WO2022234165A1 - Eje externo de robot para el movimiento del paquete energético - Google Patents

Eje externo de robot para el movimiento del paquete energético Download PDF

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WO2022234165A1
WO2022234165A1 PCT/ES2022/070213 ES2022070213W WO2022234165A1 WO 2022234165 A1 WO2022234165 A1 WO 2022234165A1 ES 2022070213 W ES2022070213 W ES 2022070213W WO 2022234165 A1 WO2022234165 A1 WO 2022234165A1
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axis
robot
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carriage
external
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Inventor
Javier ÁLVAREZ COLEIRO
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Alvarez Coleiro Javier
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0025Means for supplying energy to the end effector
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G11/00Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts
    • H02G11/006Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts using extensible carrier for the cable, e.g. self-coiling spring

Definitions

  • the invention refers to an external axis of the robot for the movement of the energy package, providing, to the function for which it is intended, advantages and characteristics, which are described in detail later, which represent an improvement on the current state of the art.
  • the object of the invention focuses on an external axis applicable for incorporation into a robot arm as a means to control the movement of its energy package depending on the position of the different axes of the robot during the work path, specifically to move the rear fastening with which said package is usually held, avoiding undesirable gaps that can be a hindrance or cause deterioration.
  • the field of application of the present invention falls within the robotics sector, focusing particularly on the field of the industry dedicated to the manufacture of industrial robotic arms and the industry for the manufacture of energy packages, and more specifically, in the manufacture of fixing accessories for them.
  • an energy package is understood as the set of all those cables and/or hoses necessary for the operation of the robot tool, which normally go inside a corrugated tube.
  • FIG 1 which represents the current state of the art, in robotic arms or robots with several rotation axes (which we will name with Roman numerals), normally, said tube or energy package is usually attached by means of a front fixing , located near the distal end of the arm in which the work tool is incorporated where they are located axes IV to VI, and by means of a rear fixation located near the opposite end, near axis III, understanding that the robot normally comprises up to VI axes of rotation that correspond to the different points of articulation and rotation where axis I is the closest to the initial point or base of the robot and the VI the furthest and where the tool is incorporated.
  • the front fixation varies its position depending on the movements that the robot needs to carry out to move the tool that it carries on board. For example, in figure 1, if the robot varies the position of the tool and makes it perpendicular to the robot arm, the position of the front fixture also varies and therefore the distance between the front fixture and the rear fixture varies. rear, or what is the same, varies the length of the energy package section.
  • the objective of the present invention is, therefore, the development of an external axis that allows to solve this problem in a practical and effective way by fixing the package so that it can be moved controlled by the computer itself that controls the movement of the robot to go according to the same.
  • the external axis of the robot for the movement of the energy package that the invention proposes represents an ideal solution for the aforementioned objective, with the characterizing details that make it possible and that distinguish it conveniently collected in the final claims accompanying this description.
  • the function of the external axis to control the movement of the energy package is to vary the position of the rear fixing, thus varying the distance with the front fixing, depending on whether the energy package is more or less long.
  • the external axis basically comprises a support in the form of an elongated platform, which is coupled longitudinally to the robot arm along its axis III and in which, by means of actuation means, preferably a servomotor, it moves a carriage.
  • actuation means preferably a servomotor
  • the rear fixing of the energy package is incorporated, varying its position between an advanced position, closer to the end, that is to say from the axes of rotation IV to VI, and a backward position, closer to the axis III.
  • the main advantage of the described external shaft is that, by being able to have control over the length of the energy package, it prevents it from hitting or getting caught during the path of the robot and therefore deteriorate.
  • the external axis for the energy package behaves like an axis of the robot itself, that is, it is controlled by the robot's axis computer and moves according to programmed points according to interest at each moment that the energy package is stretched or collected.
  • both the position and the speed of movement can be programmed to modify its position or the acceleration of said movement.
  • the external axis has a reference point where it is given a value (for example 0) and thus be able to control the position of the axis.
