustra la misma disposición que la Figura 5A, pero aquí las juntas 25, 28, 37 de la base de herramienta no están montadas directamente en la plataforma de herramienta 17b. En su lugar, las juntas 25, 28, 37 de la base de herramienta se montan a través de interfaces mecánicas, por ejemplo, extensiones o elementos, directamente al accionador de proceso 20. Por tanto, la junta 37 de la base de herramienta del tercer varillaje de herramienta TL3 se monta en una primera interfaz mecánica 36 en el accionador de proceso 20. Las juntas 25, 28 de la base de herramienta del primer varillaje de herramienta TL1 y del segundo varillaje de herramienta TL2 se montan en una segunda interfaz mecánica 35 en un segundo cojinete 20b, que está montado en un eje de herramienta giratorio 20a que se extiende desde el accionador de proceso 20. La ventaja de tales montajes es que permite el montaje de las juntas 25, 28, 37 de la base de herramienta más cerca de la herramienta 22. El montaje cerca de la herramienta 22 suele aumentar la rigidez del sistema. Por otro lado, se necesitan disposiciones especiales para cada tipo de equipo de herramienta y pueden surgir problemas con la accesibilidad si las juntas 25, 28, 37 de la base de herramienta se montan demasiado cerca de la herramienta 22. Como alternativa, las juntas 25, 28 de la base de herramienta del primer varillaje de herramienta TL1 y del segundo varillaje de herramienta TL2 se montan también en interfaces mecánicas en el accionador de proceso 20.

La Figura 5D ilustra una realización donde la plataforma de herramienta 17b se puede girar en solo un GDL y alrededor del eje Yp, lo que puede ser útil, por ejemplo, cuando la soldadura por fricción y agitación se realiza en esquinas que solo tienen orientación vertical. Por tanto, se usa una junta de eje de un GDL 24 y el eje 19 de la base de herramienta se inclina alrededor del eje Yp por medio del varillaje 38, conectado entre la plataforma de herramienta 17b y el segundo carro 5 con la tercera junta de plataforma de herramienta 37 y la tercera junta 39 del carro de herramientas. Como anteriormente, 17a es la plataforma de soporte, 7c el sistema de coordenadas de la plataforma de soporte, 20 el accionador de proceso y 7d el sistema de coordenadas de la herramienta.

La Figura 5E ilustra una implementación de la junta de eje 24 para la configuración de la plataforma de herramienta de la Figura 5D. Por tanto, dos cojinetes 24a, 24b, un tercer cojinete 24a y un cuarto cojinete 24b, se montan, con su eje de giro común paralelo al eje Yp, alrededor de un tercer eje 115 conectado rígidamente a la plataforma de soporte 17a. El eje 19 de la base de herramienta está conectado a los cojinetes 24a y 24b, dándole un GDL con un eje de giro paralelo al eje Yp. Por supuesto, el eje de giro puede inclinarse con respecto al eje Yp inclinando el eje de giro común de los cojinetes 24a y 24b.

La Figura 5F ilustra una disposición alternativa que comprende una plataforma de soporte 17a, una base de herramienta 140 y dos varillajes de herramienta TL1, TL2, donde el varillaje de herramienta TL1, TL2 se montan en el eje 19 de la base de herramienta a través de un elemento desplazado 19b. Con una gran plataforma de herramienta, la propia plataforma de herramienta implementará el elemento desplazado y se necesita principalmente cuando se usa una plataforma fina como en la figura. Por lo general, el varillaje de herramienta TL1, t L2 y TL3 (si está presente) se montan en la base de herramienta 140 con un desplazamiento desde una línea central del eje 19 de la base de herramienta. La Figura 5F destaca la importancia de tener una distancia entre el montaje de la primera junta 25 de la base de herramienta y la segunda junta 28 de la base de herramienta y el centro (línea) del eje 19 de la base de herramienta. Por tanto, se representa un elemento desplazado 19b para ilustrar que las juntas 25, 28 de la base de herramienta no están montadas directamente en el eje 19 de la base de herramienta. En las figuras anteriores la función de este desplazado 19b se obtiene mediante la plataforma de herramienta 17b o un elemento especial 35. La razón de este desplazamiento es que los varillajes TL1 y TL2 no están en ángulo recto con el eje Z del sistema de coordenadas de la plataforma de soporte. Por tanto, el desplazamiento será necesario para obtener un rango de trabajo simétrico para el eje 19 de la base de herramienta alrededor del eje Y del sistema de coordenadas de la plataforma de soporte con la dirección del eje Z en el centro del rango de trabajo para el giro del eje alrededor del Eje Y del sistema de coordenadas de la plataforma de soporte. Por tanto, en algunas realizaciones, hay un desplazamiento entre un punto de montaje de cada varillaje de herramienta TL1, TL2 y la base de herramienta 140 desde el eje Zp, con respecto al ángulo de giro alrededor del eje Yp. De este modo se puede obtener un rango de trabajo simétrico alrededor del eje Yp.

La Figura 5G ilustra otra disposición alternativa que comprende una plataforma de soporte 17a, una base de herramienta 140 y dos varillajes de herramienta TL1, TL2, donde el eje 19 de la base de herramienta, 19C tiene una forma doblada. La Figura 5G muestra una alternativa para obtener un rango de orientación simétrica con respecto al eje Y del sistema de coordenadas de la plataforma de soporte. En este caso, el centro del rango de trabajo del eje 19 de la base de herramienta se inclina alrededor del eje Y del sistema de coordenadas de la plataforma de soporte simultáneamente con una inclinación correspondiente de la junta de eje 24. Para obtener el sistema de coordenadas de la herramienta que tiene su eje Z paralelo al eje Z del sistema de coordenadas de la plataforma de soporte cuando el eje 19 de la base de herramienta está inclinado, el eje 19 de la base de herramienta se ha extendido con una parte de eje 19c, doblada en relación con el eje 19 de la base de herramienta. El ángulo para esta flexión se selecciona de modo que el eje Z del sistema de coordenadas de la herramienta sea paralelo al eje Z del sistema de coordenadas de la plataforma de soporte cuando el eje 19 de la base de herramienta esté en su ángulo de referencia inclinado. El ángulo de referencia inclinado se define como un ángulo que se crea cuando el eje de la herramienta 19 se inclina para estar en el medio de su rango de trabajo de giro alrededor del eje Y del sistema de coordenadas de la plataforma de soporte. La plataforma de herramienta 17a está montada en esta realización sobre la parte de eje 19c. Por supuesto, las juntas de la base de herramienta se pueden montar también en la parte del eje 19c o en la plataforma de herramienta 17b. El ángulo de referencia inclinado puede lograrse, como alternativa, simplemente inclinando la plataforma de herramienta 17a (en relación con un centro del eje 19 de la base de herramienta) cuando se monta en el eje 19 de la base de herramienta.

Por tanto, en algunas realizaciones, el varillaje de herramienta TL1, TL2 (y TL3 si está presente) se montan en la base de herramienta 140 y en relación con el eje 19 de la base de herramienta de tal forma que se obtiene un rango de trabajo simétrico con respecto a la orientación de la plataforma de herramienta 17b. Esto se logra montando la plataforma de herramienta 17b en ángulo con respecto al eje 19 de la base de herramienta, y/o montando los varillajes de herramienta TL1, TL2 (y TL3 si está presente) en la base de herramienta 140 con un desplazamiento desde una línea central del eje 19 de la base de herramienta.

En las siguientes figuras, se ejemplificará una pluralidad de diferentes realizaciones de la base de herramienta 140, que se puede disponer como la base de herramienta 140 en cualquiera de las figuras explicadas anteriormente, y así combinarse con cualquiera de las realizaciones explicadas anteriormente.

La Figura 6 ilustra una base de herramienta 140 de acuerdo con una primera realización, dando la posibilidad de montar las juntas 25, 28 de la base de herramienta en el eje 19 de la base de herramienta en el lado opuesto del accionador de proceso 20 con respecto a la plataforma de soporte 17a. En esta realización, el eje 19 de la base de herramienta pasa a través de la plataforma de soporte 17a para permitir la conexión de las juntas 25, 28 de la base de herramienta en el lado opuesto de la plataforma de soporte 17a en relación con el accionador de proceso 20. La junta de eje, entre la plataforma de soporte 17a y el eje 19 de la base de herramienta, consiste en este caso en un disco o anillo 101, que se conecta a la plataforma de soporte 17a por medio de dos cojinetes 102, 103, por tanto, un quinto cojinete 102 y un sexto cojinete 103, que tienen ejes de giro coincidentes. El anillo 101 está a su vez conectado al eje 19 de la base de herramienta por medio de los cojinetes 104 y 105, por tanto, un séptimo cojinete 104 y un octavo cojinete 105, que tienen también ejes coincidentes. La razón de tener esta solución es que se puede mejorar la accesibilidad para el accionador de proceso 20 y el cabezal de herramienta 22. Sin embargo, como consecuencia, la rigidez se reducirá debido a las mayores fuerzas en la plataforma de soporte 17a y debido a las dificultades para obtener una ubicación óptima de las uniones de la plataforma en la plataforma de soporte 17a para los conectores de soporte 8 -13. Por supuesto, un tercer conector de longitud variable 38 como en la Figura 5C también se puede usar en este caso y en lugar de conectores de longitud variable, se pueden utilizar conectores de longitud constante conectados a carros. También, en este caso se necesita una interfaz mecánica (por ejemplo, un elemento desplazado) como en la Figura 5F, pero no se ilustra.

La Figura 7 ilustra un ejemplo de una junta de eje 24 diseñada como junta de cardán. La junta de cardán se puede utilizar como junta de eje 24 conectada entre la plataforma de soporte 17a y el eje 19 de la base de herramienta en las realizaciones que se muestran en las Figuras 1-5 (incluidas 5A - 5C y 5F-5G). La junta de eje 24 realizada como junta de cardán comprende básicamente un par de bisagras orientadas perpendicularmente entre sí y unidas por un eje transversal. El eje 19 de la base de herramienta está montado en un una primer escuadra 49a que incorpora una primera bisagra de la junta de cardán. En este ejemplo, la escuadra tiene forma de U, pero, por supuesto, se pueden utilizar otras formas. La primera escuadra 49a incluye dos cojinetes integrados, un noveno cojinete 47 y un décimo cojinete 48, uno a cada lado de la primera escuadra 49a. Un primer eje de junta 44 y un segundo eje de junta 46 se montan en estos cojinetes 47, 48, lo que permite que el eje 19 de la base de herramienta se incline alrededor del eje definido por los ejes de giro coincidentes de los cojinetes 47 y 48. Un tercer eje de junta 42 y un cuarto eje de junta 43 están montados en ángulo recto con respecto al primer eje de junta 44 y el segundo eje de junta 46, a través de un cubo de interconexión, y montados también en dos cojinetes, un undécimo cojinete 40 y un duodécimo cojinete 41. Estos dos cojinetes 40, 41 están integrados en una parte de unión de la plataforma de soporte cilíndrica 49b, montada rígidamente en el extremo exterior de la plataforma de soporte 17a (no visible en la Figura). De hecho, la parte de unión 49b puede ser el extremo exterior de la plataforma de soporte cilíndrica 17a, mostrado en, por ejemplo, la Figura 1. El undécimo cojinete 40 y el duodécimo cojinete 41 están aquí incluidos en la junta de eje 24. La parte de unión de la plataforma de soporte cilíndrica 49b tiene dos partes salientes donde se montan los dos cojinetes 40, 41. La parte de unión de la plataforma de soporte cilíndrica 49b incorpora la segunda bisagra de la junta de cardán, y por lo tanto tiene forma de U, sin embargo, son posibles otras formas. El primer eje de junta 44, el segundo eje de junta 46, el tercer eje de junta 42, el cuarto eje de junta 43 y el cubo forman juntos una cruz de junta de cardán 45. Las geometrías de la parte de unión de la plataforma de soporte 49b y la primera escuadra 49a están diseñadas para una alta rigidez y una gran capacidad de inclinación y, por supuesto, pueden tener diferentes estructuras mecánicas.

La Figura 8 ilustra la base de herramienta 140 de acuerdo con una segunda realización que comprende un diseño alternativo de la junta de eje 24 de la Figura 7. Este diseño alternativo es también una junta de tipo cardán. Aquí, el eje 19 de la base de herramienta se monta directamente en la cruz de junta de cardán 45, haciendo posible mover los conectores de herramienta 26, 29 desde la plataforma de herramienta 17b como en las Figuras 2 - 5B, o el equipo de accionamiento como en la Figura 5C o el propio eje 19 de la base de herramienta como en la Figura 6 hasta el primer eje de palanca 51 y hasta el segundo eje de palanca 52. Esto permitirá obtener una mayor distancia entre el accionador de proceso 20 y las juntas 25, 28 de la base de herramienta, suponiendo una mejora de la accesibilidad. Esto permitirá también obtener un mayor giro máximo alrededor del eje Yμl del sistema de coordenadas de la plataforma. Sin embargo, la rigidez del sistema puede reducirse en esta realización. El montaje de los conectores de herramienta 26, 29 en los carros puede realizarse como se explica en cualquiera de las realizaciones del presente documento. La optimización del giro (inclinación) del eje 19 de la base de herramienta alrededor del eje común de los cojinetes 47 y 48 se obtiene seleccionando el ángulo óptimo entre el eje 19 de la base de herramienta y el primer y segundo ejes de palanca 51, 52 con respecto al eje común de los cojinetes 47 y 48. Esto corresponde a la optimización de la distancia entre la posición de montaje del eje 19 de la base de herramienta en la plataforma de herramienta 17b y las juntas 25, 28 de la base de herramienta como en las figuras anteriores. La cruz de junta de cardán 45 en la Figura 7 está, con esta solución, dividida y el tercer eje de junta 42 y el cuarto eje de junta 43 están conectados al primer eje de junta 44 y al segundo eje de junta 46 a través de extensiones 53a, 53b, 53c, 53d y los dos cojinetes 47 y 48. Las extensiones 53a, 53b, 53c, 53d forman juntas una suspensión rectangular para la cruz de cardan 45. Como anteriormente, los cojinetes 40 y 41 están integrados en la plataforma de soporte 17a, no incluida en esta Figura. Cabe mencionar que el eje 19 de la base de herramienta seguirá siendo giratorio alrededor de los ejes de giro comunes de los cojinetes 40 y 41. Por ejemplo, cuando los conectores de herramienta 26, 29, que son solo parcialmente visibles en la Figura, se mueven en diferentes direcciones.

