k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 k Número de publicación: 2 143 34 21 k Número de solicitud: 009601326 1 k Int. Cl. 7 : B2J 1/04 k 12 SOLICITUD DE PATENTE A1 k 22 Fecha de presentación: 13.06.1996 k 43 Fecha de publicación de la solicitud: 01.0.2000 k 43 Fecha de publicación del folleto de la solicitud: 01.0.2000 71k Solicitante/s: CENTRO TECNOLOGICO ROBOTIKER Parque Tecnológico Edif, 202 48016 Zamudio, Vizcaya, ES 72k Inventor/es: Aparicio Rodríguez, José María; Dorronsoro Endiguren, Miguel y Idigoras Leibar, Igone k 74 Agente: Carpintero López, Francisco k 4 Título: Dispositivo de cambio automático de garra de robot con transmisión hidráulica. ES 2 143 34 A1 k 7 Resumen: Dispositivo de cambio automático de garra de robot con transmisión hidráulica. El dispositivo forma parte de un acoplamiento por enchufe rápido de la garra que porta la herramienta al brazo de un robot, estando constituido por dos piezas (4) y (), dotadas de correspondientes orificios (8) y (16) de enchufe de los conductos de alimentación hidráulica del brazo del robot y de la herramienta acoplada en aquel, contando además esas piezas (4) y () con respectivas piezas móviles y desplazables axialmente (12) y (20) que obturan en posición de reposo los correspondientes extremos de tramos (11) y (24) que dan continuidad a los conductos que comunican, en cada pieza, con los orificios de conexión (8) y (16), de manera que en el enfrentamiento y acoplamiento entre ambas piezas (4) y () se produce el retraimiento de las piezas móviles (12) y (20) y la comunicación de los tramos de conducto (11) y (24), estableciéndose un paso de fluido entre los orificios de entrada (16) y de salida (8). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 28036 Madrid
1 ES 2 143 34 A1 2 DESCRIPCION Dispositivo de cambio automático de garra de robot con transmisión hidráulica. Objeto de la invención La invención se refiere a un dispositivo previstopararealizardeformarápida y sencilla el cambio de garra de un robot para, así, poder intercambiar los distintos tipos de herramientas que se pueden acoplar a la misma. El dispositivo, además de contar con los medios adecuados para permitir tanto la conexión eléctrica como la neumática, incluye también medios que permiten realizar simultáneamente la correspondiente conexión hidráulica. El dispositivo constituye por lo tanto una mejora de lo que es considerado como un acoplamiento por enchufe rápido con conexión eléctrica yneumática en garras de robot, de manera que en base al propio dispositivo el acoplamiento en sí incluye también la conexión hidráulica, al objeto de permitir el montaje de herramientas sobre el brazo de un robot, que estén previstas para realizar grandes esfuerzos. Antecedentes de la invención Actualmente, las herramientas que se acoplan a la garra de un robot necesitan recibir suministro eléctrico y neumático, motivo por el cual los sistemas de acoplamiento por enchufe rápido de la garra que sujeta la herramienta al brazo del robot están compuestos, generalmente, por una pareja de bridas, en donde una de ellas está permanentemente amarrada al respectivo brazo del robot, mientras que la otra se encuentra amarrada a cada una de las distintas garras portaherramientas, todo ello de manera tal que dichas bridas cuentan con un elemento de acoplamiento mecánico entre ambas para fijar la garra al brazo del robot, así como una serie de conexiones, generalmente macho-hembra, que permiten la transmisión eléctrica y neumática de la herramienta acoplada a la garra del robot desde la fuente de alimentación. Sin embargo, no es habitual que las herramientas utilizadas en los robots estén previstas para realizar grandes esfuerzos, ya que los acoplamientos actuales no pueden soportar las reacciones y vibraciones que lógicamente transmitirían esas herramientas pesadas sobre el brazo del robot Ṗor este motivo los acoplamiento o sistemas de garras de robot utilizadas en el montaje de la herramienta al correspondiente brazo del robot, no incorporan accionamientos hidráulicos que permitirían desarrollar grandes esfuerzos. Es decir que los dispositivo de acoplamiento rápido de garras de robots no están previstos para la transmisión hidráulica entre el brazo y la garra del robot, por lo que no es posible montar herramientas que puedan realizar grandes esfuerzos, ya que éstas requieren para tal fin la incorporación de accionamientos hidráulicos. Descripción de la invención El dispositivo que se preconiza ha sido concebido para resolver esa problemática, ya que el mismo está concebido de manera tal que en base a una solución sencilla y eficaz permite que los robots manejen herramientas destinadas a reali- 2 10 1 20 2 30 3 40 4 0 60 6 zar grandes esfuerzos, pudiendo realizar el cambio de herramienta de forma rápida y sencilla, incorporando para ello el acoplamiento de enchufe rápido