ES2291935T3 - Organo mejorado de aprehension y transferencia. - Google Patents
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Abstract
Un utillaje mediante el cual durante la utilización los artículos pueden ser recogidos desde una posición, y haciéndolos que desciendan en una segunda posición, cuyo utillaje comprende: dos cuchillas (54, 56) que tienen cada una un borde frontal y un borde posterior, y siendo ambas movibles entre una primera posición en la cual sus bordes frontales están separados por un espacio libre grande y una segunda posición en la cual se solapan los bordes frontales, o bien que están en contacto o están separados por un espacio libre más pequeño; y medios motrices (60, 62) para realizar el movimiento relativo entre las dos cuchillas, para desplazarlas entre la primera y la segunda posiciones, por lo que durante la utilización con las cuchillas (54, 56) en la primera posición, el utillaje puede descender de forma que los lados inferiores de las dos cuchillas hagan contacto con una superficie sobre la cual está en reposo el artículo con los dos bordes frontales de las cuchillas en los lados opuestos del artículo, y pudiendo recogerse el último por las cuchillas mediante la operación de los medios motrices (60, 62) para mover las cuchillas (54, 56) a su segunda posición por debajo del artículo; y comprendiendo además un mecanismo de restricción del movimiento (80, 90) que incluye unos medios de acoplamiento de los artículos, por lo que el acoplamiento entre los medios de acoplo del articulo y el artículo resistirá el movimiento del artículo con respecto a los medios de acoplo del artículo, como resultado de que las cuchillas se deslizan por debajo del artículo.
Description
Órgano mejorado de aprehensión y
transferencia.
Esta invención está relacionada con los
dispositivos de aprehensión (utillaje), mediante los cuales,
especial aunque no exclusivamente, pueden recogerse porciones de
productos alimenticios desde un lugar (típicamente en una cinta
transportadora), desplazándolas y situándolas en otro lugar
(típicamente en otra cinta transportadora o bien en un contenedor
tal como una bandeja en otra cinta transportadora).
En el procesamiento de productos alimenticios y
en la industria de embalaje es conocido el corte de grandes piezas
de material alimenticio tal como la carne, en porciones más
pequeñas, dimensionadas de forma usual, y posteriormente el
envasado de las partes cortadas individualmente, o más normalmente
en grupos, de tres o más, para su visualización (usualmente en
gabinetes de presentación con frío o bien congelados) para la
selección ante el publico para su adquisición.
Por tanto, el cerdo y el cordero se cortan en
chuletas, la ternera en filetes y la panceta en rodajas. El corte a
partir del producto en bruto se consigue con frecuencia utilizando
una cuchilla giratoria, y se deja que las porciones (es decir, las
chuletas o los filetes) caigan una encima de otra sobre una cinta
transportadora en movimiento.
Puede proporcionarse un mecanismo de escape, de
forma que las porciones se separen a lo largo de la longitud de la
cinta transportadora, y en general las porciones tenderán a caer de
forma similar, por ejemplo en el caso de chuletas de cerdo en el
borde cada chuleta, la cual se cubrirá mediante una capa de grasa
que podrá ser por ejemplo en el borde delantero de cada chuleta en
alineación, dependiendo de si el cerdo en bruto a partir del cual
se cortan las chuletas es el lado graso de la parte superior o el
lado graso de la parte inferior.
No obstante, no existe garantía de que las
porciones estén alineadas de esta forma sobre la cinta
transportadora.
Se considera deseable que las porciones (por
ejemplo, las chuletas) que se presentarán en el denominado
pre-envase, estén todas alineadas de una forma
similar, y de una en una (de forma que exceptuando la parte más
superior, las de debajo estén solapadas parcialmente por las de
encima), o que las porciones estén dispuestas en forma atractiva
lado con lado sobre una bandeja plana, de forma que pueda verse el
tamaño y la calidad de todas las porciones que conforman el
envase.
Hasta ahora la recogida y la colocación de las
porciones en bandejas o en otros contenedores, han sido al menos
parcialmente realizadas de forma manual. Aunque ha significado que
la orientación del producto no ha sido exigida en la cinta
transportadora, el proceso exige mucha mano de obra, y que la
producción estará limitada a la velocidad con la cual los
operadores puedan recoger y colocar las porciones. El trabajo es
igualmente tedioso.