La Figura 9 ilustra una base de herramienta 140 de acuerdo con una tercera realización. En más detalle, en esta realización, la base de herramienta (que solo se muestra parcialmente en la Figura 9) comprende un conjunto de transmisión 170 de la junta de eje que conecta el eje 19 de la base de herramienta y la plataforma de soporte 17a (a través de los cojinetes 40, 41). Por ende, la junta de eje 24 está incluida en el conjunto de transmisión 170. El conjunto de transmisión 170 de la junta de eje muestra un diseño alternativo de la junta de eje 24 en las Figuras 7 y 8, que introduce un concepto para aumentar la capacidad de inclinación del accionador de procedo 20 en una dirección de inclinación. Por tanto, el conjunto de transmisión 170 de la junta de eje está dispuesto para aumentar el rango de orientación del eje 19 de la base de herramienta. La Figura 9 muestra cómo el tipo de junta de cardán presentado en la Figura 8 se puede utilizar para incluir un mecanismo de carga que incluye una transmisión de carga para mejorar la capacidad de inclinación en una dirección del eje 19 de la base de herramienta. Por tanto, el conjunto de transmisión 170 de la junta de eje comprende un mecanismo de carga configurado para mejorar la relación de transmisión del giro del eje 19 de la base de herramienta. Varios ejemplos de mecanismos de cargas se describen en la solicitud de patente de EE. UU. US 16/418913, presentada el 21 de mayo de 2019, y en la solicitud PCT PCT/EP2020/063573, presentada el 15 de mayo de 2020, cuyas divulgaciones completas se incorporan como referencia en el presente documento. En estas solicitudes se describe conectar varias cadenas cinemáticas cerradas de tal forma que se logre un ángulo de giro amplificado al accionar el mecanismo. En más detalle, los conectores de herramienta 26 (ilustrados en dos posibles configuraciones diferentes 26a y 26b), 29 (ilustrados en dos posibles configuraciones diferentes 29a y 29b) giran la tercera palanca 69 a través de un primer eje de entrada 60. Esta tercera palanca 69 está conectada a una primera viga 73 a través del conector de conexión 71 con una primera junta de conexión 70 y una segunda junta de conexión 72 en cada extremo. Las juntas de conexión 70 y 72 pueden tener 1, 2 o 3 GDL y se utilizan para montar el conector de conexión 71 entre la tercera palanca 69 y la primera viga 73. La primera viga 73 lleva el eje 19 de la base de herramienta y está montada en una primera conexión 64 y una segunda conexión 68, que pueden girar alrededor del eje de giro común de dos cojinetes, en concreto, un decimotercer cojinete 62 y un decimocuarto cojinete 66. Una conexión es aquí un elemento alargado, por ejemplo, un eje o un brazo. Por tanto, la segunda conexión 68 se monta en un sexto eje de junta 67, que a su vez se monta en el decimocuarto cojinete 66 y la primera conexión 64 se monta en un séptimo eje de junta 63 montado en el decimotercer cojinete 62. Los cojinetes 62 y 66 se montan sobre un primer pilar 61 y un segundo pilar 65, respectivamente, que se montan en partes comunes de una segunda escuadra 55 y una tercera escuadra 58. Por tanto, los pilares 61 y 65 girarán con el giro del tercer eje de junta 42 y el cuarto eje de junta 43 pero no con el giro alrededor del primer eje de entrada 60. La segunda escuadra 55 está montada en el tercer eje de junta 42, que se monta en el undécimo cojinete 40, que está integrado en la plataforma de soporte 17a. De la misma manera, la tercera escuadra 58 se monta en el cuarto eje de junta 43, montado en el duodécimo cojinete 41, a su vez integrado en la plataforma de soporte 17a. Cada una de las escuadras 55, 58 tiene forma de U y está rígidamente conectadas entre sí para formar un óvalo. Las escuadras 55, 58 forman juntas un componente común rígido. Al seleccionar la longitud de la tercera palanca 69 más larga que las conexiones 68 y 64, es posible obtener mayores ángulos de inclinación del eje 19 de la base de herramienta que la tercera palanca 69. Por supuesto, esta disposición reducirá la rigidez del manipulador. Sin embargo, la capacidad de inclinación alrededor del eje común de giro de los cojinetes 40 y 41 será la misma.

La junta de eje 24 se puede definir como la una o más juntas (incluyendo, por ejemplo, uno o más cojinetes) montadas en la plataforma de soporte 17a y que pertenece a la conexión entre la plataforma de soporte 17a y el eje de la herramienta 19. En los ejemplos anteriores esta conexión es por ejemplo una junta de cardán, o una junta de cardán modificada. En los siguientes ejemplos, la conexión se ilustra a menudo como un conjunto de transmisión de la junta de eje, que puede incluir la junta de eje. En las siguientes Figuras 10-30 se ejemplificarán varios otros ejemplos de la junta de eje y de los conjuntos de transmisión de la junta de eje. Debe entenderse que las realizaciones y los ejemplos explicados en el texto y en las figuras anteriores pueden complementarse o modificarse con cualquiera de, o partes de, las juntas de eje y los conjuntos de transmisión de la junta de eje como se explicará en el siguiente texto y en las Figuras 10-30.

La Figura 10 ilustra una base de herramienta 140 de acuerdo con una cuarta realización, diseñada para obtener una mayor capacidad de inclinación del eje 19 de la base de herramienta. En esta cuarta realización, se utilizan ruedas dentadas en lugar de las estructuras cinemáticas de la Figura 9. Por tanto, en esta realización, el conjunto de transmisión 170 de la junta de eje comprende ruedas dentadas configuradas para mejorar la relación de transmisión de, o dicho de otra forma, aumentar, el giro del eje 19 de la base de herramienta. Por tanto, la relación de transmisión entre el giro del primer eje de entrada 60 y el giro del primer eje de engranaje 74, por tanto, entre los movimientos de los conectores de herramienta 26/29 y el giro del eje 19 de la base de herramienta alrededor del primer eje del engranaje 74. En la Figura 10, una primera rueda dentada 76 está montada en el primer eje de entrada 60 para ser girada por los conectores de herramienta 26, 29. La primera rueda dentada 76 se acopla con una segunda rueda dentada 75 que tiene un diámetro menor que el de la primera rueda dentada 76. La segunda rueda dentada 75 está montada en el primer eje de engranaje 74, que se monta en los cojinetes 62 y 66. Estos cojinetes van montados sobre los dos pilares 61 y 65, que van montados en la parte común de las escuadras 55, 58. Al tener la primera rueda dentada 76 más grande que la segunda rueda dentada 75, los movimientos de inclinación del eje 19 de la base de herramienta serán mayores que los movimientos de inclinación del primer eje de palanca 51 y del segundo eje de palanca 52.

La Figura 11 ilustra una base de herramienta 140 de acuerdo con una quinta realización. La Figura 11 ilustra una alternativa al diseño de la Figura 10. En la Figura 11a, se ha añadido una segunda transmisión de rueda dentada para aumentar la capacidad de inclinación en dos direcciones de inclinación. Por tanto, en esta realización, el conjunto de transmisión 170 de la junta de eje comprende ruedas dentadas configuradas para mejorar la relación de transmisión del giro del eje 19 de la base de herramienta. En la disposición de transmisión de la Figura 11, las escuadras 55, 58 se giran por medio de una tercera rueda dentada 77, montada en el tercer eje de junta 42, girando en el cojinete 40. Los cojinetes 40 y 41 están todavía integrados en la plataforma de soporte 17a. La tercera rueda dentada 77 se acopla por una cuarta rueda dentada 78 más grande, montada en un segundo eje de engranaje 79, que se monta sobre un decimoquinto cojinete 81, integrado también en la plataforma de soporte 17a. En la figura se incluye una segunda viga 82 para mostrar que los cojinetes 40 y 81 están montados sobre la misma estructura de la plataforma de soporte 17a. El primer conector de herramienta 26 está conectado a un tercer eje de palanca 80 a través de la primera junta 25 de la base de herramienta y el tercer eje de palanca 80 está montado en el segundo eje de engranaje 79. Por tanto, los movimientos del primer conector de herramienta 26 girarán la cuarta rueda dentada 78 y, de este modo, girarán también la tercera rueda dentada 77, que a su vez hará girar las escuadras 55, 58 y, por tanto, todo el sistema de cardán alrededor del eje común de giro de los cojinetes 40 y 41. La cuarta rueda dentada 78 que tiene un diámetro mayor que la tercera rueda dentada 77 implica que se obtendrán mayores ángulos de inclinación para el eje 19 de la base de herramienta alrededor del eje de los cojinetes 40 y 41. De este modo, la primera y segunda ruedas dentadas 76, 75 proporcionarán grandes ángulos de inclinación del eje 19 de la base de herramienta alrededor del eje de giro común de los cojinetes 62 y 66 como en la Figura 10. Una ventaja de este concepto de engranaje en comparación con los conceptos de engranaje tradicionales, utilizado por ejemplo en muñecas robóticas, es que hay un acoplamiento mucho menor entre los dos grados de libertad. Cuando se mueve el primer conector de herramienta 26, la estructura de cardán y el primer eje de palanca 51 girarán pero el rango de trabajo para la conexión entre el segundo conector de herramienta 29 y el giro del primer eje de entrada 60 apenas se verá afectado. Por supuesto, mover el segundo conector de herramienta 29 para girar el primer eje de entrada 60 no afectará en absoluto al rango de trabajo del conector de herramienta 26.

La Figura 12 ilustra una base de herramienta 140 de acuerdo con una sexta realización. También en esta realización, el conjunto de transmisión 170 de la junta de eje comprende ruedas dentadas configuradas para mejorar la relación de transmisión del giro del eje 19. Esta realización tiene la posibilidad de aumentar la capacidad de inclinación en dos direcciones de inclinación de la herramienta y en torsión. En la cuarta realización, también se ejemplifica el uso del tercer conector de herramienta 38 para girar el eje 19 de la base de herramienta. También en este caso el acoplamiento entre los tres grados de libertad es bajo. El tercer conector de herramienta 38 está conectado a un segundo brazo de palanca 91 a través de la tercera junta 37 de la base de herramienta. Puesto que el segundo brazo de palanca 91 está montado en una quinta rueda dentada 89, hará girar esta rueda dentada, que se monta sobre un decimosexto cojinete 90, que a su vez está montado en un tercer eje de engranaje 88. El tercer eje de engranaje 88 está montado en la viga 87, unida a un cuarto eje de engranaje 83, montado a su vez en el primer eje de engranaje 74. La quinta rueda dentada más grande 89 se acopla con una sexta rueda dentada más pequeña 84, que está montada en el cuarto eje de engranaje 83 a través de un decimoséptimo cojinete 85. Por último, el eje 19 de la base de herramienta, está montado en la sexta rueda dentada 84 por medio de un estante 86. El estante 86 se introduce solo por claridad, en una implementación real, el eje 19 de la base de herramienta se montará directamente en la sexta rueda dentada 84 con el decimoséptimo cojinete 85 debajo de la sexta rueda dentada 84. En la figura se ha utilizado una solución de piñón y cremallera para el giro de la segunda escuadra 55 y la tercera escuadra 58 alrededor del tercer eje de junta 42. El conector de herramienta 26 mueve el engranaje de cremallera 95 para girar la tercera rueda dentada 77, que aquí es una rueda dentada de piñón, que está montada en el tercer eje de junta 42. Un cojinete lineal (no mostrado) para la cremallera 95 se monta en la plataforma de soporte 17a. La figura muestra también que es posible introducir un desplazamiento entre los ejes de las juntas cardán. Por tanto, un octavo eje de junta 41 y el tercer eje de junta 42 con un eje de giro común están situados debajo del eje de cruce constituido por el primer eje de entrada 60. El desplazamiento se implementa con un portaejes 55b. Este desplazamiento permitirá obtener mayores ángulos de giro del eje 19 de la base de herramienta sin colisiones con la plataforma y la transmisión de accionamiento para el tercer eje de junta 42. En síntesis, la Figura 12 muestra cómo se puede obtener un control de gran ángulo de tres GDL del eje 19 de la base de herramienta por medio de la actuación de los varillajes de herramienta 26, 29 y 38.

La Figura 13 ilustra una base de herramienta 140 de acuerdo con una séptima realización. Aquí se ilustra una solución mecánica compacta para aumentar la capacidad de inclinación en dos direcciones de inclinación. La séptima realización ejemplifica cómo disponer las transmisiones de engranajes para el caso de dos GDL para evitar colisiones cuando es necesario obtener la inclinación del eje 19 de la base de herramienta hasta /- 90 grados en todas las direcciones. Ahora se ha bajado la cuarta rueda dentada 78 y el tercer eje de palanca 80 para el primer brazo de herramienta 26 apunta hacia abajo. El objeto 82a con líneas discontinuas ilustra la parte de la plataforma de soporte 17a que sostiene el undécimo cojinete 40 y el decimoquinto cojinete 81 y el tercer eje de palanca 80 gira fuera de la parte de la plataforma 82a. De esta forma, la transmisión de engranajes 78-77 no interferirá cuando el eje 19 de la base de herramienta gire alrededor del primer eje de engranajes 74. Otro cambio con respecto a las figuras anteriores es que se ha adelgazado la estructura de cardán con una tercera viga 93 y una cuarta viga 94 que sujetan el noveno cojinete 47 y un decimoctavo cojinete 180 y una quinta viga 92 que sujeta el decimotercer cojinete 62. No se ve en la figura otro cojinete (detrás de la primera rueda dentada 76) para el primer eje de entrada 60, montado en el tercer eje de junta 42. La primera rueda dentada 76 está montada rígidamente en el primer eje de entrada 60 y la segunda rueda dentada 75 está montada en el primer eje de engranaje 74 como también el eje 19 de la base de herramienta. Otra diferencia con respecto a las figuras anteriores es que el tercer eje de junta 42 atraviesa ahora todo el cardán y por tanto está montado en el undécimo cojinete 40 y el duodécimo cojinete 41, que a su vez están integrados en un primer hastial 82a y un segundo hastial 82b de la plataforma de soporte 17a (también denominados partes en forma de U de la plataforma de soporte 17a). Un primer eje de palanca 51 está montado de tal manera que no colisionará con la plataforma de soporte 17a cuando el eje 19 de la base de herramienta se gira /- 90 grados alrededor del tercer eje de junta 42. Se obtiene un montaje aún mejor del primer eje de palanca 51 si el primer eje de entrada 60 se extiende al otro lado del tercer eje de junta 42, lo que permite montar el primer eje de palanca 51 en ese lado del tercer eje de junta 42. De esa manera, el primer eje de palanca 51 puede acercarse al tercer eje de junta 42 cuando no necesita estar fuera de la primera rueda dentada 76. Por tanto, en las Figuras 8-13, la escuadra se forma por un conjunto de soporte conectado de forma pivotante a la plataforma de soporte 17a a través de dos ejes 42, 43 para pivotar alrededor de un primer eje de giro (eje Xp en el caso mostrado en la figura, pero podría ser cualquier eje en el plano Xp/Yp). Las ruedas dentadas están conectadas de forma pivotante al conjunto de soporte a través de un primer eje de entrada 60 para pivotar alrededor de un segundo eje de giro (eje Yp en el caso mostrado en la figura), en donde el primer eje de giro es perpendicular al segundo eje de giro.