no solamente las conexiones eléctricas y neumáticas convencionales, sino además una conexión hidráulica. Más concretamente, el dispositivo de la invención constituye un racor de conexión hidráulica que forma parte de un acoplamiento por enchufe rápido con conexión eléctrica y neumática, constituido éste como es convencional a partir de una brida amarrada al brazo del robot y una brida amarrada a la garra que porta la herramienta. Pues bien, el racor de conexión hidráulica que constituye el dispositivo de la invención y que forma parte del comentado acoplamiento rápido, comprende una pieza hembra y una pieza macho, dispuesta la primera sobre la brida fijada al brazo del robot, mientras que la segunda se fija a la brida de la garra de la herramienta. La pieza macho está constituida por una parte fija y otra móvil, de manera que la parte fija está afectada de un orificio roscado en el que se fijaráel correspondiente conducto de recepción de fluido de la herramienta acoplada a la garra, en tanto que la parte móvil forma una especie de cierre del extremo libre de la parte fija, y está requerida hacia una posición límite contra un tope de esta parte fija, por medio de un resorte dispuesto entre el extremo interior de la citada parte móvil y una parte saliente posterior de la parte fija, de manera que a lo largo de esta pieza macho se establece un conducto que, como se ha dicho con anterioridad, por un extremo recibe el acoplamiento del conducto de recepción de fluido de la herramienta acoplada a la garra, mientras que el otro extremo queda obturado precisamente por el saliente de la parte fija de la pieza macho, al hacer tope contra esa parte saliente la pieza móvil empujada por el resorte. Por su parte, la pieza hembra cuenta también con una parte fija en la que está establecido un conducto axial que por un extremo se comunica con el correspondiente conducto de alimentación hidráulica, mientras que por el otro extremo queda cerrado por una pieza móvil que está requerida hacia una posición de emergencia por medio de un resorte, posición de emergencia que queda limitada por un tope que realiza dicha pieza móvil contra un escalón interno de la parte exterior de la propia pieza hembra. El acoplamiento axial entre ambas piezas llevará consigo el retraimiento de las piezas móviles y por lo tanto la comunicación de los extremos internos y que previamente estaban obturados por esas piezas móviles, para establecer una continuidad entre los extremos, o lo que es lo mismo entre los acoplamientos correspondientes al conducto de recepción de fluido de la herramienta acoplada a la garra y el conducto de alimentación hidráulica acoplable al brazo del robot. Aunque el dispositivo o racor de conexión hidráulica descrito es susceptible de formar parte de cualquier acoplamiento por enchufe rápido de los existentes actualmente, el mismo está especial y fundamentalmente concebido para formar parte de un acoplamiento para garras de robot, permitiendo que éste pueda manejar herramien-
3 ES 2 143 34 A1 4 tas destinadas a realizar grandes esfuerzos y poder efectuar el cambio de herramienta de forma rápida y sencilla. Descripción de los dibujos Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: La figura 1.- Muestra una representación en alzado lateral de un acoplamiento por enchufe rápido para garras de robot, incorporando el dispositivo o racor de conexión hidráulica objeto de la invención, representado éste en sección. La figura 2.- Muestra una vista en alzado longitudinal, en semi-sección, de las dos piezas que constituyen el dispositivo de la invención, piezas que están dispuestas de manera enfrentada pero sin estar acopladas. La figura 3.- Muestra una vista igual a la anterior en donde las dos piezas que constituyen el dispositivo se encuentran en una fase inicial de acoplamiento. La figura 4.- Muestra, finalmente, la misma vistadelasdosfigurasanterioresconlaspiezas del dispositivo acopladas en una posición que da continuidad al conducto determinado en cada una de ellas, y por lo tanto comunicando los extremos de acoplamiento a la herramienta y el brazo del robot, para establecer así una conexión hidráulica en el propio acoplamiento, además de las convencionales conexiones eléctricas y neumáticas en los acoplamientos por enchufe rápido para garras de robot. Realización preferente de la invención Como se puede ver en la figura 1, el dispositivo de la invención es aplicable a un acoplamiento rápida de garras de robot, acoplamiento referenciado en general con (1) y que se constituye a partir de una pareja de bridas (2) y (3), la primera de ellas amarrada a la garra que porta la herramienta correspondiente, mientras que la segunda está amarrada al brazo del robot, habiéndose previsto que dichas bridas (2) y (3) cuenten con los correspondientes conectores macho y hembra para la transmisión eléctrica, neumática