ES2966777T3 - Dispositivo para controlar un aparato de manipulación - Google Patents
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Abstract
En un dispositivo (1) para controlar un dispositivo de manipulación que comprende una carcasa de soporte (2), que puede estar dispuesta en el dispositivo de manipulación y que tiene un cuerpo de sensor táctil (4) que está dispuesto en el exterior de la carcasa de soporte (2), y que comprende un portaherramientas (3) montado para moverse en la carcasa del portaherramientas (2), en donde el cuerpo del sensor (4) puede ser accionado por el portaherramientas (3) cuando el portaherramientas (3) está sometido a carga, el sensor El cuerpo (4) está formado por una cámara llena de gas, que está rodeada por una cubierta flexible que puede deformarse como resultado de una colisión con un obstáculo, y comprende además un sensor de presión para medir la presión del gas dentro de la cámara. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo para controlar un aparato de manipulación
La invención se refiere a un dispositivo para controlar un aparato de manipulación y a un aparato de manipulación con el dispositivo según la invención.
En el documento WO 2016/000005 A1, se describe un sensor de seguridad táctil para la protección de personas y obstáculos estacionarios o que se mueven de forma autónoma de aparatos de manipulación estacionarios o que se mueven de forma autónoma, en particular robots industriales, tales como, por ejemplo, robots de fabricación, de transporte, de inspección o de servicio y sus manipuladores. Para detectar colisiones se dispone el sensor de seguridad o una pluralidad de estos sensores de seguridad sobre el aparato de manipulación y/o sobre sus manipuladores. El sensor de seguridad descrito en el documento WO 2016/000005 A1 comprende esencialmente una cubierta hermética al aire, que rodea una cámara rellena con gas o aire, y un sensor de presión barométrica interno. La forma de la cubierta se mantiene mediante una estructura de soporte flexible, formando la estructura de soporte y la cubierta conjuntamente el cuerpo del sensor. A este respecto, la estructura de soporte garantiza la estabilidad de forma y la amortiguación mecánica de las fuerzas que actúan en caso de una colisión. Un contacto con el sensor produce una deformación de la cubierta y, por tanto, una compresión de la cámara junto con la estructura de soporte, lo que a su vez da lugar a un aumento medible de la presión en el interior de la cubierta. Un aumento de presión por encima de un determinado valor umbral provoca la parada del aparato de manipulación que se debe asegurar, en cuya superficie está fijado el sensor.
En el documento US 2014/052295 A1, se describe un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1.
Con los dispositivos conocidos existe aún el riesgo de que un usuario o una estructura estacionaria colisione con un objeto y en particular con una herramienta guiada por un robot, lo que significa que todavía existe un riesgo considerable de lesiones al utilizar aparatos de manipulación de este tipo. Por lo tanto, la invención se basa en el objetivo de minimizar este riesgo. Para lograr este objetivo, el dispositivo según la invención comprende una carcasa de soporte, que puede estar dispuesta sobre el aparato de manipulación, con un cuerpo sensor táctil dispuesto en el lado exterior de la carcasa de soporte y un portaherramientas dispuesto de forma móvil sobre la carcasa de soporte, en el que el cuerpo sensor puede accionarse por el portaherramientas cuando se produce una carga sobre el portaherramientas, en el que el cuerpo sensor está formado por una cámara llena de gas, que está rodeada por una cubierta flexible, deformable por colisión con un obstáculo, y comprende además un sensor de presión para medir la presión del gas en el interior de la cámara. Según la invención, el dispositivo según la invención se caracteriza por que el cuerpo sensor rodea la carcasa de soporte con una primera zona y se acopla en un hueco dispuesto entre la carcasa de soporte y el portaherramientas con una segunda zona.