La Figura 14A ilustra una PKM de acuerdo con otra realización. En esta realización, la plataforma de soporte 17a está soportada por cinco conectores de soporte 8, 9; 10; 12, 13. En comparación con las realizaciones mostradas en las Figuras 1 a 4, el conector de soporte 11 se ha eliminado. Asimismo, la plataforma de soporte 17a está diseñada como una unidad de giro, que puede ser un eje como se muestra en la Figura 14A. La unidad de giro gira en relación con, y pasa a través de, todas las juntas de soporte 8a, 9a, 10a, 12a, 13 a. Las juntas de soporte 8a, 9a, 10a, 12a, 13a se diseñan preferentemente de acuerdo con la Figura 14B. En este caso, cada junta de soporte incluye un cojinete 100c. La plataforma de soporte 17a en forma de unidad de giro, se monta dentro del cojinete 100c de cada junta de soporte. Cada uno de los cinco cojinetes de este tipo tiene entonces la misma línea central de giro coincidente cuando la unidad de giro es un eje o similar. Son posibles otras formas de la unidad de giro siempre que las líneas centrales de cada cojinete sean esencialmente paralelas. Para simplificar el control y la siguiente descripción, a partir de ahora se supone que la unidad de giro es un eje, y el cojinete 100c se denomina cojinete de eje.

En un ejemplo de implementación de juntas de soporte de acuerdo con la Figura 14B, un par de cojinetes de conexión 100a y 100b se montan en el cojinete del eje 100c con el eje de giro común de los cojinetes de conexión 100a y 100b perpendicular (e intersecando) al eje de giro del cojinete del eje 100c. Los montantes 110 y 111 corresponden a los montantes de los cojinetes de conexión 100a y 100b en el anillo de cojinete exterior del cojinete del eje 100c. Los cinco conectores de soporte 8, 9; 10; 12, 13 están montados en los anillos exteriores de los cojinetes de conexión 100a y 100b a través de la primera viga 114 y la segunda y tercera vigas 112 y 113. Por supuesto, estas partes en términos de viga 112-114 pueden formar una parte que es cinemáticamente equivalente y fabricada eficientemente. Si es aceptable algún giro de espacio nulo de cada conector de soporte alrededor de su eje central (para la precisión y el cableado), las juntas de soporte de acuerdo con la Figura 14B pueden consistir en extremos de varilla, lo que da como resultado un menor costo pero también una menor rigidez en la dirección Xb. Con la disposición de acuerdo con la Figura 14B para los cinco conectores, la plataforma de soporte 17b puede girar libremente ya que no hay ningún conector montado en la plataforma de soporte 17b que restrinja su grado de libertad de giro. Este giro libre de la plataforma se puede utilizar para reducir el número de grados de libertad para la junta de eje 24 con un grado de libertad. En los casos de las Figuras 3 y 4 cuando solo el giro del eje 19 de la base de herramienta se realiza alrededor de ejes paralelos a los ejes Xb e Yb del sistema de coordenadas de base, se necesita una junta de eje 24 con solo un grado de libertad, como se ejemplifica en la Figura 14C. En este caso, el tercer cojinete 24a y el cuarto cojinete 24b tienen su eje de giro común perpendicular al eje de giro de la plataforma de soporte 17a. Cabe señalar que incluso si el eje de giro común para los cojinetes 24a, 24b en la Figura 14C se muestra en intersección con el giro de la plataforma de soporte 17a, Eso no es necesario. Por el contrario, al desplazar los cojinetes 24a, 24b radialmente lejos de la plataforma de herramienta 17a, y haciendo que este eje sea hueco, el accionamiento de los movimientos de muñeca o de los movimientos del efector final se puede transmitir más fácilmente a través de la plataforma de soporte 17a a la plataforma de herramienta 17b.

En la Figura 14A, la junta de eje 24 de acuerdo con el diseño de la Figura 14C se ilustra esquemáticamente como un círculo y, para mayor claridad de la figura, montada en el extremo de la plataforma de soporte 17a. Para mayor rigidez, debe montarse en el medio de la plataforma de soporte 17a entre las juntas de soporte 8a, 9a, 10a, 12a, 13a. En la Figura 14A, los conectores de soporte 8, 9; 10; 12, 13 están montados de tal forma que el grado de libertad libre de la plataforma de soporte 17a es un giro paralelo al eje Xb del sistema de coordenadas de base 7b. La estructura de conector se puede montar también para obtener el eje de giro de la plataforma de soporte paralelo al eje Yb o al eje Zb del sistema de coordenadas de base. En los tres casos (giro x, y y z de la plataforma de soporte en forma de eje 17a) los pares de conectores 8-9 y 12-13 deben formar paralelogramos con conectores paralelos por pares de esencialmente la misma longitud. Para cada uno de los tres casos, el paralelogramo está montado en una dirección correspondiente a la dirección de la plataforma de soporte en forma de eje 17a. En esta realización, el primer varillaje de soporte SL1, el segundo varillaje de soporte SL2 y el tercer varillaje de soporte SL3 están configurados para restringir el movimiento de la plataforma de soporte 17a en cinco grados de libertad, GDL. Observe que los varillajes de herramienta (TL) no se han incluido en la Figura 14A, por supuesto, deben estar conectados a la plataforma de herramienta 17b, de acuerdo con cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento. Opcionalmente, la plataforma de soporte 17a en forma del eje de la Figura 14A puede estar provista de una transmisión giratoria. La transmisión giratoria puede entonces comprender un varillaje de herramienta conectado entre un carro y la plataforma de soporte 17a, por ejemplo, a través de un mecanismo de palanca o carga. Es decir, debido al carácter giratorio de la plataforma de soporte en la Figura 14A, un conector de herramienta del varillaje de herramienta puede actuar a través de un mecanismo de palanca o carga en la plataforma de soporte 17a en forma de un eje, dando así más espacio operativo alrededor de la plataforma de herramienta 17b.

Si uno de los conectores de soporte 8, 9, 12 o 13 se elimina en la Figura 14A, dejando solo cuatro conectores de soporte conectados a la plataforma de soporte 17a, la plataforma de soporte 17a dará un grado más de libertad al eje 19 de la base de herramienta, lo que significa que una junta de eje 19 de la base de herramienta de un GDL hará posible el giro de dos GDL de la plataforma de herramienta 17b. El concepto de la Figura 14A con una plataforma de soporte 17a que gira libremente en forma de un eje tiene la ventaja de que el giro es ilimitado. Sin este requisito de giro ilimitado, es posible obtener un grado de libertad de giro libre de la plataforma de soporte 17a mediante un diseño ejemplificado en la Figura 15. Aquí, la plataforma de soporte 17a proporcionará al eje 19 de la base de herramienta un giro alrededor de un eje paralelo al eje Yb del sistema de coordenadas de base 7b. Entonces, la junta de eje 24 necesitará proporcionar un eje de giro paralelo al eje Xb para hacer posible que el eje 19 de la base de herramienta se incline en dos direcciones diferentes. Una junta de eje 24 de este tipo se muestra en la Figura 15B. Los anillos interiores de los cojinetes 24a, 24b están montados en una viga 115, montada a su vez sobre la plataforma de soporte 17a. Los cojinetes 24a, 24b tienen un eje de giro común perpendicular al eje de giro de la plataforma 17a, en este caso, el eje Yb del sistema de coordenadas de base. El eje 19 de la base de herramienta está montado en los anillos exteriores de los cojinetes 24a, 24b como se muestra en la Figura 14C.

La Figura 15A demuestra también la posibilidad de tener dos carros (aquí el segundo carro 5 y el tercer carro 6) en la misma trayectoria (aquí la tercera trayectoria 3), lo que significa que solo se necesitan dos trayectorias. Sin embargo, esto reducirá el espacio de trabajo pero es de interés para objetos de trabajo largos y angostos. De la misma manera que el eje de giro no restringido de la plataforma de soporte 17a puede tener diferentes direcciones en cuanto al concepto de la Figura 14, el eje de giro libre de la plataforma de soporte en la Figura 15 puede diseñarse también para ser paralelo al eje Xb, Yb o Zb del sistema de coordenadas de base.

En las realizaciones de las Figuras 14A y 15A, el primer varillaje de soporte SL1, el segundo varillaje de soporte SL2 y el tercer varillaje de soporte SL3 están configurados para restringir el movimiento de la plataforma de soporte 17a en cinco grados de libertad, GDL.

Por supuesto, es posible eliminar dos conectores y usar solo cuatro conectores para la plataforma de soporte 17a. El resultado sería entonces que una junta de eje 24 con un GDL le daría al eje 19 de la base de herramienta tres GDL para ser controlados por tres conectores de herramienta. Sin embargo, una PKM de este tipo tendrá una rigidez baja y, normalmente, no es de interés para aplicaciones con fuerzas de herramientas y/o pares de herramientas elevados.

La Figura 16 ilustra una configuración de conectores alternativa adicional de la PKM. La PKM comprende seis conectores de soporte que están conectados a la plataforma de soporte 17a para restringir seis GDL. Sin embargo, el tercer varillaje de soporte SL3 comprende ahora tres conectores de soporte 11, 12 y 13, y el segundo varillaje de soporte SL2 comprende solo un varillaje de soporte 10. El primer varillaje de soporte SL1 comprende todavía dos conectores de soporte 8, 9. Los conectores de soporte de un varillaje de soporte son paralelos y tienen la misma longitud. Esta estructura cinemática paralela tiene algunas ventajas con respecto al control de configuración cuando se encuentra en el modo de montaje P2b y con respecto al control del giro de la plataforma. Debe entenderse que cualquiera de las disposiciones de varillajes de herramienta, como se explica en las realizaciones del presente documento, puede usarse en combinación con la PKM en la Figura 16. Por tanto, la PKM de la Figura 16 es, por ejemplo, una alternativa a la PKM ilustrada en la Figura 1.

En la segunda realización del conjunto de transmisión de la junta de eje ilustrado en la Figura 10, el primer conector de herramienta 26 y el segundo conector de herramienta 29 están montados en ejes separados, en concreto, el segundo eje de palanca 52 y el primer eje de palanca 51, respectivamente. En algunos casos, es una ventaja tener los conectores de herramienta 26, 29 más cerca uno del otro y compartir después el mismo eje de palanca. Una disposición de este tipo se muestra en la Figura 18, que ilustra una base de herramienta de acuerdo con una octava realización. Aquí, el primer conector de herramienta 26 y el segundo conector de herramienta 29 están montados en un eje de palanca de control común 209 a través de la primera junta 25 de la base de herramienta y la segunda junta 28 de la base de herramienta, respectivamente, y una barra 210. El primer conector de herramienta 26 y el segundo conector de herramienta 29 están dispuestos en la barra 210 a través de la primera junta 25 de la base de herramienta y la segunda junta 28 de la base de herramienta, respectivamente, y la barra 210 está rígidamente montada entre el eje de palanca de control común 209 y la primera junta 25 de la base de herramienta y la segunda junta 28 de la base de herramienta. El eje de palanca de control 209 está montado en el primer eje de entrada 60 con el noveno cojinete 47 y el décimo cojinete 48 en sus extremos. Estos cojinetes 47, 48 están montados en un soporte formado por una primera viga de escuadra 204, una segunda viga de escuadra 205, una tercera viga de escuadra 206, una cuarta viga de escuadra 207, una quinta viga de escuadra 208a y una sexta viga de escuadra 208b. Las vigas de escuadra están rígidamente montadas juntas y forman un cuerpo rectangular con un orificio pasante en el medio. Un primer eje de junta de engranajes 74 también está montado en la escuadra por medio del decimotercer cojinete 62 y el decimocuarto cojinete 66. El primer eje de entrada 60 y el primer eje de engranaje 74 son paralelos e incluyen una transmisión de engranajes con la primera rueda dentada 76 montada en el primer eje de entrada 60 y la segunda rueda dentada 75 montada en el primer eje de engranaje 74. Para obtener una relación de transmisión mayor a uno, la primera rueda dentada de entrada 76 tiene un diámetro mayor que el de la segunda rueda dentada de salida 75. La plataforma de herramienta 17b está montada en el primer eje de engranaje 74 a través del eje 19 de la base de herramienta. Por tanto, controlando los conectores de herramienta 26, 29 de tal manera que el eje de palanca de control 209 gira alrededor del eje Yp del sistema de coordenadas de la plataforma de soporte, entonces el eje 19 de la base de herramienta girará alrededor del eje central del primer eje de engranaje 74 con un ángulo mayor que el eje de palanca de control 209. Cuando el eje de palanca de control 209 se controla para girar alrededor del eje Xp, toda la escuadra girará alrededor del eje central común de un decimonoveno cojinete 200 y de un primer mecanismo de cojinete 202, que se montan en la escuadra. Por tanto, el uno o más varillajes de herramienta TL1, TL2, TL3 están conectados al primer eje de entrada 60 a través de la junta respectiva 25, 28 de la base de herramienta y uno o más ejes de palanca 209. El decimonoveno cojinete 200 está montado sobre un noveno eje de junta 201, y el primer mecanismo 202 está montado sobre un primer mecanismo de eje 203. El noveno eje de junta 201 y el primer eje 203 del mecanismo están a su vez montados sobre la plataforma de soporte 17a (véase figuras anteriores). Por tanto, la junta de eje 24 incluye aquí el primer cojinete 202 del mecanismo y el decimonoveno cojinete 200. La funcionalidad es, por tanto, que cuando el eje de palanca de control 209 se controla para girar alrededor de los ejes Xp e Yp, la plataforma de herramienta 17b se inclinará con un aumento = 1 alrededor del eje Xp y un aumento > 1 alrededor del eje Yp. ej. El eje Yp es paralelo al eje de giro del primer eje de entrada 60. El eje Xp es perpendicular al eje Yp, y paralelo con un eje de giro común del noveno eje de junta 201 y el primer eje 203 del mecanismo.

La Figura 19 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una séptima realización. La Figura 19 ilustra el mismo concepto que en la Figura 18. La diferencia es que el aumento del giro del eje de palanca de control 209 se realiza ahora alrededor del eje Xp en lugar de alrededor del eje Yp como en la Figura 18. Por tanto, el primer eje de entrada 60 está ahora orientado en la dirección Xp y cuando los conectores de herramienta 26, 29 se controlan para girar el eje de palanca de control 209 alrededor del eje Xp, el eje 19 de la base de herramienta se inclinará con un ángulo mayor que el eje de palanca de control 209. Cuando el eje de palanca de control 209 gira alrededor del eje Yp, el eje 19 de la base de herramienta se inclinará con el mismo ángulo que el eje de palanca de control 209. Por tanto, en las Figuras 18-19, la escuadra se forma por un conjunto de soporte conectado de forma pivotante a la plataforma de soporte 17a a través de dos ejes 201,203 para pivotar alrededor de un primer eje de giro (eje Xp en el caso mostrado en la figura, pero podría ser cualquier eje en el plano Xp/Yp). Las ruedas dentadas están conectadas de forma pivotante al conjunto de soporte a través del primer eje de entrada 60 para pivotar alrededor de un segundo eje de giro (eje Yp en el caso mostrado en la figura), en donde el primer eje de giro es perpendicular al segundo eje de giro.