  • the external axis is placed on the robot arm at the height of the axis of rotation III.
  • the external axis for the movement of the power pack essentially comprises a servo motor that generates the movement. This movement is transmitted to a spindle by means of two pinions located on the motor shaft and the spindle itself and linked by a transmission belt.
  • the rotation of the spindle moves a carriage, which is coupled on slides that run on guides provided on the platform that defines the aforementioned support, between both ends thereof. And, in turn, said carriage incorporates and is attached to it some fasteners of the energy package, which constitute the rear fastener, so that they move with the movement of the same along the support.
  • Figure number 1. Shows a perspective view of an example of a robot with its energy package fixed according to the state of the prior art, as explained in the background section.
  • FIGS number 2-A and 2-B.- Show respective perspective views of another example of a robot in which the external axis for the movement of the energy package object of the invention has been incorporated, which has been represented with the trolley. fastening in respective extreme positions, appreciating its disposition and essential parts.
  • the energy package ( 1) is fastened by means of a front fixation (2), located near the distal end of the arm in which the work tool is incorporated (3) where the axes of rotation IV to VI are located, and by means of a rear fixation (4) located fixedly near the opposite end, that is, near axis III of the robot (10).
  • a servomotor (6) that generates the movement of the carriage (5) controlled by the axis computer of the robot itself (10) as programmed.
  • the spindle (7), the slides (12) and the guides (13) will be protected by a protective bellows (15).
  • the external axis (100) comprises a spindle (7) to which the carriage is associated. (5) so that its rotation moves it linearly from one end to the other thereof, said spindle (7) being linked to the axis of the servomotor (6) through a transmission belt (8) that transmits the movement of a first pinion (9) integral to the axis of the servomotor (6) to a second pinion (11) integral to the axis of the spindle (7), and where, preferably, the axis of the servomotor (6) and the axis of the spindle (7) they are arranged in parallel.
  • said carriage (5) is incorporated on a slider (12) which, in turn, slides coupled to paths guides (13) parallel to the spindle (7).
  • said guides (13) and the remaining set of elements of the external axis (100) are incorporated on a support (14) defined by an elongated platform that is incorporated longitudinally and fixedly on the robot arm (10) near the axis of rotation III.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

EJE EXTERNO DE ROBOT PARA EL MOVIMIENTO DEL PAQUETE ENERGÉTICO que, incorporable en un brazo robot (10) de seis ejes de giro, donde el paquete energético (1) va sujeto mediante una fijación delantera (2), cerca del extremo en que se incorpora la herramienta de trabajo (3) en los ejes IV a VI, y una fijación trasera (4) cerca del extremo opuesto, en el eje III del robot (10), comprende: un carro (5) móvil en que se acopla la fijación trasera (4) del paquete energético (1), de modo que se desplaza con el carro (5) a cualquier punto entre una posición avanzada y una posición retrasada, para regular la distancia entre dicha fijación trasera (4) y la fijación delantera (2) según convenga; y un servomotor (6) que genera el movimiento del carro (5) controlado por el computador de eje del propio robot (10) según se programe.

Description

EJE EXTERNO DE ROBOT PARA EL MOVIMIENTO DEL PAQUETE ENERGÉTICO
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un eje externo de robot para el movimiento del paquete energético aportando, a la función a que se destina, ventajas y características, que se describen en detalle más adelante, que suponen una mejora del estado actual de la técnica.
Más concretamente, el objeto de la invención se centra en un eje externo aplicable para su incorporación en un brazo robot como medio para controlar el movimiento de su paquete energético en función de la posición de los diferentes ejes del robot durante la trayectoria de trabajo, concretamente para mover la fijación trasera con que se suele sujetar dicho paquete, evitando holguras indeseables que pueden suponer un estorbo o causar deterioro.