Es un objeto de la presente invención el
automatizar el proceso anterior.
Es otro objeto el proporcionar un aparato que
pueda ser utilizado para la recogida y la transferencia de productos
similares (los cuales pueden ser productos similares de productos
alimenticios, pero que podrían ser cualesquiera artículos de tamaño
similar, tales como pequeños productos manufacturados), los cuales
tengan que ser empaquetados para el almacenamiento, y que puedan
visualizarse para la venta.
Se han desarrollado robots controlados por
ordenador, y se encuentran disponibles a través de ABB Ltd de Milton
Keynes, Inglaterra.
Los brazos robóticos IRB 340 e IRB 340SA están
adaptados especialmente para la recogida de productos alimenticios
tales como las chuletas de cerdo o de cordero, porciones de pollo,
filetes de pescado y similares, procediendo a la elevación de cada
articulo recogido para permitir que se desplace lateralmente a otra
posición (tal como en una cinta transportadora paralela), en donde
se procederá a bajarlo o dejarlo caer sobre la otra cinta
transportadora, o bien en una bandeja sobre cualquier cinta
transportadora.
Durante la elevación, desplazamiento y descenso,
el robot está adaptado para que sea capaz de rotar el artículo que
haya recogido a través de un ángulo de 360º, aunque para la mayoría
de los propósitos será suficiente con un ángulo de rotación de 180º
en cualquier dirección desde la posición en la que se acople el
artículo por primera vez.
Para facilitar el posicionamiento del robot,
cámaras de vídeo, sensores de posicionamiento, dirección de
movimiento y velocidad del movimiento, se proporcionan
transductores enlazados con cada cinta transportadora, para
suministrar información al ordenador de control. De esta forma, la
llegada de cada articulo siguiente a recoger por el robot podrá ser
etiquetada, suministrando su posición exacta a través del ancho de
la cinta transportadora al ordenador, y si está conformada (en una
vista en planta) o marcada, de forma que su orientación pueda
determinarse visualmente, en donde las cámaras que observen los
artículos podrán suministrar información que permita al ordenador
el poder determinar la orientación exacta de cada artículo, y
determinar por tanto el valor de la magnitud que necesite girar,
para ocupar una orientación dada al posicionarse en la segunda cinta
transportadora (o en una bandeja sobre la misma).
Cuando los artículos se apilen o se presenten en
forma individual, podrán ser recogidos y colocados como un solo
artículo.
Es un objeto de la presente invención el
proporcionar un utillaje (sistema de agarre) que puede montarse y
ser operado por medio de dicho brazo robótico.
La memoria técnica de la patente WO99/00306/A
expone un utillaje para la recogida y la colocación de porciones de
productos alimenticios, y que proporciona la exposición en la cual
está basado el preámbulo de la presente reivindicación 1.