Las Figuras 18 y 19 ilustran un concepto para obtener la misma ventaja con los montantes de los conectores de herramienta TL que en la Figura 3 con los conectores de herramienta 26, 29 montados cerca uno del otro en un eje de palanca de control común 209 (correspondiente al eje de herramienta en la Figura 3). Por tanto, puede ser posible mantener la rigidez total en el giro alrededor de un primer eje con un rango de /- 50 grados y obtener simultáneamente un gran giro (por ejemplo /-100 grados) alrededor de un segundo eje. Para el segundo eje, la rigidez total se obtiene hasta el eje de entrada del conjunto de engranajes y la única reducción de rigidez es causada por el conjunto de engranajes, que por supuesto también puede ser una carga como en la Figura 9. Estas características se han obtenido mediante las siguientes características, individualmente o en combinación: un eje de palanca de control 209 para el montaje de las juntas 25, 28 de la base de herramienta se ha montado en el primer eje de entrada 60 de un conjunto (engranaje o carga) que aumenta el giro del primer eje de entrada 60; el primer eje de entrada 60 y un primer eje de engranaje 74 están montados con cojinetes 47, 48 en una estructura común, que a su vez se monta en la estructura de soporte con cojinetes 200, 202; el eje de herramienta 19 está montado en el eje de salida. Cuando el eje de palanca de control 209 gira en una primera dirección, el eje de entrada 60 gira con respecto a la estructura común y cuando el eje de palanca gira en una segunda dirección ortogonal a la primera dirección, toda la estructura común girará alrededor de los ejes 201, 202 de la estructura de soporte.

La Figura 20 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una octava realización. Con más detalle, la Figura 20 ilustra una solución para obtener un aumento de la inclinación del eje de palanca de control 209 tanto alrededor del eje Xp como del eje Yp. Por tanto, el eje de palanca de control 209 está montado en un segundo eje de entrada 211 con un centro de giro a lo largo de una línea rayada 247, también conocido como otro eje de giro distal 247. El segundo eje de entrada 211 está montado en un soporte que comprende una séptima viga de escuadra 213 y una octava viga de escuadra 300 por medio de un vigésimo primer cojinete 212. La séptima viga de escuadra 213 y la octava viga de escuadra 300 están rígidamente montadas entre sí y cuando están montadas tienen la forma de una U. La octava viga de escuadra 300 está montada en el decimonoveno cojinete 200 y tiene un eje de giro 219 (también denominado como eje de giro proximal) paralelo a la dirección de Yp. El decimonoveno cojinete 200 está a su vez montado en el noveno eje de junta 201, que se monta sobre la plataforma de soporte 17a (véase figuras anteriores). La séptima viga de escuadra 213 está montada en el primer cojinete 202 del mecanismo, que tiene un eje de giro a lo largo de la línea rayada 219, paralela a la dirección de Yp. El primer cojinete 202 del mecanismo está montado en el primer eje 203 del mecanismo, que está montado sobre la plataforma de soporte 17a. Una primera rueda dentada 216 está montada en el primer eje 203 del mecanismo, pero también se puede montar de otras formas directamente sobre la plataforma de soporte 17a. La séptima viga de escuadra 213 está conectada rígidamente a un primer brazo de soporte 214, en la figura a través del anillo exterior del primer cojinete 202 del mecanismo para simplificar el dibujo. Se realiza la misma simplificación de dibujo para otros cojinetes en la Figura. Un segundo cojinete 215 del mecanismo está montado en el extremo del primer brazo de soporte 214. El eje de giro del segundo cojinete 215 del mecanismo viene dado por la línea rayada 220, denominado eje de giro distal, que es paralela a la línea rayada 219. Un segundo eje 218 del mecanismo está montado en el segundo cojinete 215 del mecanismo y el segundo eje 218 del mecanismo se hace girar mediante la segunda rueda dentada 217, que se acopla por la primera rueda dentada 216. El segundo eje 218 del mecanismo está conectado a una décima viga de escuadra 222, sobre la que se monta otro segundo cojinete 235 del mecanismo con otro eje de giro proximal 246. Otro segundo eje 234 del mecanismo está montado en el otro segundo cojinete 235 del mecanismo y gira con el otro eje de giro proximal 246 por medio de la tercera rueda dentada 233. El eje 19 de la base de herramienta que soporta la plataforma de herramienta 17b está montado en el otro segundo eje 234 del mecanismo. El otro segundo cojinete 235 del mecanismo está conectado a un vigésimo cuarto cojinete 225 por medio de una quinta viga de escuadra 223 y una sexta viga de escuadra 224. El eje de giro del vigésimo cuarto cojinete 225, por tanto, el eje de giro distal, se denota con 220 y el vigésimo cuarto cojinete 225 está montado en un decimocuarto eje de junta 226, que está conectado rígidamente a la octava viga de escuadra 300 a través de una séptima viga de escuadra 227. Las vigas de escuadra o partes de brazo 300, 213, 214, 227 forman juntas una escuadra, y las vigas de escuadra 222, 224 forman juntas otra escuadra.

El segundo eje de entrada 211 está conectado a una junta de cardán 228, que a su vez está conectada a un decimoquinto eje de junta 230, que está montado en el vigésimo quinto cojinete 231 con el otro eje de giro proximal 246. El vigésimo quinto cojinete 231 está montado entre la quinta viga de escuadra 223 y la sexta viga de escuadra 224. Un vigésimo sexto cojinete 229a y un vigésimo séptimo cojinete 229b están montados en un anillo interior de una cuarta rueda dentada 232 y el decimoquinto eje de junta 230 está conectado directamente a la cuarta rueda dentada 232 o al vigésimo sexto cojinete 229a y al vigésimo séptimo rumbo 229b. La cuarta rueda dentada 232 se acopla con la tercera rueda dentada 233.

Ahora, controlar los conectores de herramienta accionados 26 y 29 de tal manera que el eje de palanca de control 209 gira alrededor del eje Xp, el segundo eje de entrada 211 girará y, por tanto, también la cuarta rueda dentada 232 a través de la junta de cardán 228. El eje de giro de la cuarta rueda dentada 232 está controlado por el decimoquinto eje de junta 230. La cuarta rueda dentada 232 hará que la tercera rueda dentada 233 gire y, por lo tanto, cambiará el ángulo de inclinación del eje 19 de la base de herramienta. Puesto que la cuarta rueda dentada de entrada 232 tiene un diámetro mayor que el de la tercera rueda dentada de salida 233, el ángulo de inclinación inducido del eje 19 de la base de herramienta será mayor que el ángulo de inclinación controlado del eje de palanca de control 209.

Ahora, suponga que el eje de palanca de control 209 está controlado para girar alrededor de un eje paralelo al eje Yp. Después la escuadra formada por la séptima viga escuadra 213 y las partes 214, 300, 227 girará alrededor del eje proximal de giro 219 por medio del decimonoveno cojinete 200 y el primer mecanismo cojinete 202. Si, por ejemplo, el giro se realiza de tal manera que el segundo cojinete 215 del mecanismo se mueve en la dirección Zp negativa (hacia abajo en la Figura), entonces la segunda rueda dentada 217 girará en el sentido horario alrededor del eje Yp y el otro segundo cojinete 235 del mecanismo y el vigésimo quinto cojinete 231 se moverán más en la dirección Zp negativa. El resultado será así que el otro segundo eje 234 del mecanismo y el decimoquinto eje de junta 230 giran alrededor del eje de giro distal 220 haciendo que la cuarta rueda dentada 232 y la tercera rueda dentada 232 giren alrededor del eje de giro distal 220. Sin embargo, debido a la junta de cardán 228, el segundo eje de entrada 211 puede aún girar la cuarta rueda dentada 232 alrededor del decimoquinto eje de junta 230. Puesto que el otro segundo eje 234 del mecanismo gira alrededor del eje de giro distal 220, el eje 19 de la base de herramienta y la plataforma de herramienta 17b girarán también alrededor del eje de giro distal 220. En relación con la plataforma de soporte 17a, sin embargo, el eje 19 de la base de herramienta girará con la suma del giro del eje de palanca de control 209 alrededor del eje de giro proximal 219 y el otro segundo eje 234 del mecanismo alrededor del eje de giro distal 220.

Por tanto, la Figura 20 ilustra una solución cinemática paralela, que hace posible conectar ambas juntas 25, 28 de la base de herramienta al eje común de la palanca de control 209. La funcionalidad se obtiene basándose en las características antes mencionadas de tener un eje de palanca de control 209 para el montaje de las juntas 25 y 28 de la base de herramienta montadas en un segundo eje de entrada 211 de un conjunto (engranaje o carga) que aumenta el giro del segundo eje de entrada 211. El segundo eje de entrada 211 y un eje de salida 234 están montados con cojinetes 231, 235 en una estructura común 227, 223, 224, que a su vez se monta en una estructura de soporte 213, 214, 221, 227, 223, 224 con cojinetes 200, 202. El eje de herramienta 19 está montado en el segundo eje 234 del mecanismo. Para obtener una amplificación paralela de 2 GDL, la estructura de soporte se divide en dos estructuras de soporte, conectadas con al menos un cojinete (215). Una primera estructura de soporte 213, 214, 221, 227 está montada sobre la plataforma de soporte 17a con cojinetes 200, 202. La segunda estructura de soporte está montada sobre la primera estructura de soporte con los cojinetes 215, 225. La segunda estructura de soporte se inclina con respecto a la primera estructura de soporte por medio de una transmisión (engranaje o conector), donde la entrada a la transmisión (primer eje 203 del mecanismo con primera rueda dentada 216 en la figura) está fijamente montada sobre la plataforma de soporte 17a. Asimismo, el segundo eje de entrada 211 está conectado a la segunda estructura de soporte a través de una transmisión que puede transferir un giro en ángulo a la plataforma de herramienta 17b, por ejemplo, una junta de cardán o una disposición de conector.

La Figura 21 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una novena realización. La Figura 21 muestra la posibilidad de reemplazar los engranajes en las figuras anteriores con transmisiones de conector simple que se explicarán más en relación con las siguientes figuras, especialmente la Figura 24. Si el eje de palanca de control 209 está controlado para girar alrededor de un eje paralelo al eje Yp, las vigas de escuadra 300, 213 y el primer brazo de soporte 214 girarán alrededor del eje de giro proximal 219 definido por el decimonoveno cojinete 200 y el primer mecanismo de cojinete 202. El noveno eje de junta 201 del decimonoveno cojinete 200 está montado en la plataforma de soporte 17a y el primer eje 203 del mecanismo del primer mecanismo de cojinete 202 se monta también en la plataforma de soporte 17a. Un primer conector 238 del mecanismo está conectado rígidamente a la plataforma de soporte 17a a través de un primer cojinete de engranajes 237. En la figura, el primer cojinete de engranajes 237 está montado en un primer brazo de palanca 236 del mecanismo, que está montado en el primer eje 203 del mecanismo, que está montado sobre la plataforma de soporte 17a. En el otro extremo, el conector 238 del primer mecanismo está montado a través de un segundo cojinete de engranajes 240 en un segundo brazo de palanca 239 del mecanismo. El primer brazo de palanca 239 del mecanismo está montado en el segundo eje 218 del mecanismo, que está montado en el segundo cojinete 215 del mecanismo. La décima viga de escuadra 222 está montada en el segundo eje 218 del mecanismo. Ahora, suponga que el primer brazo de soporte 214 que conecta el primer cojinete 202 del mecanismo con el segundo cojinete 215 del mecanismo gira alrededor del eje de giro proximal 219 de tal forma que el segundo cojinete 215 del mecanismo se mueve hacia arriba en la figura. Después, el primer conector 238 del mecanismo obligará a la décima viga de escuadra 222 a moverse hacia arriba al girar alrededor del eje de giro distal 220. En relación con la plataforma de soporte 17a, la décima viga de escuadra 222 girará la suma de los giros alrededor de los ejes de giro 219 y 220. Puesto que la décima viga de escuadra 222 está conectada a la plataforma de herramienta 17b a través de otro mecanismo que comprende otro primer cojinete 248 del mecanismo, un decimosexto eje de junta 249, un cuarto eje 250, el otro segundo cojinete 235 del mecanismo, el otro segundo eje 234 del mecanismo (en paralelo con otro primer conector 243 del mecanismo), y el eje 19 de la base de herramienta, la plataforma de herramienta 17b girará como la suma del giro del eje de palanca de control 209 y el giro del segundo eje 218 del mecanismo. Si, por ejemplo, el eje de palanca de control 209 se gira 50 grados y la disposición de conectores 236 -239 está diseñada para proporcionar 50 grados adicionales de giro, la plataforma de herramienta 17b puede inclinarse 100 grados alrededor de un eje paralelo al eje Yp.

Ahora, si los varillajes de herramienta 26, 29 se controlan para girar el eje de palanca de control 209 alrededor del eje Xp, el segundo eje de entrada 211 girará el decimosexto eje de junta 249 a través de la junta de cardán 228. Cuando se gira el decimosexto eje de junta 249, el cuarto eje 250 oscilará y, debido al otro conector 243 del primer mecanismo, el otro eje 234 del segundo mecanismo girará alrededor del otro eje de giro distal 247. Sin embargo, el otro segundo eje 234 del mecanismo girará también alrededor del otro eje de giro proximal 246 y en total el eje 19 de la base de herramienta y la plataforma de herramienta 17b girarán con la suma del giro del decimosexto eje de junta 249 con respecto a la plataforma de soporte 17a y el giro de otro segundo eje 234 del mecanismo con respecto al cuarto eje 250. El otro primer conector 243 del mecanismo está montado en un lado sobre un quinto eje 241 a través de un trigésimo primer cojinete 242. El quinto eje 241 está montado rígidamente en la décima viga de escuadra 222, en la figura a través del anillo exterior del otro primer cojinete 248 del mecanismo. Por otro lado, el otro primer mecanismo de conector 243 está montado en el sexto eje 245 a través de un trigésimo segundo cojinete 244. El sexto eje 245 está montado en el otro segundo eje 234 del mecanismo, que se monta en el otro segundo cojinete 235 del mecanismo. Por tanto, girar el cuarto eje 250, por ejemplo, hacia abajo, girará el otro segundo eje 234 del mecanismo alrededor del otro eje de giro distal 247 (que es paralelo al eje Xp) en la misma dirección que el decimosexto eje de junta 249.