e hidráulica, según el dispositivo de la invención, y para permitir un enchufe rápido entre la garra y el brazo del robot y, en consecuencia, poder realizar las operaciones de cambio rápido y sencillo de la correspondiente herramienta. Pues bien, según el dispositivo de la invención, sobre la brida (2) va fijada una pieza macho (4), mientras que sobre la brida (3) va fijada una pieza hembra (), aunque obviamente podrían situarse una u otra pieza indistintamente en una u otra de esas bridas (2) y (3). La pieza macho (4) comprende una parte anterior y fija (6) a la que está acoplada una parte posterior (7), también fija, contando esta última con un orificio roscado (8) al cual se fijará mediante rosca el conducto de recepción de fluido de la herramienta acoplada a la garra, de manera que de ese orificio de acoplamiento (8) se deriva un conducto interno e inclinado (9) el cual se prolonga axialmente en un tramo ensanchado (10) 10 1 20 2 30 3 40 4 0 60 6 que se comunica con un conducto (11) realizado al efecto en una pieza móvil (12) montada en el extremo de la parte fija (6) de la pieza macho (4), de manera que esa pieza móvil (12) está empujada constantemente hacia el extremo de la parte fija (6) por medio de un resorte (13) haciendo tope en un escalonamiento (14) entre ambas piezas (6) y (12). En el acoplamiento entre las partes (6) y (7) de la pieza macho (4) y en el montaje entre la pieza móvil (12) y el extremo de la parte fija (6) de la citada pieza macho, se han previsto correspondientes juntas de hermeticidad (1). Por su parte, la pieza hembra () cuenta también con un conducto (16) de alimentación hidráulica, en el que se acoplan los conectores (17) de alimentación hidráulica, contando dicha pieza hembra () con dos partes (18) y (19) fijadas entre sí determinando una parte fija de dicha pieza hembra (), en tanto que interiormente cuenta con una parte móvil (20) que es desplazable axialmente y que está requerida hacia una posición de máxima impulsión hacia afuera por medio de un resorte (21), haciendo tope tal pieza móvil (20) en el escalón (22) con la propia parte fija (19). El conducto (16) de alimentación hidráulica, es decir del acoplamiento de la comentada pieza hembra (), se prolonga en un conducto axial (23) que desemboca en un tramo inclinado (24), el cual en posición de reposo está cerrado ya que su extremo queda enfrentado lógicamente a la pieza móvil (20), constituyendo ésta el extremo de cierre de ese orificio o tramo inclinado (24). Igual que en el caso anterior, en el acoplamiento entre las partes (18) y (19) de la parte fija y en el acoplamiento entre la parte móvil (20) y la parte fija (18), van dispuestas las correspondientes juntas de hermeticidad (2). El acoplamiento entre la pieza macho (4) y la pieza hembra () del racor hidráulico o dispositivo descrito,serealizadelamanerasiguiente: Desde la posición representada en la figura 2, en donde ambas piezas están desacopladas, se pasa a la posición representada en la figura 3, en donde dichas piezas inician su acoplamiento, enfrentándose el extremo libre de la parte móvil (12) correspondiente a la pieza macho (4) con el extremo de la parte fija (18) perteneciente a la pieza hembra (), así como el enfrentamiento del extremo de la parte fija (6) de la pieza macho (4) con el extremo de la parte móvil (20) de la pieza hembra (). En tales circunstancias, cuando se produce el desplazamiento de la pieza (4) contra la pieza (), lógicamente y de manera simultánea el extremo de la parte fija (18) de la pieza hembra () empuja a la parte móvil (12) de la pieza mancho (4), retrayéndose aquella en contra de la acción del resorte (13). Como se decía, simultáneamente se produce el empuje del extremo de la parte fija (6) de la pieza macho (4) contra el extremo de lapiezaopartemóvil (20) de la pieza hembra (), retrayéndose esa parte o pieza móvil (20) en contra de la acción del resorte (21), todo ello de manera tal que el desplazamiento de las partes móviles (12) y (20) hacia el interior de las respectivas piezas (4) y (), lleva consigo el que los conductos o tramos de conducto (11) y (24) lleguen a 3
ES 2 143 34 A1 6 comunicarse y determinen el tramo de conducto (26) representado en la figura 4, con lo que se establece una comunicación directa entre las entradas o conductos de acoplamiento (8) y (16) a la herramienta y al brazo del robot, estableciéndose así la correspondiente conexión hidráulica en la garra o acoplamiento de la herramienta al brazo del robot, o lo que es lo mismo estableciéndose el paso de fluido desde el conducto de entrada (16) al conducto de salida (8). No se considera necesario hacer más extensa 10 esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan. Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración en la esencialidad del invento. Los términos en que se ha redactado esta memoria deberán ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo. 1 20 2 30 3 40 4 0 60 6 4