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la robótica, centrándose particularmente en el ámbito de la industria dedicada a la fabricación de brazos robóticos industriales y la industria de fabricación de paquetes energéticos, y más concretamente, en la fabricación de accesorios de fijación para los mismos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el ámbito de la robótica, se entiende como paquete energético el conjunto de todos aquellos cables y/o mangueras necesarias para el funcionamiento de la herramienta del robot que, normalmente van por el interior de un tubo corrugado.
Como se aprecia en la figura 1 , que representa el estado actual de la técnica, en los brazos robóticos o robot de varios ejes de giro (que nombraremos con cifras romanas), normalmente, dicho tubo o paquete energético suele ir sujeto mediante una fijación delantera, ubicada cerca del extremo distal del brazo en que se incorpora la herramienta de trabajo donde se ubican los ejes IV a VI, y mediante una fijación trasera ubicada cerca del extremo opuesto, cerca del eje III, entendiendo que el robot, normalmente, comprende hasta VI ejes de giro que corresponden con los distintos puntos de articulación y giro donde el eje I es el más próximo al punto inicial o base del robot y el VI el más alejado y donde se incorpora la herramienta.
Así, la fijación delantera varía su posición en función de los movimientos que necesite realizar el robot para mover la herramienta que lleva embarcada. Por ejemplo, en la figura 1 , si el robot varía la posición de la herramienta y la deja perpendicular al brazo del robot, también varia la posición de la fijación delantera y por lo tanto varía la distancia que hay entre la fijación delantera y la fijación trasera, o lo que es los mismo, varía la longitud del tramo de paquete energético.
Actualmente la fijación trasera del paquete energético es fija en la posición de avance, tan solo recupera su posición mediante un muelle. Normalmente se deja bastante largo el tubo para que no interfiera en los movimientos del robot. El problema es que ello hace que dicho tubo se golpee contra el brazo del robot, contra elementos externos o se quede enganchado cuando la trayectoria del robot tiene demasiados giros en los ejes IV a VI, provocando el deterioro del paquete energético y, consecuentemente, de todos los cables y/o mangueras que van por su interior.
El objetivo de la presente invención es, pues, el desarrollo de un eje externo que permite solventar dicha problemática de manera práctica y efectiva fijando el paquete de modo que se pueda mover controlado por el propio computador que controla el movimiento del robot para ir acorde al mismo.
Por otra parte, y como referencia al estado actual de la técnica cabe señalar que, al menos por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ningún otro eje externo para robot, ni ninguna otra invención de aplicación similar, que presente unas características técnicas y estructurales iguales o semejantes a las que presenta el que aquí se reivindica.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El eje externo de robot para el movimiento del paquete energético que la invención propone supone una solución idónea para el objetivo anteriormente señalado, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que lo distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción.
Lo que la invención propone, tal como se ha apuntado anteriormente, es un eje externo aplicable para su incorporación en un brazo robot como medio para controlar el movimiento de su paquete energético en función de la demanda que, durante el movimiento de trabajo en cualquier eje, permite mover la fijación trasera con que se suele sujetar dicho paquete, evitando holguras indeseables que pueden suponer un estorbo o causar deterioro.
Más concretamente, la función del eje externo para el control de movimiento del paquete energético es la de variar la posición de la fijación trasera, variando así la distancia que hay con la fijación delantera, según se necesite más o menos longitud de paquete energético.
Para ello, el eje externo comprende, básicamente, un soporte en forma de plataforma alargada, que se acopla longitudinalmente sobre el brazo del robot junto a su eje III y en el que, mediante unos medios de accionamiento, preferentemente un servomotor, desplaza un carro en el que va incorporada la fijación trasera del paquete energético, variando su posición entre una posición avanzada, más cerca del extremo, es decir de los ejes de giro IV a VI, y una posición retrocedida, más cerca del eje III.
Con ello, cuando el carro con la sujeción trasera está en su posición más avanzada, la distancia con la fijación delantera es mínima, es decir, el paquete energético está encogido o existe la misma longitud de paquete energético con menos separación entre las fijaciones. Esta situación se dará normalmente cuando, por la trayectoria del robot, el eje V esté totalmente girado en el sentido contrario al paquete energético o cuando los ejes IV o VI estén muy girados.