Por tanto, la Figura 21 tiene la misma estructura básica que la Figura 20, pero aquí las ruedas dentadas han sido reemplazadas por los conectores 238, 243. Las características importantes son que estos conectores están montados con palancas 236/239 y 241/245 que están en diferentes direcciones con respecto a los conectores. Esto significa que las juntas 237 y 240 están en lados opuestos de un plano definido por los centros de giro de los cojinetes 202 y 215 y que las juntas 242 y 244 están en lados opuestos de un plano definido por los centros de giro de los cojinetes 248 y 235. La palanca de entrada está fijamente montada en la estructura anterior, es decir, la plataforma de soporte 17a para el primer brazo de palanca 236 del mecanismo y la segunda estructura de soporte (aquí décima viga de escuadra 222) para el segundo brazo de palanca 241 del mecanismo. La funcionalidad que se obtiene con esto es que el giro del eje de herramienta 19 alrededor de los ejes 219 y 220 será la suma de los giros de la estructura anterior y de la estructura siguiente. De la misma manera, el giro del eje de herramienta 19 alrededor de los ejes 246 y 247 es la suma de los giros del eje 211 y del eje 234. El giro de la estructura anterior 213, 222 es el giro del eje de palanca de control 209 alrededor del eje 219 y el giro del eje 211 es el giro del eje de palanca de control 209 alrededor del eje 246.

La Figura 22 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una décima realización. La Figura 22 muestra la misma estructura básica que en la Figura 21, con la diferencia de que se ha sustituido la junta de cardán 228 por una transmisión de conectores. Por tanto, el giro del segundo eje de entrada 211 moverá un conector conectado al mismo 253 hacia arriba o hacia abajo y, por lo tanto, girará el cuarto eje 250 alrededor del otro eje de giro proximal 246. El conector 253 tiene una junta en cada extremo con una junta superior 254 montada en un cuarto eje de palanca 255 y una junta inferior 252 montada en una viga 251. La viga 251 está montada en el cuarto eje 250 (en la figura a través del anillo exterior del trigésimo segundo cojinete 244). Por lo general, en las Figuras 20-23, la escuadra se forma por un conjunto de soporte conectado de forma pivotante a la plataforma de soporte 17a a través de dos ejes 201, 203 para pivotar alrededor de un primer eje de giro, aquí un eje de giro proximal 219 (paralelo al eje Yp en el caso mostrado en la figura). La transmisión de conectores está conectada de forma pivotante al conjunto de escuadras a través de un segundo eje de entrada 211 para pivotar alrededor de un segundo eje de giro, aquí otro eje de giro proximal 246 (paralelo al eje Xp en el caso que se muestra en la Figura), en donde el primer eje de giro es perpendicular al segundo eje de giro.

La Figura 23a ilustra una base de herramienta 140 de acuerdo con una undécima realización. La Figura 23a ilustra la posibilidad de conectar dos módulos del tipo ilustrado en la Figura 24 en paralelo. Por tanto, un conector 268 del mecanismo y otro conector del mecanismo 279 en la Figura 23a tienen la misma función que el primer conector 238 del mecanismo en la Figura 24. Un trigésimo tercer cojinete 262a y un trigésimo cuarto cojinete 262b de una junta de cardán transversal 261 de una junta de cardán están conectados a la plataforma de soporte 17a (o en el caso general a un brazo robótico). La disposición de junta cardán con los pares de cojinetes 262 a,b y 263a,b se utiliza para obtener una gran rigidez. Sin embargo, por supuesto, es posible utilizar solo dos cojinetes para obtener los ejes de giro 276b y 281b. El trigésimo tercer cojinete 262a y el trigésimo cuarto cojinete 262b pueden denominarse también primeros cojinetes del mecanismo. El trigésimo tercer cojinete 262a y el trigésimo cuarto cojinete 262b están incluidos aquí en la junta de eje 24. El conector 268 del mecanismo está conectado a un eje 260 a través de una primera junta de engranajes 267, el brazo 266 y el anillo exterior del trigésimo cuarto cojinete 262b. Esto corresponde al primer conector 238 del mecanismo, el primer cojinete de engranajes 237 y el primer brazo de palanca 236 del mecanismo en la Figura 24. El otro extremo del conector 268 del mecanismo está conectado a la combinación de conectores 270 - 271 (compárese con el segundo brazo de palanca 239 del mecanismo en la Figura 23a y la Figura 23b) a través de la segunda junta de engranajes 269 (compárese con el segundo cojinete de engranajes 240 en la Figura 23a y Figura 23b). Accionando los conectores de herramienta 26 y 29 para girar un primer brazo de soporte 264 (a través del eje de palanca de control 209, un vigésimo octavo cojinete 263a y el vigésimo noveno cojinete 263b y la cruz de cardán) alrededor de un primer eje de giro proximal 281b (definido por el trigésimo tercer cojinete 262a y el trigésimo cuarto cojinete 262b) girarán la plataforma de herramienta 17b y la eje 19 de la base de herramienta alrededor del primer eje de giro proximal 281b. Simultáneamente, el conector 268 del mecanismo girará un primer eje distal 272 a través de la combinación de conectores 270 - 271 y, por lo tanto, girará el eje 19 de la base de herramienta y la plataforma de herramienta 17b también alrededor de un primer eje de giro distal 281a. Por tanto, el eje 19 de la base de herramienta con la plataforma de herramienta 17b girará como la suma de los giros alrededor de los ejes de giro 281a y 281b. Para obtener un grado más de libertad, un decimoctavo eje de junta 265, que es un alargamiento de uno de los ejes transversales de la junta cardan 261, se usa para montar un brazo 277.

El otro conector 279 del mecanismo tiene otra primera junta de engranajes 278 y otra segunda junta de engranajes 280 en cada extremo, respectivamente, la otra primera junta de engranajes 278 está conectada al brazo 277 y la otra segunda junta de engranajes 280 a un brazo 281. Otro brazo 282 está montado en un segundo eje distal 274, que se monta sobre el primer brazo de soporte 264 por medio de otro segundo cojinete 275 del mecanismo. La plataforma de herramienta 17b está conectada al segundo eje distal 274 a través del eje 19 de la base de herramienta, un vigésimo eje de junta 271 y un trigésimo sexto cojinete 273. Ahora, si los conectores de herramienta 26, 29 se controlan para girar el primer brazo de soporte 264 alrededor del segundo eje de giro proximal 276b, la plataforma de herramienta 17b girará alrededor de un segundo eje de giro distal 276a y del segundo eje de giro proximal 276b y los giros se suman. Esta estructura es más útil en aplicaciones donde los giros se realizan por separado en los dos grados de libertad. Dicho de otra forma, la junta de eje 24 define un primer eje de giro proximal 281b y un segundo eje de giro proximal 276b que es perpendicular al primer eje de giro proximal 281b. La base de herramienta 140 comprende además un primer eje distal 272 que define un primer eje de giro distal 281a. La base de herramienta 140 comprende también un segundo eje distal 274 que define un segundo eje de giro distal 276a que es perpendicular al primer eje de giro distal 281a. El eje 19 de la base de herramienta está dispuesto para girar con el movimiento del primer eje distal 272 alrededor del primer eje de giro distal 281a y con el movimiento del segundo eje distal 274 alrededor del segundo eje de giro distal 276a. La base de herramienta 140 comprende además el primer brazo de soporte 264 que conecta de forma pivotante la junta de eje 24 con el primer eje distal 272 y el segundo eje distal 274. La base de herramienta 140 comprende también un primer varillaje de engranajes 266, 267, 268, 269, 270 conectado entre la junta de eje 24 y el primer eje distal 272 dispuesto para transferir el giro del primer brazo de soporte 264 alrededor del primer eje de giro proximal 281b para un movimiento de giro correspondientemente aumentado del eje 19 de la base de herramienta alrededor del primer eje de giro distal 281a. La base de herramienta 140 comprende además un segundo varillaje de engranajes 277, 278, 279, 280, 281 conectado entre la junta de eje 24 y el segundo eje distal 274 dispuesto para transferir el giro del primer brazo de soporte 264 alrededor del segundo eje de giro proximal 276b para un movimiento de giro correspondientemente aumentado del eje 19 de la base de herramienta alrededor del segundo eje de giro distal 276a. Por tanto, Se logra un mayor movimiento de giro en dos GDL.

Como se ilustra en la Figura 23a, cada uno del primer varillaje de engranajes 266, 267, 268, 269 y del segundo varillaje de engranajes 277, 278, 279, 280, 281 comprende un par de una primera junta de engranajes 267, 278 y una segunda junta de engranajes 269, 280, un conector 268, 279 del mecanismo y una palanca 270, 281 del mecanismo. El conector 268, 279 del mecanismo está conectado en cada extremo a una de la primera junta de engranajes 267, 278 y de la segunda junta de engranajes 269, 280. La primera junta de engranajes 267, 278 está conectada a la junta de eje 24 a una distancia del primer eje de giro proximal 281b. La segunda junta de engranajes 269, 280 está conectada al primer eje distal 272 o al segundo eje distal 274 a través de la palanca del mecanismo 270, 281. La primera junta de engranajes 267, 278 y la segunda junta de engranajes 269, 280 de cada par están dispuestas en lados diferentes de un plano definido por el primer eje de giro distal 281a y el primer eje de giro proximal 281b, o un plano definido por el segundo eje de giro distal 276a y el segundo eje de giro proximal 276b, respectivamente. Dicho de otra forma, si la primera junta de engranajes 267 está dispuesta en un primer lado del plano definido por el primer eje de giro distal 281a y el primer eje de giro proximal 281b, la segunda junta de engranajes 269 está dispuesta en el otro lado del plano. Si la otra primera junta de engranajes 278 está dispuesta en un primer lado de un plano definido por el segundo eje de giro distal 276a y el segundo eje de giro proximal 276b, la otra segunda junta de engranajes 280 está dispuesta en el otro lado del mismo plano. El mecanismo de engranajes 500 en la Figura 23a puede complementarse con una o más de las realizaciones de los mecanismos de engranajes que se ilustran en las Figuras 24-30, y eso se explicará en el próximo texto.

La Figura 23b muestra una versión alternativa de la Figura 23a, donde las juntas de engranajes 267 y 278 se han movido para montarse en posiciones en los ejes de giro 276b y 281b, respectivamente. De esta forma se reducirá el acoplamiento entre los giros alrededor de los ejes de giro 276b y 281b. La figura muestra también la posibilidad de montar el eje de palanca de control 209 en uno de los cojinetes 263a y 263b, lo que evitará colisiones entre el eje de palanca de control 209 y los conectores 268 del mecanismo y 279. La cruz de junta de cardán 261 está aquí montada a 90 grados con respecto a la plataforma de soporte 17a, lo que significa que el giro de la plataforma de herramienta 17b tendrá un desplazamiento de 90 grados con respecto al diseño de la Figura 23a. Para mayor claridad de la figura, los conectores de herramienta 26 y 29 no se han ilustrado en la Figura 23b pero, por supuesto, se incluyen para controlar el movimiento de la plataforma de herramienta 17b.

La Figura 24 ilustra una base de herramienta 140 de acuerdo con una duodécima realización. En más detalle, La Figura 24 ilustra un módulo básico, que comprende un conjunto de transmisión de la junta de eje con un mecanismo de engranajes 500, utilizado para obtener el aumento del giro del eje de palanca de control 209 en las realizaciones ilustradas en las Figuras 21 a 23, en aislamiento. En algunas realizaciones, el mecanismo de engranajes 500 reemplaza el mecanismo de engranajes usado anteriormente que incluye las ruedas dentadas 216, 217 en las Figuras 18-20. Debe entenderse que el primer eje 203 del mecanismo está fijado a la plataforma de soporte 17a como se ha explicado anteriormente, u otro sistema mecánico anterior. El primer brazo de soporte 214 está configurado para girar alrededor del primer eje 203 del mecanismo por medio del primer cojinete 202 del mecanismo. En el otro extremo el primer brazo de soporte 214 tiene el segundo cojinete 215 del mecanismo, en el que se monta el segundo eje 218 del mecanismo. En el primer eje 203 del mecanismo, un primer brazo de palanca 236 del mecanismo está montado y un segundo brazo de palanca del mecanismo correspondiente 239 está montado en el segundo eje del mecanismo 218. Entre el primer y segundo brazos de palanca 236, 239 del mecanismo, se monta un primer conector 238 del mecanismo con el primer cojinete de engranajes 237 y el segundo cojinete de engranajes 240. El primer y segundo brazos de palanca 236, 239 del mecanismo están montados en diferentes direcciones en relación con el primer conector 238 del mecanismo.

Girar el primer brazo de soporte 214 hará girar el segundo eje 218 del mecanismo con un ángulo mayor que el que gira el primer brazo de soporte 214. Por tanto, dicho de otra forma, el mecanismo de engranajes 500 comprende el primer brazo de soporte 214, el primer cojinete 202 del mecanismo y el segundo cojinete 215 del mecanismo conectados por el primer brazo de soporte 214. El primer eje 203 del mecanismo define un eje de giro proximal 219. El primer cojinete 202 del mecanismo está montado en el primer eje 203 del mecanismo. El primer eje 203 del mecanismo está conectado rígidamente a la plataforma de soporte 17a. El segundo eje 218 del mecanismo define un eje de giro distal 220. El segundo cojinete 215 del mecanismo está montado en el segundo eje 218 del mecanismo. Un conector de engranajes conecta el primer eje 203 del mecanismo al segundo eje 218 del mecanismo. El varillaje de engranajes comprende una primera junta de engranajes, aquí un primer cojinete de engranajes 237, una segunda junta de engranajes, aquí un segundo cojinete de engranajes 240 y un conector 238 del mecanismo. El conector 238 del mecanismo está conectado a la plataforma de soporte 17a a través del primer cojinete de engranajes 237 y está conectado al segundo eje 218 del mecanismo a través del segundo cojinete de engranajes 240. El primer cojinete de engranajes 237 y el segundo cojinete de engranajes 240 están dispuestos en diferentes lados de un plano definido por el eje de giro proximal 219 y el eje de giro distal 220. El mecanismo de engranajes 500 está dispuesto para transferir el giro del primer brazo de soporte 214 alrededor del eje de giro proximal 219 a un movimiento de giro correspondientemente mayor alrededor del eje de giro distal 220 en la misma dirección que el primer brazo de soporte 214, del eje (19) de la base de herramienta.

Además de usar un solo módulo del tipo que se muestra en la Figura 24, se pueden conectar dos o tres de estos módulos para obtener una muñeca con 2 o 3 grados de libertad. Se pueden orientar en diferentes direcciones en relación a una plataforma de soporte, un brazo robótico o un sistema de brazo robótico. Por tanto, el eje de giro proximal 219 puede ser paralelo con cualquier del eje Xp, Yp o Zp. Para aumentar aún más el aumento de giro, se pueden conectar dos o más de los módulos en serie y después con el eje de giro proximal 219 paralelo para los dos módulos. El primer brazo de palanca 236 del mecanismo del segundo módulo está montado en el primer brazo de soporte 214 del primer módulo. En este caso, el segundo módulo también se puede montar en la dirección opuesta al primer módulo. Sin embargo, entonces es necesario que el primer brazo de palanca 236 del mecanismo y el segundo brazo de palanca 239 del mecanismo del primer módulo estén montados para estar en el mismo lado del primer conector 238 del mecanismo. Otra forma de aumentar la capacidad de giro es hacer un sistema de conector más elaborado reemplazando el primer conector 238 del mecanismo con un sistema de conectores como, por ejemplo, un mecanismo de carga.

