ES2212687B1 - Brazo optico aplicable a robots. - Google Patents
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Abstract
Brazo óptico aplicable a robots. Este brazo óptico aplicable a robots está formado por: unas piezas tubulares acodadas (1, 6, 16, 18), un tramo tubular recto (21) y una pieza de salida (23), acoplados entre sí con posibilidad de giro; incluyendo además unos medios (7) para la fijación del brazo óptico a un robot (5). La pieza tubular acodada (1) está montada con posibilidad de giro sobre la salida (2) de un generador láser (3) fijado sobre el tercer brazo (4) del robot (5). Las piezas (1, 6, 16 y 18) presentan en cada acodamiento una ventana (27) provista de unas patillas interiores (28) sobre las que es presionado un espejo (29) por unos resortes (33) previstos en una pieza (32) desmontable.
Description
Brazo óptico aplicable a robots.
La presente invención se refiere a un brazo
óptico destinado a acoplarse sobre un robot y a adaptarse a los
movimientos del mismo asegurando el guiado de un haz de luz desde
un generador de láser hasta una pieza de salida.
Actualmente es una práctica habitual la
utilización del láser en diferentes aplicaciones, así como la
utilización de robots para orientar el haz de luz en la dirección
deseada.
La utilización de un láser en combinación con un
robot plantea unos problemas importantes en lo que se refiere al
guiado del haz de luz procedente del generador láser hasta una pieza
de salida o aplicador, ya que el brazo óptico empleado para
realizar dicho guiado debe ser capaz de acompañar al robot en sus
movimientos.
Para ello, algunos de los brazos ópticos
empleados actualmente están compuestos por una serie de tramos
tubulares que se disponen paralelamente a cada uno de los brazos
del robot y que se relacionan entre sí por medio de unas
articulaciones cuyos ejes de giro coinciden con cada uno de los ejes
de giro del robot, incluyendo dichas articulaciones un espejo
encargado de realizar en cada una de dichas articulaciones un
cambio de dirección del haz de luz que pasa por el interior del
brazo óptico.
Estos brazos ópticos, además de ser
excesivamente complejos limitan en gran medida los movimientos del
robot.
En otros casos el generador de láser se dispone
en una zona próxima al robot empleándose un brazo óptico con tramos
de gran longitud y las articulaciones necesarias para que la pieza
extrema del brazo óptico, montada sobre el sexto brazo del robot,
pueda seguir los movimientos de éste. En este caso el brazo óptico
se suspende de unos soportes que sobresalen considerablemente del
robot limitando en gran medida sus movimientos y la zona de
actuación del mismo.
Para solventar los problemas mencionados se ha
ideado el brazo óptico aplicable a robots objeto de esta invención
que presenta unas particularidades constructivas orientadas a
permitir su montaje sobre cualquier robot convencional, ocupando un
espacio mínimo y sin limitar prácticamente la movilidad del
robot.
De acuerdo con la invención este brazo óptico
está compuesto por:
- una primera pieza tubular acodada montada con
posibilidad de giro sobre la salida de un generador láser fijado
sobre el tercer brazo del robot,
- una segunda pieza tubular acodada montada con
posibilidad de giro sobre unos medios de soporte fijados al cuarto
brazo del robot,
- unas guías que relacionan las dos piezas
tubulares acodadas anteriores, permitiendo su desplazamiento
relativo y asegurando la permanencia de las respectivas bocas de
salida y entrada en posiciones enfrentadas durante el giro del
cuarto brazo del robot,
- un elemento tubular extensible que relaciona
las bocas de salida y de entrada de las mencionadas piezas
tubulares delimitando la zona de paso del haz;
- una tercera pieza tubular acodada que se
encuentra fijada a la segunda pieza acodada, disponiéndose su boca
de entrada enfrentada a la boca de salida de dicha segunda pieza
acodada y su boca de salida dispuesta coaxialmente con el quinto eje
de giro del robot;
- una pieza tubular con tres acodamientos
consecutivos, encontrándose su boca de entrada montada
coaxialmente, con posibilidad de giro, sobre la boca de salida de la
tercera pieza acodada y con su boca de salida dispuesta
paralelamente al sexto eje de giro del robot;
- unos medios para la fijación de la pieza
provista de tres acodamientos consecutivos sobre el quinto brazo
del robot, permitiendo su giro en torno a la boca de salida de la
tercera pieza acodada,
- un tramo tubular recto montado coaxialmente
sobre la boca de salida de la pieza provista de tres acodamientos
consecutivos,
- un soporte para la fijación, sin posibilidad
de giro, del tramo tubular respecto al quinto brazo del robot,
- una pieza de salida montada coaxialmente, con
posibilidad de giro, sobre el tramo tubular y
- unos medios para transmitir el movimiento de
giro del sexto brazo del robot a la pieza de salida.