Por el contrario, cuando el carro del eje externo tiene la fijación trasera en posición totalmente retrocedida provoca que la distancia con la fijación delantera sea mucha, es decir, el paquete energético está totalmente estirado o existe la misma longitud de paquete energético con más separación entre las fijaciones. Esta situación se dará cuando, por la trayectoria del robot, el eje V esté totalmente girado en el mismo sentido que el paquete energético o los ejes IV o VI no estén girados.
La principal ventaja del descrito eje externo es que, al poder tener un control sobre la longitud del paquete energético se evita que este se golpee o se quede enganchado durante la trayectoria del robot y por lo tanto se deteriore.
Para ello, su funcionamiento es, básicamente, el siguiente:
El eje externo para el paquete energético se comporta como un eje del propio robot, es decir, está controlado por el computador de eje del robot y se mueve en función de puntos programados según interese en cada momento que el paquete energético esté estirado o recogido.
Para ello, se puede programar tanto la posición como la velocidad de movimiento para modificar su posición o la aceleración de dicho movimiento. El eje externo tiene un punto de referenciado en donde se le da un valor (por ejemplo 0) y así poder tener un control sobre la posición del eje.
Preferentemente el eje externo va colocado sobre el brazo del robot a la altura del eje de giro III.
En la forma de realización preferida, el eje externo para el movimiento del paquete energético comprende, esencialmente, un servomotor que genera el movimiento. Este movimiento se transmite a un husillo mediante dos piñones ubicados en el eje del motor y el propio husillo y unidos por una correa de transmisión.
Por su parte, el giro del husillo mueve un carro, que va acoplado sobre unos patines que discurren sobre guías previstas en la plataforma que define el soporte anteriormente citado, entre ambos extremos de la misma. Y, a su vez, dicho carro lleva incorporadas y sujetas a él unas fijaciones del paquete energético, que constituyen la fijación trasera, de modo que se desplazan con el movimiento del mismo a lo largo del soporte.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de planos en que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente: La figura número 1.- Muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de robot con su paquete energético fijado según el estado de la técnica anterior, tal como se ha expuesto en el apartado de antecedentes.
Las figuras número 2-A y 2-B.- Muestran sendas vistas en perspectiva de otro ejemplo de robot en que se ha incorporado el eje externo para el movimiento del paquete energético objeto de la invención, el cual se ha representado con el carro de sujeción en respectivas posiciones extremas, apreciándose su disposición y partes esenciales.
Y las figuras número 3-A y 3-B.- Muestran sendas vistas ampliadas en perspectiva del detalle del eje externo según la invención, apreciándose las partes y elementos esenciales que comprende, así como la configuración y disposición de las mismas.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas, además de un ejemplo de la técnica anterior, un ejemplo de realización no limitativa del eje externo de robot para el movimiento del paquete energético de la invención, el cual comprende lo que se indica y describe en detalle a continuación.
Así, tal como se aprecia en la figura 1, según la técnica anterior, en un robot (10) de seis ejes de giro (señalados mediante numeración romana para distinguirlos de las referencias numéricas que indican las partes del objeto), el paquete energético (1) va sujeto mediante una fijación delantera (2), ubicada cerca del extremo distal del brazo en que se incorpora la herramienta de trabajo (3) donde se ubican los ejes de giro IV a VI, y mediante una fijación trasera (4) ubicada de modo fijo cerca del extremo opuesto, es decir, cerca del eje III del robot (10).
Y, a diferencia de ello, como se observa en las figuras 2-A y 2-B, lo que la invención propone es un eje externo (100) aplicable para su incorporación en un brazo robot (10) como el antedicho que, esencialmente, comprende:
- un carro (5) móvil en que se acopla de modo solidario la fijación trasera (4) del paquete energético (1), de modo que dicha fijación trasera (4) se desplaza con el carro (5) a cualquier punto entre una posición avanzada (figura 2-A) y una posición retrasada (figura 2-B), para regular la distancia entre dicha fijación trasera (4) y la fijación delantera (2) según convenga; y
- un servomotor (6) que genera el movimiento del carro (5) controlado por el computador de eje del propio robot (10) según se programe. El husillo (7), los patines (12) y las guías (13) estarán protegidos por un fuelle de protección (15).