La Figura 25 ilustra una base de herramienta 140 de acuerdo con una decimotercera realización. La Figura 25 ilustra otra forma de aumentar el aumento de giro de un módulo del tipo que se muestra en la Figura 24. Aquí un árbol del eje intermedio, denominado tercer eje 402 del mecanismo, se ha colocado entre el primer eje 203 del mecanismo y el segundo eje 218 del mecanismo. El tercer eje 402 del mecanismo está montado en un tercer cojinete 403 del mecanismo, que está montado en el primer brazo de soporte 214. Entre el nuevo tercer cojinete 403 del mecanismo y el segundo cojinete 215 del mecanismo se monta un nuevo segundo brazo de soporte 214b. El primer brazo de soporte 214 se complementa así con un segundo brazo de soporte 214b. De hecho, el primer brazo de soporte 214 y el segundo brazo de soporte 214b forman un brazo de soporte común con tres cojinetes 202, 403 y 215. Como anteriormente, el primer eje 203 del mecanismo está montado en la plataforma de soporte o en un brazo robótico y lo mismo con el primer cojinete de engranajes 237, que en la figura se monta sobre un primer brazo de palanca 236 del mecanismo, que se supone que debe montarse directamente en la plataforma de soporte 17a o en un brazo robótico. Un brazo de palanca 401 ahora está montado en el tercer eje 402 del mecanismo, que por tanto girará cuando el primer brazo de soporte 214 más el segundo brazo de soporte 214b giren alrededor del primer eje del mecanismo fijo 203. Un brazo de palanca con las vigas 406 y 407 se montan en el tercer eje 402 del mecanismo (preferiblemente, 401+406+407 es una estructura mecánica común). Un primer cojinete de conector 408 está montado en la parte de brazo de palanca 407 y está conectado al segundo brazo de palanca 239 del mecanismo a través de un conector 409 y un cojinete 283. Ahora, al girar los brazos 214+214b alrededor del eje de giro proximal 219, por ejemplo, en sentido horario, el tercer eje 402 del mecanismo girará en sentido horario alrededor de un tercer eje de giro distal 404, lo que significa que el tercer eje 402 del mecanismo girará en relación con el primer eje fijo 203 del mecanismo como la suma del giro de los brazos 214 214b alrededor del primer eje fijo 203 del mecanismo y el giro del tercer eje 402 del mecanismo alrededor de los brazos 214 214b. Ahora, la disposición de conectores formada por los componentes 406, 407, 408, 409, 283 y 239 forman una disposición de carga, lo que amplifica el giro del tercer eje 402 del mecanismo en relación con los brazos 214 214b. Por tanto, el giro del segundo eje 218 del mecanismo, también conocido como eje de salida, en relación con el primer eje fijo 203 del mecanismo será la suma del giro de los brazos 214 214b alrededor del primer eje fijo 203 del mecanismo y el giro aumentado de la carga del tercer eje 402 del mecanismo alrededor de los brazos 214 214b. Con un giro de los brazos 214 214b de /-50 grados será posible entonces obtener un giro del eje de salida de hasta /-140 grados. Dicho de otra forma, el mecanismo de engranajes 500 incluye un tercer eje 402 del mecanismo que define otro eje de giro distal 404, y un tercer cojinete 403 del mecanismo. El tercer eje 402 del mecanismo está conectado a través del tercer cojinete 403 del mecanismo al primer brazo de soporte 214. El primer brazo de soporte 214 se complementa con un segundo brazo de soporte 214b. El tercer cojinete 403 del mecanismo está montado en el primer brazo de soporte 214 y el segundo cojinete 215 del mecanismo está montado en el segundo brazo de soporte 214b. El segundo brazo de soporte 214b está montado en el primer brazo de soporte 214. Los conectores 238, 406, 407, 409, 239 conectan el primer brazo de soporte 214 a través del tercer cojinete 403 del mecanismo y el tercer eje 402 del mecanismo, con el segundo eje 218 del mecanismo. El primer brazo de soporte 214 y el segundo brazo de soporte 214b están montados rígidamente entre sí.

La Figura 26 ilustra una base de herramienta 140 de acuerdo con una decimocuarta realización. La Figura 26 ilustra la posibilidad de convertir el tercer eje 402 del mecanismo en un eje de salida en lugar del segundo eje 218 del mecanismo como en la Figura 25. Por tanto, el varillaje de carga 406 - 401 está ahora trabajando en la dirección del segundo eje 218 del mecanismo al tercer eje 402 del mecanismo. Esto implica también que el primer conector 238 del mecanismo conecta ahora la plataforma de soporte 17a o el brazo del robot con el segundo eje 218 del mecanismo en lugar del tercer eje 402 del mecanismo como en la Figura 25. La ventaja con la disposición en la Figura 26 es que el tercer eje 402 del mecanismo estará más cerca del primer eje 203 del mecanismo, reduciendo la inercia alrededor del primer eje 203 del mecanismo con respecto a las herramientas conectadas al eje de salida. Asimismo, la estructura será más corta ya que el segundo brazo de palanca 239 del mecanismo no apunta hacia fuera de los brazos 214 214b. El segundo cojinete del mecanismo se indica aquí como 400. Si el primer cojinete de engranajes 237 se monta por encima del primer eje 203 del mecanismo, el segundo cojinete 400 del mecanismo se monta para estar debajo del eje 218 del segundo mecanismo. Por supuesto, la relación opuesta también es válida.

La Figura 27 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una decimoquinta realización. La realización de la Figura 27 ilustra que es posible reducir aún más la longitud de la estructura mecánica y la inercia con respecto a la herramienta mediante la disposición de la Figura 27, en la que coinciden los ejes de giro 219 y 404. En comparación con la Figura 26, el segundo brazo de soporte 214b se eliminó y el segundo eje 218 del mecanismo se movió al lugar donde se encontraba el tercer eje 402 del mecanismo en la Figura 26. Por tanto, el segundo eje 218 del mecanismo está montado en el primer brazo de soporte 214 a través del segundo cojinete 215 del mecanismo y gira por medio del primer mecanismo de conexión 238 cuando el primer brazo de soporte 214 gira alrededor del primer eje fijo 203 del mecanismo. Cuando el segundo eje 218 del mecanismo gira, el conector 409 girará el tercer eje del mecanismo de salida 402 de la misma manera que en la Figura 26. El tercer eje 402 del mecanismo gira en el tercer cojinete 403 del mecanismo siendo su centro de giro el tercer eje de giro 404, que coincide con el eje proximal de giro 219 del primer cojinete 202 del mecanismo. El tercer cojinete 403 del mecanismo está montado en el primer brazo de soporte 214 con un segundo brazo de soporte 214b, aquí una interfaz mecánica, dispuesta en el primer brazo de soporte 214. Si el primer cojinete de engranajes 237 se monta debajo del primer eje 203 del mecanismo, el segundo cojinete de engranajes 400 se monta sobre el segundo eje 218 del mecanismo. Por supuesto, la relación opuesta también es válida. En más detalle, el mecanismo de engranajes 500 en la Figura 27 incluye un tercer eje 402 del mecanismo que define otro eje de giro distal 404, y un tercer cojinete 403 del mecanismo. El tercer eje 402 del mecanismo está conectado a través del tercer cojinete 403 del mecanismo al primer brazo de soporte 214. El primer brazo de soporte 214 se complementa con un segundo brazo de soporte 214b. El tercer cojinete 403 del mecanismo está montado en el primer brazo de soporte 214 y el segundo cojinete 215 del mecanismo está montado en el segundo brazo de soporte 214b. El segundo brazo de soporte 214b está montado en el primer brazo de soporte 214. Los conectores 238, 406, 407, 409 conectan el primer brazo de soporte 214 a través del tercer cojinete 403 del mecanismo y el tercer eje 402 del mecanismo, con el segundo eje 218 del mecanismo. El primer brazo de soporte 214 y el segundo brazo de soporte 214b están montados rígidamente entre sí.

La amplificación del giro del brazo con respecto al primer eje 203 del mecanismo es la misma para las estructuras de las Figuras 25 - 27. Para aumentar aún más la amplificación del giro, se necesitan más varillajes.

La Figura 28 ilustra una base de herramienta 140 de acuerdo con una decimosexta realización, donde se han añadido más varillajes. La Figura 28 ilustra una realización, donde se han añadido aproximadamente /50 grados dividiendo el brazo de soporte común 214 214b en la Figura 26 en dos brazos, donde un segundo brazo de soporte 405 está conectado al primer brazo de soporte 214 a través del tercer cojinete 403 del mecanismo y el tercer eje 402 del mecanismo. El segundo brazo de soporte 405 se gira por medio del segundo brazo de palanca 239 del mecanismo, conectado al primer cojinete de engranajes fijo 237 a través del primer conector 238 del mecanismo y el primer cojinete de engranajes 237. El segundo eje 218 del mecanismo montado en el segundo brazo de soporte 405 a través del segundo cojinete 215 del mecanismo gira por medio de un segundo brazo de palanca 430, conectado a una viga 426 a través de un segundo conector 428 del mecanismo con un cojinete 427, 429 (un tercer cojinete de engranajes 427 y un cuarto cojinete de engranajes 429) en cada extremo. La viga 426 está montada directamente sobre el primer brazo de soporte 214. El brazo de palanca con la viga 406 está montado en el segundo eje 218 del mecanismo y es parte de la misma estructura de conectores 406, 407, 408, 409, 283, 401 como se muestra en la Figura 26. El brazo de palanca 401 hace girar un cojinete 444 alrededor del tercer eje 402 del mecanismo. En este caso, el eje 19 de la base de herramienta y la plataforma de herramienta 17b estarán conectados al cojinete 444, pero no se describen para facilitar la ilustración. Si el primer brazo de soporte 214 se gira, por ejemplo, en sentido horario alrededor del primer eje fijo 203 del mecanismo, el tercer eje 402 del mecanismo girará también en sentido horario y ambos brazos 214 y 405 se moverán hacia abajo. Cuando el segundo brazo de soporte 405 se mueve hacia abajo en relación con el primer brazo de soporte 214, el conector del segundo mecanismo 428 girará el segundo eje 218 del mecanismo en sentido horario y el conector 409 girará el cojinete 444 en sentido horario. Si el primer cojinete de engranajes 237 se monta por encima del primer eje 203 del mecanismo, el segundo cojinete de engranajes 240 se monta para estar debajo del segundo eje 218 del mecanismo. Si el tercer cojinete de engranajes 427 se monta sobre el tercer eje 402 del mecanismo, el cuarto cojinete de engranajes 429 se monta para estar debajo del segundo eje 218 del mecanismo. Por supuesto, la relación opuesta también es válida. Dicho de otra forma, el mecanismo de engranajes 500 en la Figura 28 incluye el tercer eje 402 del mecanismo que define otro eje de giro distal 404 y un tercer cojinete 403 del mecanismo. El tercer eje 402 del mecanismo está conectado a través del tercer cojinete 403 del mecanismo al primer brazo de soporte 214. El primer brazo de soporte 214 se complementa con un segundo brazo de soporte 405. El tercer cojinete 403 del mecanismo está montado en el primer brazo de soporte 214 y el segundo cojinete 215 del mecanismo está montado en el segundo brazo de soporte 405. El segundo brazo de soporte 405 está montado en el tercer eje 402 del mecanismo. Los conectores 238, 428 conectan el primer brazo de soporte 214 directamente con el segundo eje 218 del mecanismo. El segundo brazo de soporte 405 es aquí móvil (movimiento de giro) con respecto al primer brazo de soporte 214.

La Figura 29 ilustra una base de herramienta 140 de acuerdo con una decimoséptima realización. La Figura 29 ilustra otra forma de aumentar la amplificación del giro introduciendo más conectores. Para explicar la Figura 29, es una ventaja tener en cuenta que la estructura es un desarrollo adicional del mecanismo de engranajes 500 en la Figura 25. Entre el tercer eje 402 del mecanismo y el segundo eje 218 del mecanismo se ha introducido una transmisión de conectores con un quinto brazo de palanca 410 del mecanismo y un sexto brazo de palanca 414 del mecanismo y un conector 412 con un quinto cojinete 411 del mecanismo y un sexto cojinete 413 del mecanismo. El quinto brazo de palanca 410 del mecanismo está montado en el tercer eje 402 del mecanismo y el sexto brazo de palanca 414 del mecanismo está montado en el segundo eje 218 del mecanismo. La transmisión de conectores hará que el segundo eje 218 del mecanismo gire en la misma dirección que el tercer eje 402 del mecanismo. Como en la Figura 25, un brazo de palanca con las dos vigas 406 407 está montado en el tercer eje 402 del mecanismo y este brazo de palanca está conectado a un séptimo brazo de palanca 417 del mecanismo a través del primer cojinete de conector 408, el conector 409 y el cojinete 283. El séptimo brazo de palanca 417 del mecanismo gira alrededor de un cuarto cojinete de conector 416, que está montado en un octavo brazo de palanca 415 del mecanismo, que a su vez está montado en el segundo eje 218 del mecanismo. La salida de la estructura es un cojinete de salida 423, que es girado por un noveno brazo de palanca 422 del mecanismo, conectado al séptimo brazo de palanca 417 del mecanismo a través de un segundo cojinete de conector 421, un conector 420, un tercer cojinete de conector 419 y un décimo brazo de palanca 418 del mecanismo. Ahora, suponga que los brazos de soporte 214 214b giran en sentido horario alrededor del primer eje fijo 203 del mecanismo. Entonces los brazos 214 214b se moverán hacia abajo, tanto el tercer eje 402 del mecanismo como el segundo eje 218 del mecanismo girarán en sentido horario, el brazo de palanca con las vigas 406 407 girará en sentido horario y, debido al conector 409, el séptimo brazo de palanca 417 del mecanismo girará en sentido horario alrededor del cuarto cojinete de conector 416. Al girar el séptimo brazo de palanca 417 del mecanismo en sentido horario, mediante el conector 420, el cojinete de salida 423 girará en sentido horario. Por tanto, el giro del cojinete de salida 423 será la suma de los giros de los brazos 214 214b, el tercer mecanismo eje 402 con aumento, el segundo eje 218 del mecanismo debido al octavo brazo de palanca 415 del mecanismo y el séptimo brazo de palanca 417 del mecanismo con aumento.

Por supuesto, las estructuras mostradas en las Figuras 25 - 29 se pueden combinar de diferentes maneras para obtener una estructura que se ajuste a la aplicación. Aunque existen varias aplicaciones para la amplificación de giro mecánica como en excavadoras o mecanismos de dirección, el objetivo principal de estas estructuras se encuentra en la robótica. Además del uso en la máquina cinemática paralela representada en las Figuras 1-4, las bases de herramientas se pueden usar también para otras máquinas cinemáticas paralelas, robots cinemáticos híbridos, robots cinemáticos en serie o incluso manipuladores CNC y CMM.

