k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 k Número de publicación: 2 153 761 21 k Número de solicitud: 009802526 51 k Int. Cl. 7 : B25J 18/02 k 12 SOLICITUD DE PATENTE A1 k 22 Fecha de presentación: 02.12.1998 k 43 Fecha de publicación de la solicitud: 01.03.2001 71k Solicitante/s: UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA Avda. Gregorio Marañón, 42 08028 Barcelona, ES 72k Inventor/es: Amat Girbau, Josep y Ibáñez Borau, JoséMiguel k 43 Fecha de publicación del folleto de la solicitud: 01.03.2001 k 74 Agente: No consta k 54 Título: Brazo robot retráctil. k 57 Resumen: Brazo robot retráctil. El brazo robot retráctil preconizado está constituido por tres elementos, que consiguen con su desplazamiento axial un dispositivo retráctil que se caracteriza según es el primer objeto de la invención por la elevada relación existente entre su longitud máxima y su longitud mínima, lo que minimiza el espacio ocupado, ya que mientras que en posición extendida puede considerarse que ocupa una longitud L, en posición recogida ocupa una longitud L/3, con lo que se logra que permitiendo la misma longitud trabajante del brazo cuando el mismo se encuentra en situación extendida, cuando se recoge ocupe una longitud L/3 en vez de L/2. ES 2 153 761 A1 Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 28036 Madrid
1 ES 2 153 761 A1 2 DESCRIPCION Brazo robot retráctil. La presente solicitud de Patente de Invención consiste conforme indica su enunciado en un Brazo robot retráctil, cuyas nuevas características de construcción, conformación y diseño cumplen la misión para la que específicamente ha sido proyectado con una seguridad y eficacia máximas. La invención se refiere a un brazo robot cuya característica principal es la de ser un elemento electromecánico retráctil consistente en un dispositivo modular formado por tres cuerpos concéntricos, deslizables unos respecto a los otros linealmente sobre su eje coaxial con el objeto de variar su longitud y actuados dichos cuerpos por un único motor eléctrico. Existe en el mercado y por tanto puede considerarse como estado de la técnica una pluralidad de brazos no sólo para robots sino también para cualquier otro tipo de máquinas, operaciones y procedimientos impulsados bien sea a través de un motor eléctrico o mediante un dispositivo hidráulico o neumático básicamente formado por dos cuerpos, uno de los cuerpos se introduce en el interior del otro, de manera que en posición extendida presenta una longitud L, mientras que en una posición recogida presenta una longitud aproximadamente L/2. El brazo robot retráctil preconizado está constituido por tres elementos, que consiguen con su desplazamiento axial un dispositivo retráctil que se caracteriza según es el primer objeto de la invención por la elevada relación existente entre su longitud máxima y su longitud mínima, lo que minimiza el espacio ocupado, ya que mientras que en posición extendida puede considerarse que ocupa una longitud L, en posición recogida ocupa una longitud L/3, con lo que se logra que permitiendo la misma longitud trabajante del brazo cuando el mismo se encuentra en situación extendida, cuando se recoge ocupe una longitud L/3 en vez de L/2. Otro objetivo adicional de la presente invención es la característica de disponer como elemento que permite la extensión y la recogida de los tres tramos del brazo por un solo motor eléctrico, el cual se encuentra integrado en el interior de los tres elementos que componen el brazo, con lo que el mismo ocupa un espacio mínimo e incorpora todos los elementos de desplazamiento en su interior. La utilización de los tres elementos o cuerpos concéntricos que forman el conjunto extensible podrán ser de sección cuadrada, poligonal o elíptica, sin que ello afecte el funcionamiento del brazo. El movimiento lineal de desplazamientos de los tres cuerpos concéntricos que conforman el brazo robot retráctil están actuados, tal como se ha explicado anteriormente, por un mismo motor, el cual se sirve de unos tornillos sin fin y con un mecanismo cinemático, formado por engranajes cuyas características se describirán más adelante. La transmisión del movimiento de rotación del eje del motor al primer tornillo sin fin se logra mediante unos engranajes que transmiten el mo- 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 