Por lo tanto, el dispositivo según la invención sirve como dispositivo de control para proporcionar protección, asegurando una herramienta guiada por un aparato de manipulación (por ejemplo, un robot) contra la colisión con un obstáculo. En caso de dicha colisión, la herramienta se ve sometida a una carga y el portaherramientas se mueve gracias a su cojinete móvil, accionándose el cuerpo sensor por el portaherramientas. El cuerpo sensor registra la carga y la máquina puede controlarse de forma correspondiente. A este respecto, el control puede comprender la parada inmediata y, dado el caso, el retroceso del aparato de manipulación, o el aparato de manipulación se puede desplazar a una posición de reposo. Los cuerpos sensores de este tipo ya se han probados para su uso en robots y pueden diseñarse en cualquier forma imaginable para cubrir esencialmente por completo el aparato de manipulación. De esta forma se asegura más o menos toda la superficie de un robot, de modo que se puedan evitar colisiones con graves consecuencias para instalaciones o personas en las proximidades de un robot sin tener que aplicar una tecnología completamente nueva para asegurar una herramienta guiada por el robot. En particular, el control del dispositivo según la invención se puede integrar en el control del aparato de manipulación con un cuerpo moldeado de este tipo. Debido a que el cuerpo sensor rodea la carcasa de soporte con una primera zona y se acopla con una segunda zona en el hueco dispuesto entre la carcasa de soporte y el portaherramientas, todo el dispositivo según la invención está asegurado, ya que por medio del cuerpo sensor se detecta tanto una colisión del portaherramientas o de una herramienta montada en el mismo con un obstáculo como también una colisión con la carcasa de soporte, y se puede evaluar en consecuencia para controlar el aparato de manipulación.
Los cuerpos sensores recién mencionados evalúan el aumento de presión en la cámara rellena con gas cuando se produce un contacto desde el exterior. Al producirse una carga sobre el portaherramientas en caso de colisión con un obstáculo, este se mueve con respecto a la carcasa de soporte y el hueco se reduce aprisionando el cuerpo sensor, lo que da lugar a un fuerte aumento de la presión en la cámara que, por tanto, puede evaluarse fácilmente.
De forma particularmente favorable, el portaherramientas presenta una placa de montaje para herramientas, que forma el hueco junto con la carcasa de soporte. Las placas de montaje sirven para el montaje modular de robots y permiten cambios rápidos de herramienta. Si el dispositivo según la invención se proporciona con una placa de este tipo, que simultáneamente junto con la carcasa de soporte forma el hueco, no se dificulta el uso habitual de herramientas con el dispositivo según la invención, ya que la herramienta se puede montar fácilmente en la placa de montaje.
Al hilo de esta idea se considera particularmente eficaz que la carcasa de soporte presente un elemento de montaje adaptado a una placa de montaje para una herramienta, como corresponde a una forma de realización preferida de la presente invención. Esto significa que el dispositivo de protección según la invención se puede conectar al aparato de manipulación como una herramienta convencional.
Para garantizar la movilidad necesaria del portaherramientas con respecto a la carcasa de soporte, el dispositivo según la invención se perfecciona preferentemente de tal manera que el portaherramientas sobresalga desde el interior de la carcasa de soporte a través de una abertura presente en la pared de la carcasa de soporte y se presione elásticamente contra el lado interior de la pared de la carcasa de soporte.
Para garantizar una movilidad suficiente del portaherramientas en la abertura, la invención se perfecciona preferentemente de tal manera que el portaherramientas, en una zona del mismo que sobresale a través de una pared de la carcasa de soporte, comprenda un mango que se estrecha hacia el exterior, para que el portaherramientas al moverse tenga en la abertura suficiente espacio libre para inclinarse.
El aparato de manipulación según la invención se caracteriza por la presencia del dispositivo según la invención y preferentemente se perfecciona, de tal manera que el aparato de manipulación soporta un cuerpo sensor en diferentes zonas del dispositivo para controlar el aparato de manipulación. Según esta forma de realización preferida de la presente invención, el aparato de manipulación, por ejemplo un robot, puede asegurarse totalmente o por lo menos parcialmente contra colisiones con aparatos o personas, de tal manera que se consigue una alta seguridad operativa del robot.