La Figura 30 ilustra una base de herramienta de acuerdo con una decimoctava realización. Con más detalle, la Figura 30 ilustra cómo un mecanismo de dos grados de libertad como se muestra en las Figuras 21 y 22 se puede conectar a varillajes de herramienta como se ilustra en las figuras anteriores. El eje de palanca de control común 209 para controlar dos grados de libertad en las Figuras 21 y 22 ha sido reemplazado aquí por dos ejes de palanca separados, por tanto un primer eje de palanca de control 209a y un segundo eje de palanca de control 209b, uno para cada grado de libertad. El primer eje de palanca de control 209a está conectado a un primer conector de control 349a a través de una tercera junta de conexión 350a. El primer conector de control 349a está conectado a la estructura principal del robot. El segundo eje de palanca de control 209b está conectado a un segundo conector de control 360, que tiene una dirección diferente de aproximadamente 90 grados en comparación con el primer conector de control 349a para poder girar el primer eje de palanca de control 209 y el segundo eje de palanca de control 249 alrededor del otro eje de giro proximal 246 del otro primer cojinete 248 del mecanismo. La décima viga de escuadra 222 está doblada de tal manera que el eje central del segundo cojinete 215 del mecanismo, por tanto, el eje de giro distal 220, forma un ángulo recto con el eje central 346 del otro primer cojinete 248 del mecanismo. Para conectar el segundo conector de control 360 a través de un sistema de conectores a un accionador (no mostrado), una conexión de 90 grados 362 - 364 se monta en la plataforma de soporte 17a. Por tanto, el segundo conector de control 360 está conectado a un duodécimo brazo de palanca 362 del mecanismo a través de una cuarta junta de conexión 361 y el giro del duodécimo brazo de palanca 362 del mecanismo está conectado a un decimotercer brazo de palanca 364 del mecanismo en un ángulo recto. Los brazos de palanca 362 y 364 están montados en un cojinete de control 363, que está montado sobre la plataforma de soporte 17a. El decimotercer brazo de palanca 364 del mecanismo está conectado a un tercer conector de control 349b a través de una quinta junta de conexión 365. Para controlar el tercer conector de control 349b puede incluirse un segundo sistema de conectores en un segundo accionador (no mostrado).

Por lo general, las Figuras 21-30 describen diferentes realizaciones de una base de herramienta 140 para aumentar el rango de orientación de un eje 19 de la base de herramienta por medio de un mecanismo de engranajes 500 que comprende conectores. Estas realizaciones de la base de herramienta 140 se pueden configurar para diferentes tipos de manipuladores o robots, tal como la PKM como se explica aquí, u otro tipo de máquina cinemática en serie o paralela. Un mecanismo básico de engranajes 500 se ilustra en la Figura 24. Por tanto, también las bases de herramientas 140 en las Figuras 21-23 incluyen el mecanismo 500, o variantes del mecanismo 500. Estas bases de herramientas 140 comprenden el eje 19 de la base de herramienta, una plataforma de herramienta 17b y el eje 19 de la base de herramienta estando rígidamente conectados, y el mecanismo de engranajes 500. El mecanismo de engranajes 500 comprende un primer brazo de soporte 214; 264. El mecanismo de engranajes 500 comprende además un primer cojinete 202, 262a, 262b del mecanismo y un segundo cojinete 215, 275, 403 del mecanismo conectado por el primer brazo de soporte 214; 264. El mecanismo de engranajes 500 comprende además un primer eje 203; 265 del mecanismo que define un eje de giro proximal 219; 276b. El primer cojinete 202, 262a, 262b del mecanismo está montado en el primer eje 203; 265 del mecanismo. El primer eje 203; 265 del mecanismo está conectado rígidamente a la plataforma de soporte 17a. El mecanismo de engranajes 500 comprende además un segundo eje 218, 402, 274 del mecanismo que define un eje de giro distal 220, 401,404, 276a. El segundo cojinete 215, 275, 403 del mecanismo está montado en el segundo eje 218, 402, 274 del mecanismo. El mecanismo de engranajes 500 comprende además: un varillaje de engranajes que conecta el primer eje 203; 265 del mecanismo al segundo eje 218, 402, 274 del mecanismo. El varillaje de engranajes comprende una primera junta de engranajes 237, 278, una segunda junta de engranajes 240, 280 y un conector 238, 279 del mecanismo. El conector 238, 279 del mecanismo está conectado a la plataforma de soporte 17a a través de la primera junta de engranajes 237, 278 y conectado al segundo eje 218, 402, 234 del mecanismo a través de la segunda junta de engranajes 240, 280. La primera junta de engranajes 237, 278 y la segunda junta de engranajes 240, 280 están dispuestas en diferentes lados de un plano definido por el eje de giro proximal 219, 276b y el eje de giro distal 220, 276a. El mecanismo de engranajes 500 está dispuesto para transferir el giro del primer brazo de soporte 214; 264 alrededor del eje de giro proximal 219, 276b a un movimiento de giro correspondientemente aumentado alrededor del eje de giro distal 220, 276a, 401, 404, 247 en la misma dirección que el primer brazo de soporte 214; 264, del eje 19 de la base de herramienta.

En más detalle, el mecanismo de engranajes 500 en las Figuras 21-22 y 24-30 comprende un primer brazo de soporte 214, un primer cojinete 202 del mecanismo y un segundo cojinete 215 del mecanismo conectados por el primer brazo de soporte 214. El mecanismo de engranajes 500 comprende además un primer eje 203 del mecanismo que define un eje de giro proximal 219. El primer cojinete 202 del mecanismo está montado en el primer eje 203 del mecanismo. El primer eje 203 del mecanismo está dispuesto para conectarse rígidamente a una plataforma de soporte 17a. El mecanismo de engranajes 500 comprende además un segundo eje 218, 402 del mecanismo que define un eje de giro distal 220, 404. El segundo cojinete 215, 403 del mecanismo está montado en el segundo eje 218, 402 del mecanismo. El mecanismo de engranajes 500 comprende además un varillaje de engranajes que conecta el primer eje 203 del mecanismo al segundo eje 218, 402 del mecanismo. El varillaje de engranajes comprende: un primer cojinete de engranajes 237, un segundo cojinete de engranajes 240 y un primer conector 238 del mecanismo. El primer conector 238 del mecanismo está dispuesto para conectarse a una plataforma de soporte 17a a través del primer cojinete de engranajes 237 y conectado al segundo eje 218, 402, 234 del mecanismo a través del segundo cojinete de engranajes 240. El primer cojinete de engranajes 237 y el segundo cojinete de engranajes 240 están dispuestos en diferentes lados de un plano definido por el eje de giro proximal 219 y el eje de giro distal 220. El mecanismo de engranajes 500 está así dispuesto para transferir el giro del primer brazo de soporte 214 alrededor del eje de giro proximal 219 a un movimiento de giro correspondientemente mayor alrededor del eje de giro distal 220, 404, 247, del eje 19 de la base de herramienta está conectado al segundo eje 218 del mecanismo, 402, 234. El movimiento de giro correspondientemente aumentado alrededor del eje de giro distal 220, 404 tiene la misma dirección de giro que el giro del primer brazo de soporte 214. El mecanismo de engranajes 500 de la Figura 23a se ha explicado anteriormente en relación con esta figura.

El mecanismo de engranajes 500 es especialmente útil como componente en una muñeca robótica. En más detalle, el primer cojinete 202 del mecanismo está montado en el primer eje 203 del mecanismo. El primer eje 203 del mecanismo está dispuesto para conectarse rígidamente a la plataforma de soporte 17a. El segundo cojinete 215 del mecanismo, 403 está montado en el segundo eje 218 del mecanismo, 402. El segundo eje 218 del mecanismo, 402 está dispuesto para conectarse a la plataforma de soporte 17a a través de una transmisión del mecanismo. La transmisión del mecanismo comprende un primer brazo de palanca 236 del mecanismo dispuesto para montarse en la primera plataforma 17a, un segundo brazo de palanca 239 del mecanismo montado en el segundo eje 218, 402 del mecanismo, un conector de transmisión 238 montado en un extremo con un primer cojinete de engranajes 237 en el primer brazo de palanca del mecanismo 236 de la plataforma 17a, y en el otro extremo con un segundo cojinete de engranajes 240 en el brazo de palanca del segundo mecanismo 239. El primer cojinete de engranajes 237 y el segundo cojinete de engranajes 240 están montados en lados diferentes del primer brazo de soporte 214 para hacer que el segundo eje 218, 402 del mecanismo gire en la misma dirección que el primer brazo de soporte 214.

En algunas realizaciones, la base de herramienta 140 comprende una palanca de control 209 para controlar el movimiento del eje 19 de la base de herramienta, en donde la palanca de control 209 está montada directamente o mediante un cojinete en el primer brazo de soporte 214, 264.

En algunas realizaciones, el varillaje de engranajes comprende un segundo conector 428 del mecanismo conectado en serie con el primer conector 238 del mecanismo. El segundo conector del mecanismo 428 está dispuesto para aumentar aún más el movimiento de giro alrededor del eje de giro distal 220, 404, del eje 19 de la base de herramienta conectado al segundo eje 218, 402 del mecanismo. El varillaje de engranajes comprende además un tercer cojinete 427 del mecanismo y un cuarto cojinete 429 del mecanismo. El segundo conector 428 del mecanismo está conectado de forma pivotante al primer brazo de soporte 214 a través del tercer cojinete 427 del mecanismo y conectado de forma pivotante al segundo eje 218 del mecanismo a través del cuarto cojinete 429 del mecanismo. El tercer cojinete 427 del mecanismo y el cuarto cojinete 429 del mecanismo están dispuestos en diferentes lados de un plano definido por el eje de giro proximal 219 y el eje de giro distal 220. Con más detalle, el segundo brazo de soporte 405 está montado en el segundo eje 218 del mecanismo. Al menos un segundo conector 428 del mecanismo incluye el tercer cojinete 427 del mecanismo en un extremo y un cuarto cojinete 429 del mecanismo en su otro extremo. El cuarto cojinete 429 del mecanismo está montado en un segundo brazo de palanca 430, que está montado en el tercer eje 402 del mecanismo. El tercer cojinete 427 del mecanismo está montado en una extensión 426 del primer brazo de soporte 214. El tercer cojinete 427 del mecanismo y el cuarto cojinete 429 del mecanismo están montados en lados diferentes lados del segundo brazo de soporte 405 para hacer que el tercer eje 402 del mecanismo gire en la misma dirección que el primer brazo de soporte 214.

En algunas realizaciones, el mecanismo de engranajes 500 comprende un tercer eje 402 del mecanismo que define otro eje de giro distal, por tanto, un tercer eje de giro 404, y un tercer cojinete 403 del mecanismo, en donde el tercer eje 402 del mecanismo está conectado a través del tercer cojinete 403 del mecanismo al primer brazo de soporte 214, 264. Por tanto, en algunas realizaciones, el mecanismo de engranajes 500 comprende un tercer cojinete 403 del mecanismo y un tercer eje 402 del mecanismo, donde el tercer eje 402 del mecanismo está montado en el tercer cojinete 403 del mecanismo. El primer brazo de soporte 214, 264 se complementa aquí con un segundo brazo de soporte 405. El tercer cojinete 403 del mecanismo se monta en el primer brazo de soporte 214, 264 y el segundo cojinete 215 del mecanismo se monta después en el segundo brazo de soporte 405. El segundo brazo de soporte 405 está montado en el primer brazo de soporte 214, 264 o en el segundo eje 218 del mecanismo. Al menos un conector 409, 238, 412, 428 conecta el primer brazo de soporte 214, 264 directamente o a través del segundo cojinete 215 del mecanismo y el segundo eje 218 del mecanismo con el tercer eje 402 del mecanismo. Por tanto, dicho de otra forma, el mecanismo de engranajes 500 incluye un tercer eje 402 del mecanismo que define otro eje de giro distal 404 y un tercer cojinete 403 del mecanismo. El tercer eje 402 del mecanismo está conectado a través del tercer cojinete 403 del mecanismo al primer brazo de soporte 214; 264. El primer brazo de soporte 214; 264 se complementa además con un segundo brazo de soporte 214b, 405. El tercer cojinete 403 del mecanismo está montado en el primer brazo de soporte 214; 264 y el segundo cojinete 215 del mecanismo está montado en el segundo brazo de soporte 214b, 405. El segundo brazo de soporte 214b, 405 está montado en el primer brazo de soporte 214 o en el tercer eje 402 del mecanismo. El al menos un conector 409, 238, 412, 428 conecta el primer brazo de soporte 214; 264 directamente, o a través del tercer cojinete 403 del mecanismo y el tercer eje 402 del mecanismo, con el segundo eje 218 del mecanismo.

En algunas realizaciones, el varillaje de engranajes comprende un mecanismo de carga 406, 407, 408, 409, 283, 400 dispuesto en serie con el primer conector 238 del mecanismo. El mecanismo de carga está conectado entre el tercer cojinete 403 del mecanismo y el segundo eje 218 del mecanismo y está dispuesto para aumentar aún más el movimiento de giro alrededor del eje de giro distal 220, 404, del eje 19 de la base de herramienta conectado al segundo eje 218 del mecanismo.

En algunas realizaciones, el primer brazo de soporte 214, 264 se complementa con un segundo brazo de soporte 405 conectado de forma pivotante por medio del tercer eje 402 del mecanismo y el tercer cojinete 403 del mecanismo.

En algunas realizaciones, el eje de giro distal 404 coincide con el eje de giro proximal 219.

En algunas realizaciones, el mecanismo de engranajes 500 comprende otro primer brazo de soporte 250, otro primer cojinete 248 del mecanismo y otro segundo cojinete 235 del mecanismo conectados por otro primer brazo de soporte 250. El otro primer cojinete 248 del mecanismo está conectado rígidamente al segundo eje 218 del mecanismo. El mecanismo de engranajes 500 comprende además otro primer eje 249 del mecanismo que define otro eje de giro proximal 246, el otro primer cojinete 248 del mecanismo está montado en el otro primer eje 249 del mecanismo. El mecanismo de engranajes 500 comprende además otro segundo eje 234 del mecanismo que define otro eje de giro distal 247. El otro segundo cojinete 235 del mecanismo está montado en el otro segundo eje 218, 402 del mecanismo y dispuesto en el otro primer brazo de soporte 250. El mecanismo de engranajes 500 comprende además otro varillaje de engranajes que conecta el otro primer eje 249 del mecanismo al otro segundo eje 234 del mecanismo. El otro varillaje de engranajes comprende otro primer cojinete 244a del mecanismo, otro segundo cojinete 244b del mecanismo y otro primer conector 243 del mecanismo. El otro eje de giro proximal 246 y el otro eje de giro distal 247 son perpendiculares al eje de giro proximal 219 y al eje de giro distal 220, 404. El mecanismo de engranajes 500 está dispuesto para transferir el giro del otro primer brazo de soporte 250 alrededor del otro eje de giro proximal 246 a un movimiento de giro correspondientemente mayor alrededor del otro eje de giro distal 247, del eje 19 de la base de herramienta conectado al otro segundo eje 234 del mecanismo.