vimiento al segundo y éste al tercero con el auxilio de un segundo juego de engranajes. Cada tornillo sin fin está dotado de la correspondiente rosca, cuya cubeta está solidarizada a la base de cada elemento o cuerpo que conforma el brazo robot. Otros detalles y características de la actual solicitud de Patente de Invención, se irán poniendo de manifiesto en el transcurso de la descripción que a continuación se da, en la que se hace referencia a las figuras que en esta memoria se acompañan en la que, se representan los detalles referidos. Estos detalles se dan a título de ejemplo, haciendo referencia a un caso posible de realización práctica, pero no queda limitado a los detalles que ahí se exponen; por tanto esta descripción debe ser considerada desde punto de vista ilustrativo y sin limitaciones de ninguna clase. Sigue a continuación una relación detallada de los diversos elementos que se citan en la presente solicitud de Patente de Invención, (10) sensor de posición analógico, (11) cuerpo exterior, (12) cuerpo intermedio, (13) cuerpo interior, (14) tornillo sin fin, (15) rosca, (16) rosca, (17) motor eléctrico, (18) engranaje, (19) engranaje, (20) engranaje, (21) engranaje, (22) engranaje, (23) engranaje, (24) engranaje, (25) tornillo sin fin, (26) tornillo sin fin, (27) engranaje, (28) engranaje, (29) base del cuerpo (11), (30) base del cuerpo (12), (31) base del cuerpo (13), (32) cabota, (33) cabota, (34) soporte. La figura n 1 es una sección longitudinal del brazo rectráctil. La figura n 2 es una vista superior en planta en la que a puntos y dibujado de forma esquemática se representan los principales elementos que forman el brazo retráctil. La figura n 3 es una sección longitudinal del brazo retráctil, en una posición a 90 de la que se representa en la figura n 1. Lasfigurasn 4, 5 y 6 son unas perspectivas esquematizadas de la cadena cinemática que partiendo del movimiento del eje de motor (17) y con el auxilio de los engranajes (27-21-24-23-22-28) permite el movimiento de los tornillos sin fin (14-25-26). En una de las realizaciones preferidas de lo que es objeto de la presente solicitud y tal y como puede verse en las figuras de la n 1ala6,el brazo retráctil (10) está formado por la superposición de tres cuerpos o elementos (11), (12) y (13) que ocupan respectivamente la posición exterior, intermedia e interior en el citado brazo. En el interior de dichos cuerpos (11), (12) y (13), los cuales en posición tanto extendida como recogida son totalmente concéntricos, tal y como se indica en las figuras n 1 y 3, se instala un motor eléctrico (17), véase figura n 3, el cual está solidarizado al soporte (34) mediante los correspondientes tornillos y que dispone del engranaje (19). El eje del motor (17) está acoplado al engranaje (27), el cual engrana con el (21) y mueve el tornillo sin fin (25), de manera que permite el desplazamiento del cuerpo intermedio (12) respecto del cuerpo exterior (11) fijo. El cuerpo exterior (11), tal y como anteriormente se ha puesto de manifiesto permanece siem-
3 ES 2 153 761 A1 4 pre inmóvil, merced a que el movimiento del motor (17) se transmite a través de los engranajes correspondientes al segundo cuerpo (12), véase figura n 3. De forma simultánea, el engranaje (23) engrana con el (20) y hace girar el tornillo sin fin (14), el cual se dispone longitudinalmente y paralelamente a los tres cuerpos (10-11 y 12), véase figura n 1, permitiendo el giro de (14) el del engranaje (18), al cual es solidario y que provoca que cuando se mueve (18) y al engranar con (28) hace girar el tornillo sin fin (26) el cual se dispone longitudinalmente y de forma paralela a los tres cuerpos (11,12 y 13) y a su vez es también paralelo al tornillo sin fin (25), de manera que permite avanzar al cuerpo interior (13). El tornillo sin fin (25) al girar por el interior de la rosca (15) y ésta ser solidaria por su extremo inferior a la cabota (32) inmovilizada a la base (30) del cuerpo o elemento (12) la hace subir o bajar según el sentido de giro del tornillo (25). 