En el contexto de la presente invención, el cuerpo sensor está formado preferentemente por una cámara rellena con gas, que está rodeada por una cubierta flexible deformable al colisionar con un obstáculo, y comprende además un sensor de presión para medir la presión del gas en el interior de la cámara. Estos cuerpos sensores ya se han probados para su uso en robots y pueden diseñarse en cualquier forma imaginable para cubrir el aparato de manipulación esencialmente por completo o por lo menos por zonas. De esta forma se asegura más o menos toda la superficie del robot en peligro de colisión, de modo que se puedan evitar colisiones con consecuencias graves para instalaciones o personas en las proximidades de un robot sin tener que aplicar una tecnología completamente nueva para asegurar una herramienta guiada por el robot. En particular, el control del aparato de manipulación según la invención se puede diseñar de forma análoga al control del aparato de manipulación conocido con un cuerpo moldeado de este tipo.
La invención se explica a continuación con más detalle mediante un ejemplo de forma de realización representado esquemáticamente en las figuras. Estas muestran:
Figura 1: una vista esquemática despiezada del dispositivo según la invención,
Figura 2: una vista en sección del dispositivo según la invención y
Figuras 3 y 4: vistas en sección del dispositivo según la invención en diferentes situaciones de carga.
En la figura 1, el dispositivo según la invención se designa en general con el número de referencia 1. Está compuesto esencialmente por una carcasa de soporte 2, un portaherramientas 3 y un cuerpo sensor 4, que la carcasa de soporte rodea esencialmente por completo con una primera zona 5. El cuerpo sensor 4 presenta además una segunda zona 6 que se acopla en el hueco 7 dispuesto entre la carcasa de soporte 2 y el portaherramientas 3. El cuerpo sensor 4 es del tipo mencionado en el documento WO 2016/000005 A1 y está formado por una cámara rellena con gas, que está rodeada por una cubierta flexible deformable al colisionar con un obstáculo y comprende además un sensor de presión para medir la presión del gas en el interior de la cámara, no mostrándose el sensor de presión y la electrónica de evaluación en la figura 1. Un resorte se designa con el número de referencia 18.
En la figura 2, puede observarse más claramente cómo el cuerpo sensor 4 con su segunda zona 6 se acopla en el hueco 7 dispuesto entre la carcasa de soporte 2 y el portaherramientas 3, presentando en los ejemplos mostrados en las figuras el portaherramientas 3 una placa de montaje 8 para herramientas, que junto con la carcasa de soporte 2 forma el hueco 7. La carcasa de soporte 2 presenta además en la zona de su base un elemento de montaje 9 que está adaptado a una placa de soporte 8 para una herramienta y que no se representa en detalle en la figura. Con el número de referencia 11, se designa un accesorio no especificado de un aparato de manipulación. En la figura 2 también se puede observar que el portaherramientas 3 sobresale hacia el exterior desde el interior 13 de la carcasa de soporte 2 a través de una abertura 14 presente en la pared 15 de la carcasa de soporte 2 y se presiona elásticamente contra el lado interior 16 de la pared 15 de la carcasa de soporte 2, estando asegurado el portaherramientas 3 en la abertura 14 del portaherramientas 2 mediante un borde desplazado con respecto a un mango 17. El mango 17 del portaherramientas 3 se estrecha desde el interior hacia el exterior para garantizar un espacio libre suficiente del mango 17 en la abertura 14 de la carcasa de soporte 2 para que el portaherramientas 3 pueda inclinarse. El portaherramientas 3 está pretensado por un resorte no representado, de modo que permanece rígido en la posición de reposo sin la influencia de fuerzas externas. Si las fuerzas actuantes sobrepasan un valor límite que puede ajustarse mediante la rigidez del resorte, el portaherramientas se inclina o se desplaza.