De acuerdo con la invención las bocas de las
piezas acodadas formarán entre sí ángulos de 90°, presentando
dichas piezas en cada uno de sus acodamientos una ventana provista
de una patillas interiores que define un plano inclinado para el
apoyo de un espejo encargado de provocar un cambio de dirección de
90° en el haz de luz que incide sobre el mismo.
Durante la construcción del robot las
superficies exteriores de las patillas mencionadas pueden ser
rebajadas en la medida necesaria para asegurar que el plano
definido por las mismas forme un ángulo de 45° con el haz de luz que
incide sobre el espejo montado sobre aquéllas, asegurando que el
cambio de dirección del haz por efecto del espejo mencionado sea de
90°.
De acuerdo con la invención, las piezas
provistas de acodamientos presentan exteriormente unos medios para
la fijación de una pieza provista de unos resortes que presionan el
espejo contra las patillas de apoyo definidas en la ventana
correspondiente. La fijación del espejo respecto a dichas piezas
mediante la presión de los resortes asegura la inmovilización del
espejo durante la utilización del brazo óptico y facilita su
sustitución en caso de deterioro, ya que para realizar dicha
sustitución bastará con apoyar el nuevo espejo sobre las patillas de
apoyo y montar nuevamente la pieza portadora de los resortes, sin
necesidad de realizar ajuste alguno en el espejo.
Los medios de soporte del brazo óptico respecto
al robot incluyen una pieza de material elástico encargada de
absorber las posibles desalineaciones del brazo respecto al robot
durante los movimientos de éste.
Las guías mencionadas anteriormente y encargadas
de relacionar las dos piezas tubulares acodadas son solidarias a
una de dichas piezas y se encuentran montadas con posibilidad de
desplazamiento longitudinal respecto a la otra, de forma que
durante el giro del cuarto eje del robot las bocas de salida y de
entrada de dichas piezas se mantendrán perfectamente alineadas.
Los medios encargados de transmitir el
movimiento de giro del sexto brazo del robot a la pieza de salida
están compuestos por unos piñones de igual diámetro, engranados
entre sí y fijados coaxialmente al sexto brazo del robot y a la
pieza de salida respectivamente.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las
características de la invención, se acompaña a la presente memoria
descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo
y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
- La figura 1 muestra una vista general de
perfil del brazo óptico objeto de la invención montado sobre un
robot convencional de seis ejes.
- La figura 2 corresponde a una ampliación de
una porción de la figura anterior en la que se puede apreciar a
mayor escala el brazo óptico y en la que se ha representado solo
una parte del robot.
- La figura 3 muestra una vista esquemática de
perfil de un tramo inicial del brazo óptico parcialmente
seccionado.
- La figura 4 corresponde a una vista frontal de
la figura anterior en la que se pueden observar las guías que
relacionan la primera y segunda piezas tubulares acodadas.
- La figura 5 muestra una vista en planta
superior del brazo óptico parcialmente seccionado y en la que se
pueden observar los medios empleados para transmitir el giro del
sexto brazo del robot a la pieza de salida del brazo óptico. En
esta figura se han eliminado las guías que relacionan las dos
primeras piezas acodadas.
- La figura 6 muestra una vista frontal de la
ventana definida en una cualquiera de las piezas acodadas, pudiendo
observarse en la misma las patillas par el apoyo del espejo cuyo
contorno se ha representado con línea de trazos.
- La figura 7 muestra una vista de perfil de una
de las piezas empleadas para realizar la sujeción del espejo sobre
las patillas de apoyo de una de las piezas acodadas, habiéndose
representado esta última parcialmente y seccionada.
- La figura 8 muestra un ejemplo de realización
de los medios de soporte empleados para fijar el brazo óptico al
robot, habiéndose representado dichos medios seccionados.
Como se puede observar en las figuras
referenciadas, el brazo óptico objeto de esta invención dispone de
una primera pieza tubular acodada (1) montada por medio de unos
rodamientos, y por tanto con posibilidad de giro, sobre la salida
(2) de un generador láser (3) que se encuentra fijado sobre el
tercer brazo (4) de un robot referenciado en su conjunto como (5).