7 ES 2 143 34 A1 8 REIVINDICACIONES 1. Dispositivo de cambio automático de garra de robot con transmisión hidráulica, que formando parte de un acoplamiento por enchufe rápido de la garra que porta la herramienta al brazo de un robot, estando el acoplamiento convencionalmente constituido a partir de dos bridas, una de ellas amarrada al brazo del robot y la otra amarrada a la garra que porta la herramienta, contando con los correspondientes conectores macho para la transmisión eléctrica y neumática, esencialmente se caracteriza porque se constituye a partir de dos piezas, una macho (4) y otra hembra (), la primera de ellas montada sobre la brida (2) de amarre a la garra de la herramienta, mientras que la segunda se monta sobre la brida solidarizada al brazo del robot, estando ambas piezas (4) y () dispuestas enfrentadamente de manera axial para su interacoplamiento; con la particularidad de que la pieza macho (4) cuenta con un orificio (8) de acoplamiento al conducto de recepción del fluido de la herramienta acoplada a la garra, de cuyo orificio (8) se proyecta un conducto inclinado (9) que tras un amplio ensanchamiento axial (10) del mismo se comunica con un conducto (11) previsto en una pieza móvil (12) requerida hacia una posición límite de empuje por medio de un resorte (10); mientras que la pieza hembra () cuenta con un orificio (16) de acoplamiento al conducto de alimentación hidráulica, orificio (16) que se continúa en un conducto axial (23) que se remata en un tramo inclinado y extremo (24), con la particularidad de que en el interior de tal pieza hembra () va montada una parte o pieza móvil (20) requerida hacia una posición de empuje hacia el exterior por medio de un resorte (21), todo ello de manera que los extremos de los tramos o conductos (11) y (24) se encuentran cerrados en la posición de reposo o inicial de acoplamiento entre ambas piezas (4) y (), posición que corresponde a la de enfrentamiento del extremo de la parte móvil (12) de la pieza (4) 10 1 20 2 30 3 40 4 con el extremo de la parte fija (18) de la pieza () y el enfrentamiento del extremo de la parte móvil (20) de la citada pieza () con el extremo de la parte fija (6) de la pieza (4). 2. Dispositivo de cambio automático de garra de robot con transmisión hidráulica, según reivindicación 1 ā, caracterizado porque la pieza macho (4) está formada por dos partes (6) y (7) fijadas entre sí, de manera que la parte (6) presenta en proximidad a su extremo un escalonamiento (14) en el que hace tope la pieza móvil (12) empujada por el resorte (10), con la particularidad de que en los acoplamientos entre las partes (6) y (7) y en el montaje de la parte (12) sobre la parte fija (6) van dispuestas correspondientes juntas de hermeticidad (1). 3. Dispositivo de cambio automático de garra de robot con transmisión hidráulica, según reivindicación 1 ā, caracterizado porque la pieza hembra () cuenta con dos partes fijas (18) y (19) acopladas entre sí, contando la parte fija (19) en proximidad a su extremo libre con un escalón (22) en el que hace tope la pieza o parte móvil (20) en su desplazamiento por el empuje que sobre la misma ejerce el resorte (21); con la particularidad de que tanto en el acoplamiento entre las partes (18) y (19) como entre la parte móvil (20) con la parte fija (18), van dispuestas correspondientes juntas de hermeticidad (2). 4. Dispositivo de cambio automático de garra de robot con transmisión hidráulica, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los extremos de los conductos o tramos (11) y (24) establecidas en las piezas macho (4) y hembra (), se comunican entre sí según un tramo intermedio (26) cuando las piezas o partes móviles (12) y (20) son retraídas por el empuje que sobre las mismas ejercen los extremos de las partes fijas (6) y (19) de las piezas macho (4) y hembra (), en el acoplamiento axial entre ellas, estableciéndose la comunicación y correspondiente paso de fluido entre el orificio o conducto de entrada (16) y el orificio o conducto de salida (8). 0 60 6
6 ES 2 143 34 A1
ES 2 143 34 A1 7
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OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA k 11 ES 2 143 34 k 21 N. solicitud: 009601326 k 22 Fecha de presentación de la solicitud: 13.06.1996 k 32 Fecha de prioridad: INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA k 1 Int. Cl. 7 : B2J 1/04 DOCUMENTOS RELEVANTES Categoría Documentos citados Reivindicaciones afectadas X US 4604787 A (SILVERS) 12.08.1986, columna 4, 1-4 línea 48 - columna, línea 4; figura 4. Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud El presente informe ha sido realizado para todas las reivindicaciones para las reivindicaciones n : Fecha de realización del informe Examinador Página 2.02.2000 A. Gómez Sánchez 1/1