Atendiendo a las figuras 3-A y 3-B se observa cómo, en la forma de realización preferida, para conseguir dicho desplazamiento del carro (5), el eje externo (100) comprende un husillo (7) al que está asociado el carro (5) de modo que su giro lo desplaza linealmente desde un extremo al otro del mismo, estando dicho husillo (7) vinculado al eje del servomotor (6) a través de una correa de transmisión (8) que transmite el movimiento de un primer piñón (9) solidario al eje del servomotor (6) a un segundo piñón (11) solidario al eje del husillo (7), y donde, demás, preferentemente, el eje del servomotor (6) y el eje del husillo (7) están dispuestos en paralelo.
Por otra parte, de preferencia, para guiar el desplazamiento del carro (5) móvil a lo largo del husillo (7), dicho carro (5) está incorporado sobre un patín (12) que, a su vez, se desliza acoplado a sendas guías (13) paralelas al husillo (7).
Preferentemente, dichas guías (13) y el conjunto restante de elementos del eje externo (100) se incorporan sobre un soporte (14) definido por una plataforma alargada que se incorpora longitudinalmente y de manera fija sobre el brazo del robot (10) cerca del eje de giro III.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciéndose constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1.- EJE EXTERNO DE ROBOT PARA EL MOVIMIENTO DEL PAQUETE ENERGÉTICO que, aplicable para su incorporación en un brazo robot (10) de seis ejes de giro, donde el paquete energético (1) va sujeto mediante una fijación delantera (2), ubicada cerca del extremo distal del brazo en que se incorpora la herramienta de trabajo (3) en los ejes IV a VI, y una fijación trasera (4) ubicada cerca del extremo opuesto, en el eje III del robot (10), está caracterizado por comprender:
- un carro (5) móvil en que se acopla de modo solidario la fijación trasera (4) del paquete energético (1), de modo que dicha fijación trasera (4) se desplaza con el carro (5) a cualquier punto entre una posición avanzada y una posición retrasada, para regular la distancia entre dicha fijación trasera (4) y la fijación delantera (2) según convenga; y
- un servomotor (6) que genera el movimiento del carro (5) controlado por el computador de eje del propio robot (10) según se programe.
2.- EJE EXTERNO DE ROBOT PARA EL MOVIMIENTO DEL PAQUETE ENERGÉTICO, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un husillo (7) al que está asociado el carro (5) de modo que su giro lo desplaza linealmente desde un extremo al otro del mismo, estando dicho husillo (7) vinculado al eje del servomotor (6) a través de una correa de transmisión (8) que transmite el movimiento de un primer piñón (9) solidario al eje del servomotor (6) a un segundo piñón (11) solidario al eje del husillo (7).
3.- EJE EXTERNO DE ROBOT PARA EL MOVIMIENTO DEL PAQUETE ENERGÉTICO, según la reivindicación 2, caracterizado porque el eje del servomotor (6) y el eje del husillo (7) están dispuestos en paralelo.
4.- EJE EXTERNO DE ROBOT PARA EL MOVIMIENTO DEL PAQUETE ENERGÉTICO, según las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque el carro (5) está incorporado sobre un patín (12) que, a su vez, se desliza acoplado a sendas guías (13) paralelas al husillo (7).
5.- EJE EXTERNO DE ROBOT PARA EL MOVIMIENTO DEL PAQUETE ENERGÉTICO, según la reivindicación 4, caracterizado porque las guías (13) y el conjunto restante de elementos del eje externo (100) se incorporan sobre un soporte (14) definido por una plataforma alargada que se incorpora longitudinalmente y de manera fija sobre el brazo del robot (10) cerca del eje de giro III.
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