El brazo óptico dispone de una segunda pieza tubular acodada (6)
que se encuentra montada por medio de unos rodamientos y por tanto
con posibilidad de giro sobre unos medios de soporte (7) fijados al
cuarto brazo (8) del robot (5).
Como se puede observar en la figura 8, los
medios de soporte referenciados en su conjunto como (7) incluyen
una pieza anular (9) de material elástico cuya zona exterior se
encuentra fijada por medio de una brida (10) a un brazo (11)
solidario al cuarto brazo del robot y cuya zona interior se
encuentra fijada por medio de la correspondiente brida (12) al
brazo
óptico.
óptico.
Por tanto la fijación del brazo óptico al robot
se establece a través de la pieza anular elástica (9) permitiendo,
la deformación de ésta, la absorción de lasa posibles
desalineaciones del brazo óptico respecto al robot durante el
movimiento de éste.
Las piezas (1 y 6) se encuentran relacionadas
por medio de unas guías paralelas (13) que son solidarias a la
pieza (6) y que se encuentran montadas sobre la pieza (1) con
posibilidad de desplazamiento longitudinal, asegurando dichas
piezas la alineación de la boca de salida de la pieza (1) y de la
boca de entrada de la pieza (6) durante el giro del cuarto brazo
(8) del robot.
Sobre la boca de salida de la pieza (1) y sobre
la boca de entrada de la pieza (6) se encuentra montado un elemento
tubular extensible (14) que delimita la zona de paso del haz de luz
(15) procedente del generador (3).
El brazo óptico presenta una tercera pieza
tubular acodada (16) cuya boca de entrada se encuentra fijada
coaxialmente a la boca de salida de la pieza (6), disponiéndose a
su vez la boca de salida de la pieza acodada (16) coaxialmente con
el quinto eje de giro (17) del robot (5).
Sobre la boca de salida de la pieza (16) se
encuentra montada coaxialmente por medio de rodamientos, y
consiguientemente con posibilidad de giro, una pieza tubular (18)
que presenta tres acodamientos consecutivos. La boca de salida de
la pieza tubular (18) se encuentra dispuesta paralelamente al sexto
eje de giro (19) del robot.
La pieza tubular (18) se encuentra fijada al
quinto brazo (20) del robot (5) por unos medios de soporte (7)
análogos a los descritos anteriormente y representados en la figura
8.
Sobre la boca de salida de la pieza tubular (18)
se encuentra montado coaxialmente y sin posibilidad de giro un
tramo tubular (21) fijado por medio de un soporte rígido (22) al
quinto brazo (20) del robot.
Sobre el tramo tubular (21) se encuentra montada
coaxialmente y con posibilidad de giro la pieza de salida (23) del
brazo óptico.
Como se puede observar en la figura 5, esta
pieza de salida (23) es solidaria a un piñón (24) que se encuentra
engranado con dos piñones (25) de igual diámetro que aquél y
solidarios al sexto brazo (26) del robot. Los piñones (25) se
pueden desfasar angularmente para conseguir un ajuste fino de los
dientes del mismo respecto a los dientes del piñón (24) y evitar
holguras en la transmisión del movimiento de giro del sexto brazo
(26) del robot a la pieza de salida (23).
La finalidad de las piezas acodadas (1, 6, 16 y
18) es provocar los cambios de dirección del haz del láser (15)
procedente del generador (3) de forma que éste se guíe
correctamente por el interior del brazo óptico hasta salir al
exterior a través de la pieza de salida (23).
Para ello, dichas piezas presentan en cada uno
de sus acodamientos, tal como se muestra en las figuras 6 y 7, una
ventana (27) provista de unas patillas (28) para el apoyo de un
espejo (29) encargado de reflejar el haz (15) con el consiguiente
cambio de dirección del mismo.
La superficie exterior de las patillas (28),
sobre las que se apoya el espejo (29), definirán un plano que forma
exactamente un ángulo de 45° con la dirección de incidencia del haz
del láser (15) asegurando un cambio de dirección del mismo de
90°.
Para ello, la superficie exterior de las
patillas (28) puede ser rebajada en la medida necesaria durante la
fase de montaje y comprobación del brazo óptico.
Esta particularidad permite realizar la
sustitución rápida del espejo (29) en caso de deterioro sin
necesidad de tener que realizar el ajuste del nuevo espejo.