En algunas realizaciones, el segundo brazo de soporte 214b está montado directamente sobre el primer brazo de soporte 214, 264. Por ejemplo, en la Figura 29, el conector 412 tiene un quinto cojinete 411 del mecanismo en un extremo y un sexto cojinete 413 del mecanismo en su otro extremo. El sexto cojinete 413 del mecanismo está montado en un sexto brazo de palanca 414 del mecanismo, que está montado en el tercer eje 402 del mecanismo. El quinto cojinete 411 del mecanismo está montado en un quinto brazo de palanca 410 del mecanismo, que está montado en el segundo eje 218 del mecanismo. El quinto cojinete 411 del mecanismo y el cuarto cojinete 413 del mecanismo están montados en el mismo lado del segundo brazo de soporte 214b para hacer que el tercer eje 402 del mecanismo gire en la misma dirección que el primer brazo de soporte 214, 264.

En algunas realizaciones, el mecanismo de engranajes 500 comprende un mecanismo de carga montado entre el segundo eje 218 del mecanismo y en el tercer eje 402 del mecanismo.

En algunas realizaciones, el mecanismo de engranajes 500 para la amplificación de giro comprende dos mecanismos para la amplificación de giro conectados en serie.

En algunas realizaciones, los ejes de giro 219, 220 de uno de los mecanismos son perpendiculares a uno de los ejes de giro 246, 247 del otro mecanismo.

En algunas realizaciones, el mecanismo de engranajes 500 para la amplificación de giro comprende una plataforma de herramienta 17b montada en el tercer eje 402 del mecanismo directamente o a través de un cojinete 423.

La divulgación se refiere también a un manipulador que comprende una base de herramienta 140 como se describe en el presente documento, en donde la base de herramienta 140 está dispuesta para aumentar el rango de orientación de una herramienta dispuesta en la plataforma de herramienta 17b. El manipulador puede ser una PKM como se describe aquí, u otro tipo de manipulador/robot paralelo o en serie.

La divulgación se refiere también a un método para controlar el movimiento de una máquina cinemática paralela, PKM. La PKM puede ser cualquiera de las realizaciones que se describen en el presente documento. Por lo general, la PKM comprende una plataforma de soporte 17a, un primer varillaje de soporte SL1 dispuesto para transferir un primer movimiento a la plataforma de soporte 17a, un segundo varillaje de soporte SL2 dispuesto para transferir un segundo movimiento a la plataforma de soporte 17a, y un tercer varillaje de soporte SL3 dispuesto para transferir un tercer movimiento a la plataforma de soporte 17a. El primer varillaje de soporte SL1, el segundo varillaje de soporte SL2 y el tercer varillaje de soporte SL3 comprenden juntos al menos cinco conectores de soporte 8, 9, 10, 11, 12, 13. La PKM comprende también una base de herramienta 140 que comprende una junta de eje 24, un eje 19 de la base de herramienta y una plataforma de herramienta 17b. El eje 19 de la base de herramienta está conectado a la plataforma de soporte 17a a través de la junta de eje 24 y a la plataforma de herramienta 17b.

Ahora se describirá el método con referencia al diagrama de flujo de la Figura 17. El método comprende accionar A1 uno o más varillajes de herramienta TL1, TL2, TL3 para transferir un movimiento respectivo del uno o más varillajes de herramienta TL1, TL2, TL3 al eje 19 de la base de herramienta haciendo que el eje 19 de la base de herramienta gire alrededor de al menos un eje con respecto a la plataforma de soporte 17. Cada uno del uno o más varillajes de herramienta TL1, TL2, TL3 comprende un conector de herramienta 26, 31; 29, 32; 38 conectado en un extremo a través de una junta 25, 28, 37 de la base de herramienta a la base de herramienta 140 y en el otro extremo conectado a través de una junta 27, 30, 39 del carro de herramientas a un carro dispuesto para moverse a lo largo de una trayectoria. El accionamiento se realiza normalmente automáticamente por medio de un equipo de accionamiento y una unidad de control, como se ha explicado anteriormente.

De acuerdo con algunas realizaciones, comprendiendo el accionamiento A1 accionar dos o más varillas de herramientas TL1, TL2, TL3 haciendo que el eje 19 de la base de herramienta gire alrededor de al menos dos ejes no paralelos con respecto a la plataforma de soporte 17.

De acuerdo con algunas realizaciones, el método comprende accionar A2 uno o más del primer varillaje de soporte SL1, el segundo varillaje de soporte SL2 y el tercer varillaje de soporte SL3, para transferir un primer movimiento, segundo movimiento o tercer movimiento respectivo, a la plataforma de soporte, haciendo que la plataforma de soporte se posicione en una posición objetivo.

La presente invención no se limita a las realizaciones preferidas descritas anteriormente. Diversas alternativas, modificaciones y equivalentes pueden usarse. Por lo tanto, las realizaciones anteriores no deben tomarse como limitantes del alcance de la invención, que se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Una máquina cinemática paralela, PKM, que comprende:

una plataforma de soporte (17a),

un primer varillaje de soporte (SL1) que comprende uno o más conectores de soporte (8, 9) cada uno conectado en un extremo a la plataforma de soporte (17a) a través de una primera junta de soporte (8a, 9a), y por el otro extremo conectado a un primer carro (4) a través de una primera junta de carro (8b, 9b), en donde el primer carro (4) se puede mover a lo largo de una primera trayectoria (1), y el primer varillaje de soporte (SL1) está dispuesto para transferir un primer movimiento a la plataforma de soporte (17a);

un segundo varillaje de soporte (SL2) que comprende uno o más conectores de soporte (10, 11; 10) conectados cada uno por un extremo a la plataforma de soporte (17a) a través de una segunda junta de soporte (10a, 11a), y en el otro extremo conectados a un segundo carro (5) a través de una segunda junta de carro (10b, 11b), en donde el segundo carro (5) se puede mover a lo largo de una segunda trayectoria (2), y el segundo varillaje de soporte (SL2) está dispuesto para transferir un segundo movimiento a la plataforma de soporte (17a);

un tercer varillaje de soporte (SL3) que comprende uno o más conectores de soporte (12, 13; 11, 12, 13) conectados cada uno por un extremo a la plataforma de soporte (17a) a través de una tercera junta de soporte (11a, 12a, 13a), y en el otro extremo conectados a un tercer carro (6) a través de una tercera junta de carro (11b, 12b, 13b); en donde el tercer carro (5) se puede mover a lo largo de una tercera trayectoria (3), y el tercer varillaje de soporte (SL3) está dispuesto para transferir un tercer movimiento a la plataforma de soporte (17a); y en donde el primer varillaje de soporte (SL1), el segundo varillaje de soporte (SL2) y el tercer varillaje de soporte (SL3) comprenden juntos al menos cinco conectores de soporte (8, 9, 10, 11, 12, 13); en donde la PKM comprende además:

una base de herramienta (140) que comprende una junta de eje (24, 40, 41, 200, 202, 262a, 262b), un eje (19) de la base de herramienta y una plataforma de herramienta (17b), en donde el eje (19) de la base de herramienta está conectado a la plataforma de soporte (17a) a través de la junta de eje (24, 40, 41, 200, 202, 262a, 262b), y en donde la plataforma de herramienta (17b) y el eje (19) de la base de herramienta están rígidamente conectados entre sí; y

comprendiendo cada uno del uno o más varillajes de herramienta (TL1, TL2, TL3) un conector de herramienta (26, 31; 29, 32; 38) conectado en un extremo a través de una junta (25, 28, 37) de la base de herramienta a la base de herramienta (140) y en el otro extremo conectado a través de una junta (27, 30, 39) del carro de herramientas a un carro dispuesto para moverse a lo largo de una trayectoria; y en donde cada conector de herramienta (TL1, TL2, TL3) está configurado para girar el eje (19) de la base de herramienta alrededor de al menos un eje en relación con la plataforma de soporte (17a), transfiriendo un movimiento del respectivo varillaje de herramienta (TL1, TL2, TL3) al eje de la base de herramienta (19).

2. La máquina cinemática paralela de acuerdo con la reivindicación 1, en donde al menos uno del uno o más varillajes de herramienta (TL1, TL2, TL3) está configurado para tener una longitud variable y controlable.

3. La máquina cinemática paralela de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde el uno o más varillajes de herramienta (TL1, TL2, TL3) comprenden un primer varillaje de herramienta (TL1) que comprende un primer conector de herramienta (26, 31; 29, 32; 38) conectado a través de una primera junta (27) del carro de herramientas a uno del primer, segundo y tercer carros (4, 5, 6), o a un cuarto carro (33) que es diferente del primer, segundo y tercer carros (4, 5, 6), en donde el primer varillaje de herramienta (TL1) está configurado para girar el eje (19) de la base de herramienta alrededor de un primer eje en relación con la plataforma de soporte (17), transfiriendo un movimiento del primer varillaje de herramienta (TL1) al eje (19) de la base de herramienta.

4. La máquina cinemática paralela de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el uno o más varillajes de herramienta (TL1, TL2, TL3) comprenden un segundo varillaje de herramienta (TL2) que comprende un segundo conector de herramienta (29, 32) conectado a través de una segunda junta (30) del carro de herramientas a un carro dispuesto para moverse a lo largo de una trayectoria diferente de la trayectoria de la primera junta (27) del carro de herramientas; en donde el segundo varillaje de herramienta (TL2) está configurado para girar el eje (19) de la base de herramienta alrededor de un segundo eje en relación con la plataforma de soporte (17), siendo el segundo eje no paralelo al primer eje, transfiriendo adicionalmente un movimiento del segundo varillaje de herramienta (TL2) al eje (19) de la base de herramienta.

5. La máquina cinemática paralela de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el primer varillaje de herramienta (TL1) está conectado a través de la primera junta (27) del carro de herramientas al primer carro (4), o al cuarto carro (33) que se puede mover a lo largo de la primera trayectoria (1), y en donde el segundo varillaje de herramienta (TL2) está conectado a través de la segunda junta (30) del carro de herramientas al tercer carro (6), o a un quinto carro (34) que se puede mover a lo largo de la tercera trayectoria (3) y en donde la segunda trayectoria (2) está dispuesta entre la primera trayectoria (1) y la tercera trayectoria (3).

6. La máquina cinemática paralela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la junta (25, 28, 37) de la base de herramienta de cada varillaje de herramienta (TL1, TL2, TL3) está conectada rígidamente a cualquiera de: el eje (19) de la base de herramienta, la plataforma de herramienta (17b), una herramienta o un accionador unido a la plataforma de herramienta (17b).

7. La máquina cinemática paralela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde uno o más del primer varillaje de soporte (SL1), el segundo varillaje de soporte (SL2) y el tercer varillaje de soporte (SL3) comprenden dos conectores de soporte paralelos con la misma longitud.

8. La máquina cinemática paralela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la base de herramienta (140) comprende un accionador (20) configurado para operar una herramienta, en donde el accionador (20) está unido a la plataforma de herramienta (17b).

9. La máquina cinemática paralela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la junta de eje (24) tiene dos grados de libertad, GDL.

10. El manipulador cinemático paralelo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer varillaje de soporte (SL1), el segundo varillaje de soporte (SL2) y el tercer varillaje de soporte (SL3) están configurados para moverse de la plataforma de soporte (17a) en al menos tres grados de libertad, GDL.

11. El manipulador cinemático paralelo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la junta de eje (24) comprende una junta de cardán.

12. La máquina cinemática paralela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la base de herramienta (140) comprende un conjunto de transmisión (170) de la junta de eje que conecta el eje (19) de la base de herramienta y la plataforma de soporte (17a), en donde el conjunto de transmisión (170) de la junta de eje está dispuesto para aumentar el rango de orientación del eje (19) de la base de herramienta.

13. La máquina cinemática paralela de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el conjunto de transmisión (170) de la junta de eje comprende un mecanismo de engranajes (500) que comprende:

o un primer brazo de soporte (214; 264);

o un primer cojinete (202, 262a, 262b) del mecanismo y un segundo cojinete (215, 275, 403) del mecanismo conectado por el primer brazo de soporte (214; 264);

o un primer eje (203; 265) del mecanismo que define un eje de giro proximal (219; 276b), en donde el primer cojinete (202, 262a, 262b) del mecanismo está montado en el primer eje (203; 265) del mecanismo, y el primer eje (203; 265) del mecanismo y la plataforma de soporte (17a) están conectados rígidamente;

o un segundo eje (218, 402, 274) del mecanismo que define un eje de giro distal (220, 401,404, 276a), en donde el segundo cojinete (215, 275, 403) del mecanismo está montado en el segundo eje (218, 402, 274) del mecanismo;

o un varillaje de engranajes que conecta el primer eje (203; 265) del mecanismo al segundo eje (218, 402, 274) del mecanismo, en donde la articulación de engranajes comprende: una primera junta de engranajes (237, 278), una segunda junta de engranajes (240, 280) y un conector (238, 279) del mecanismo,

■ en donde el conector (238, 279) del mecanismo está conectado a la plataforma de soporte (17a) a través de la primera junta de engranajes (237, 278) y conectado al segundo eje (218, 402, 234) del mecanismo a través de la segunda junta de engranajes (240, 280), y

■ en donde la primera junta de engranajes (237, 278) y la segunda junta de engranajes (240, 280) están dispuestas en diferentes lados de un plano definido por el eje de giro proximal (219, 276b) y el eje de giro distal (220, 276a), y

en donde el mecanismo de engranajes (500) está dispuesto para transferir el giro del primer brazo de soporte (214; 264) alrededor del eje de giro proximal (219, 276b) a un movimiento de giro correspondientemente aumentado alrededor del eje de giro distal (220, 276a, 401,404, 247) en la misma dirección que el primer brazo de soporte (214; 264), del eje (19) de la base de herramienta.

14. La máquina cinemática paralela de acuerdo con las reivindicaciones 12 o 13, en donde el conjunto de transmisión (170) de la junta de eje comprende un mecanismo de carga o ruedas dentadas.

15. La máquina cinemática paralela de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 3, y opcionalmente cualquiera de las reivindicaciones 4 a 14, en donde el uno o más varillajes de herramienta (TL1, TL2, TL3) comprenden un tercer varillaje de herramienta (TL3) que comprende un tercer conector de herramienta (38), en donde el tercer varillaje de herramienta (TL3) está configurado para girar el eje (19) de la base de herramienta alrededor de un tercer eje que no es paralelo al primer ni al segundo eje, transfiriendo adicionalmente un movimiento del tercer varillaje de herramienta (TL3) al eje (19) de la base de herramienta.

16. La máquina cinemática paralela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera trayectoria (1), la segunda trayectoria (2) y la tercera trayectoria (3) son trayectorias paralelas.

17. La máquina cinemática paralela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el conector de herramienta (26, 31; 29, 32; 38) de al menos un varillaje de herramienta (TL1, TL2, TL3) está conectado a través de la junta (27, 30, 39) del carro de herramientas a un carro dispuesto para su movimiento a lo largo de una diferente de la primera trayectoria (1), la segunda trayectoria (2) y la tercera trayectoria (3).