5 10 15 20 Por el mismo sistema cuando gira el engranaje (18) solidario al tornillo sin fin (14) engrana con (34) que es solidario con el tornillo sin fin (26), obligando a la cubeta (33) dispuesta en el extremo de la rosca (16) de la base (31) del cuerpo o elemento (13) a arrastrar al mismo subiendo o bajando según el sentido de giro del tornillo (26). Aunque el brazo robot retráctil se trata de un mecanismo totalmente mecánico su movimiento puede ser gobernado por el correspondiente ordenador dotado del programa adecuado, para lo cual se ha previsto en el interior de dicho brazo de unos sensores de posición analógico (10). Descrito suficientemente en que consiste la presente solicitud de patente de invención en correspondencia con los planos adjuntos, se comprende que podrá introducirse en la misma cualesquiera modificaciones de detalle que se estimen convenientes, siempre y cuando no altere la esenciadelapresentepatentedeinvención que queda resumida en las siguientes reivindicaciones. 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
5 ES 2 153 761 A1 6 REIVINDICACIONES 1. Brazo robot retráctil de los que están formados por dos cuerpos concéntricos deslizables linealmente unos por el interior de los otros sobre su eje coaxial, consiguiendo su expansión y por tanto su máxima longitud L y retracción quedando a longitud L/2 desplazando un cuerpo porelinteriordelotro,caracterizado en que el brazo robot está formado por la configuración de tres cuerpos (11-12-13) que ocupan respectivamente la posición exterior intermedia e interior que se desplazan los unos por el interior de los otros accionado por un único motor (17) que mueve los tornillos sin fin (14-25-26). 2. Brazo robot retráctil según la 1 ā reivindicación caracterizado en que los cuerpos (11-12- 13) extendidos ocupan una longitud L mientras que cuando los mismos se recogen ocupan una longitud L/3. 3. Brazo robot retráctil según la 1 ā reivindicación caracterizado en que en el interior de dichos cuerpos totalmente concéntricos se instala un motor (17) solidarizado por los medios adecuados al soporte (34) equipado con el engranaje (19). 4. Brazo robot retráctil según la 1 ā reivindicación caracterizado enqueelejedelmotor (17) está dotado del engranaje (27) el cual en- 5 10 15 20 25 30 grana con el también engranaje (21) y mueve el tornillo sin fin (25) a través del engranaje (20) en combinación con el engranaje (23) montado en el extremo (25) desplazando el cuerpo (12) respecto del cuerpo (11) en ambos sentidos. 5. Brazo robot retráctil según la 1 ā y4 ā reivindicaciones caracterizado en que simultáneamente el engranaje (18) montado en el tornillo sin fin (14) al igual que los (20-21) engrana con el (28) montado en el extremo del tornillo sin fin (26) deslizándose el cuerpo (13) respecto de los cuerpos (11-12) en ambos sentidos. 6. Brazo robot retráctil según las anteriores reivindicaciones caracterizado en que el tornillo sin fin (25) al girar por el interior de la rosca (15) y ser ésta solidaria a la base extremo inferior a la cabota (32) inmovilizado a la base (30) del cuerpo (12) la hace extenderse o recogerse según el sentido de giro del tornillo sin fin (25). 7. Brazo robot retráctil según las anteriores reivindicaciones caracterizado en que al girar el engranaje (18) solidario al tornillo sin fin (14) por la acción del motor eléctrico (17) engrana con el engranaje (34) que es solidario al tornillo sin fin (26), obligando a la cabota (33) dispuesta en el extremo de la rosca (16) de la base (31) del cuerpo o elemento (13) a arrastrar al mismo, extendiéndose o recogiéndose (13) respecto de (11-12) según el sentido de giro de (26). 35 40 45 50 55 60 65 4
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OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA k 11 ES 2 153 761 k 21 N. solicitud: 009802526 k 22 Fecha de presentación de la solicitud: 02.12.1998 k 32 Fecha de prioridad: INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA k 51 Int. Cl. 7 : B25J 18/02 DOCUMENTOS RELEVANTES Categoría Documentos citados Reivindicaciones afectadas X US 5111709 A (TORII et al.) 12.05.1992, todo el documento. 1-3 A 4-7 X ES 2119466 A (COMISSARIAT A L ENERGIE ATOMIQUE) 04.09.1996, 1-3 A todo el documento. 4-7 X DE 3803698 A (MANNESMANN) 17.08.1998, resumen; figuras. 1-3 A 4-7 X WO 8301407 A (UNITED STATES ROBOTS) 28.04.1983, página 12, 1,2 línea 35 - página 15, línea 35. A 3-7 A US 5125789 A (FARR) 30.06.1992, columna 4, línea 28 - columna 6, 1-7 línea 68. 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 30.01.2001 L. García Aparicio 1/1