En la figura 3, se puede observar que cuando el portaherramientas 3 se somete a una carga radial en la dirección de la flecha 10, se desvía de la posición básica montada elásticamente según la figura 2, aprisionándose el cuerpo sensor 4 en la zona del hueco 7, lo que da lugar a un cambio de presión detectable en el cuerpo sensor 4. La señal correspondiente se puede utilizar de forma conocida para detener el robot o el aparato de manipulación. Lo mismo se aplica a la situación de carga axial de la figura 4 según la flecha 12, en la que el cuerpo sensor 4 está aprisionado de forma completa en el hueco 7. Por motivos de claridad, no se representa ninguna herramienta montada en el portaherramientas 3 o, respectivamente, en su placa de montaje 8, pero es evidente que las cargas provocadas por colisiones en el sentido de las flechas 10 o 12 se transmiten a través de la herramienta al portaherramientas 3 y se produce como consecuencia una desviación correspondiente del portaherramientas, y como resultado el cuerpo sensor 4 se acciona por el portaherramientas 3.
A partir de la figura 5, se deduce que incluso un ligero movimiento del portaherramientas 3, en el que el cuerpo sensor 4 solo se toca ligeramente, da lugar ya a una señal detectable y, por tanto, es suficiente para detectar una colisión.
El dispositivo según la invención proporciona así una brida de seguridad que se monta entre el robot y la herramienta. Cuando la herramienta colisiona con un obstáculo, una fuerza o, respectivamente, un momento actúa sobre la brida de seguridad. Si la fuerza o el momento superan los valores límite preestablecidos, la brida de seguridad cede y al mismo tiempo provoca una parada de emergencia del robot.
Además, una colisión directa de un obstáculo con el propio cuerpo sensor en forma de cubierta ocasiona una deformación, que también se detecta y, a su vez, provoca una parada del robot. De este modo, la brida de seguridad detecta a través de la cubierta configurada como sensor de seguridad táctil tanto una colisión de la herramienta como de la propia brida.
Claims (7)
1. Dispositivo para controlar un aparato de manipulación, que comprende una carcasa de soporte (2) que puede disponerse sobre el aparato de manipulación, con un cuerpo sensor (4) táctil dispuesto en el exterior de la carcasa de soporte (2) y un portaherramientas (3) montado de forma móvil sobre la carcasa de soporte (2), en el que el cuerpo sensor (4) puede ser accionado por el portaherramientas (3) cuando se produce una carga sobre el portaherramientas (3), en el que el cuerpo sensor (4) está formado por una cámara llena de gas, que está rodeada por una cubierta flexible, que es deformable por colisión con un obstáculo y comprende asimismo un sensor de presión para medir la presión del gas en el interior de la cámara, caracterizado por que el cuerpo sensor (4) rodea la carcasa de soporte (2) con una primera zona (5) y con una segunda zona (6) se acopla en un hueco (7) dispuesto entre la carcasa de soporte (2) y el portaherramientas (3).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el portaherramientas (3) presenta una placa de montaje (8) para herramientas que junto con la carcasa de soporte (2) forma el hueco (7).
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la carcasa de soporte (2) comprende un elemento de montaje (9) adaptado a una placa de montaje para una herramienta.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el portaherramientas (3) sobresale hacia el exterior desde el interior (13) de la carcasa de soporte (2) a través de una abertura (14) en la pared (15) de la carcasa de soporte (2) y es presionado elásticamente contra el lado interior (16) de la pared (15) de la carcasa de soporte (2).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el portaherramientas (3) comprende un mango (17) que se estrecha hacia el exterior sobre una zona que sobresale hacia el exterior a través de una pared (15) de la carcasa de soporte (2).
6. Aparato de manipulación con un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5.
7. Aparato de manipulación según la reivindicación 6, caracterizado por que el aparato de manipulación soporta un cuerpo sensor (4) en zonas diferentes en el dispositivo para controlar el aparato de manipulación.
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