Para realizar la inmovilización del espejo (29)
en la posición de uso representada en las figuras 6 y 7, las piezas
acodadas presentan en su superficie exterior unos orificios (30)
sobre los que se monta por medio de unos tornillos (31) una pieza
(32) provista de unos resortes (33) que son los encargados de
presionar el espejo (29) contra las patillas de apoyo (28).
La finalidad de estos resortes es impedir que la
pieza (32) pueda ejercer una presión excesiva sobre el espejo (29)
al establecer el apriete de los tornillos (31) de fijación de la
misma.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza
de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se
hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma,
tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser
modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las
características esenciales de la invención que se reivindican a
continuación.
Claims (7)
1. Brazo óptico aplicable a robots, del tipo de
los destinados a acoplarse sobre un robot (5) y adaptarse a los
movimientos del mismo asegurando el guiado del haz láser desde un
generador (3) hasta una pieza de salida (23); caracterizado
porque comprende:
- -
- una primera pieza tubular acodada (1) montada con posibilidad de giro sobre la salida (2) de un generador láser (3) fijado sobre el tercer brazo (4) del robot (5),
- -
- una segunda pieza tubular acodada (6) montada con posibilidad de giro sobre unos medios de soporte (7) fijados al cuarto brazo (8) del robot,
- -
- unas guías (13) que relacionan las dos piezas tubulares acodadas (1 y 6), permitiendo su desplazamiento relativo y asegurando la permanencia de las respectivas bocas de salida y de entrada en posiciones enfrentadas durante el giro del cuarto brazo (8) del robot (5),
- -
- un elemento tubular extensible (14) que relaciona las bocas de salida y de entrada de las mencionadas piezas tubulares (1, 6) delimitando la zona de paso del haz (15);
- -
- una tercera pieza tubular acodada (16) que se encuentra fijada a la segunda pieza acodada (6), disponiéndose su boca de entrada enfrentada a la boca de salida de dicha pieza (6) y su boca de salida dispuesta coaxialmente con el quinto eje de giro (17) del robot (5);
- -
- una pieza tubular (18) con tres acodamientos consecutivos, encontrándose su boca de entrada montada coaxialmente, con posibilidad de giro, sobre la boca de salida de la tercera pieza acodada (16) y con su boca de salida dispuestas paralelamente al sexto eje de giro (19) del robot (5);
- -
- unos medios (7) para la fijación de la pieza tubular (18) sobre el quinto brazo (20) del robot, permitiendo su giro en torno a la boca de salida de la tercera pieza acodada (16),
- -
- un tramo tubular recto (21) montado coaxialmente sobre la boca de salida de la pieza tubular (18),
- -
- un soporte (22) para la fijación, sin posibilidad de giro, del tramo tubular (21) respecto al quinto brazo (20) del robot (5),
- -
- una pieza de salida (23) montada coaxialmente, con posibilidad de giro, sobre el tramo tubular (21) y
- -
- unos medios para transmitir el movimiento de giro del sexto brazo (26) del robot a la pieza de salida (23).
2. Brazo óptico, según la reivindicación
anterior, caracterizado porque los acodamientos de las
piezas (1, 6, 16 y 18) definen ángulos de 90°.
3. Brazo óptico, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque las piezas (1, 6, 16 y 18)
presentan en cada uno de los acodamientos una ventana (27) provista
de unas patillas interiores (28) que definen un plano inclinado
para el apoyo de un espejo (29) encargado provocar un cambio de
dirección de 90° en el haz de luz (15) que incide sobre el
mismo.
4. Brazo óptico, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque las piezas (1, 6, 16 y 18)
presentan exteriormente unos medios para la fijación de una pieza
(32) provista de unos resortes (33) que presionan el espejo (29)
correspondiente contra las patillas de apoyo (28) definidas en las
ventanas (27).
5. Brazo óptico, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque los medios de soporte (7)
del brazo óptico respecto al robot (5) incluyen una pieza de
material elástico (9) encargada de absorber las posibles
desalineaciones del brazo respecto al robot (5) durante los
movimientos de éste.
6. Brazo óptico, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque las guías (13) que
relacionan las dos piezas tubulares acodadas (1 y 6) son solidarias
a una de ellas y se encuentran montadas con posibilidad de
desplazamiento respecto a la otra.
7. Brazo óptico, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque los medios encargados de
transmitir el movimiento de giro del sexto brazo (26) del robot a la
pieza de salida (23) están compuestos por unos piñones (24 y 25) de
igual diámetro engranados entre sí y fijados coaxialmente a la pieza
de salida (23) y al sexto brazo (26) del robot respectivamente.
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