De acuerdo con la presente invención se
suministra un utillaje mediante el cual durante la utilización los
artículos pueden ser recogidos desde una posición, y haciéndolos que
desciendan en una segunda posición, cuyo utillaje comprende: dos
cuchillas que tienen cada una un borde frontal y un borde posterior,
y siendo ambas movibles entre una primera posición en la cual sus
bordes frontales están separados por un espacio libre grande y una
segunda posición en la cual se solapan los bordes frontales, o bien
que están en contacto o están separados por un espacio libre más
pequeño; y medios motrices para realizar el movimiento relativo
entre las dos cuchillas, para desplazarlas entre la primera y la
segunda posiciones, por lo que durante la utilización con las
cuchillas en la primera posición, el utillaje puede descender de
forma que los lados inferiores de las dos cuchillas hagan contacto
con una superficie sobre la cual está en reposo el artículo con los
dos bordes frontales de las cuchillas en los lados opuestos del
artículo, y pudiendo recogerse el último por las cuchillas mediante
la operación de los medios motrices, para mover las cuchillas a su
segunda posición por debajo del artículo; y comprendiendo además
un mecanismo de restricción del movimiento que incluye unos medios
de acoplamiento de los artículos, por lo que el acoplamiento entre
los medios de acoplo del articulo y el artículo resistirá el
movimiento del artículo con respecto a los medios de acoplo del
artículo, como resultado de que las cuchillas se deslizan por
debajo del artículo, caracterizado porque:
- a)
- el utillaje está adaptado para estar fijado al extremo movible de un brazo robótico controlado por ordenador, que permite que los artículos puedan ser rotados en tránsito desde una mencionada posición hasta la segunda posición;
- b)
- los medios de acoplamiento del artículo están adaptados durante su uso para que permanezcan estacionarios, mientras que la cuchillas se desplazan con respecto a su primera a su segunda posiciones; y
- c)
- el mecanismo de restricción de movimientos comprende al menos un miembro deformable flexible situado por encima del plano que contiene las dos cuchillas, y separado de las mismas por una distancia que es menor que el grosor de cada artículo a recoger por el utillaje, de forma que durante la utilización el utillaje descienda sobre el artículo, en donde el lado inferior del miembro deformable se acoplará a la superficie superior del artículo, y en el que el miembro llega a deformarse con el fin de acomodarse al grosor del artículo, antes de que las cuchillas hagan contacto con una superficie sobre la cual descanse el artículo, con la fuerza hacia abajo resultante sobre el artículo, y la resistencia friccional al movimiento entre el miembro deformable y el artículo sirviendo para restringir el último en su movimiento bajo la influencia del movimiento de la cuchilla subsiguiente por debajo, para la recogida o para la liberación del artículo.
Preferiblemente, el grosor de las cuchillas se
selecciona de forma que exista poca tendencia a que el borde frontal
de cualquier cuchilla pueda presionar el artículo por delante de la
cuchilla conforme los bordes frontales se acoplan al artículo, sino
más bien deslizándose entre el articulo y la superficie sobre la
cual se sitúa el artículo.
Preferiblemente, el borde frontal de cada
cuchilla está biselado o redondeado, para no presentar un borde
cortante ante el artículo.
Preferiblemente, los medios motrices actúan para
mover las dos cuchillas a alta velocidad entre las dos posiciones,
de forma que existe poca tendencia a la fricción entre la superficie
de las cuchillas y el lado inferior del artículo, para provocar que
el último se desplace lateralmente con cualquiera de las
cuchillas.
Preferiblemente, las cuchillas son de
dimensiones similares en sus tamaños formas y grosores, y están
hechas de un material similar, teniendo un acabado superficial
similar, al menos sobre sus caras superiores, que realizan un
contacto deslizante con el lado inferior del artículo, conforme se
desplazan a su segunda posición.
Preferiblemente, el acabado superficial de los
lados inferiores de las cuchillas es también similar.
Preferiblemente, la velocidad de movimiento de
cada cuchilla es similar entre sí, aunque en un sentido opuesto en
general.
Preferiblemente, el tamaño y la forma de las
cuchillas se seleccionan de forma que el área de cada cuchilla
disponible para deslizarse por debajo del artículo sea mayor del 50%
del área del artículo.
Preferiblemente, el borde frontal de cada
cuchilla incluye un labio o reborde vertical o pared que puede
acoplarse a las zonas marginales del artículo cuando las cuchillas
ocupen su segunda posición.
Cada labio, reborde o pared puede ser integral
con la cuchilla (mediante el doblado o moldeado o bien conformando
el borde posterior de la cuchilla para formar un labio), o bien
puede comprender un miembro separado que esté fijado a la cara
superior de la cuchilla adyacente a su borde posterior, por ejemplo
mediante un adhesivo, o soldadura, o remaches, o tornillos, y
separados preferiblemente de la cuchilla para facilitar la
limpieza.
Los medios de acoplamiento del artículo pueden
por ejemplo acoplarse a una cara superior del artículo sobre la
cual se haga descender el utillaje.
El miembro deformable puede comprender un bloque
de material deformable flexible, una placa o bloque plegados, o una
placa en forma de disco de una hoja de un resorte o similar, o bien
uno o dos dedos de acero flexible o similar, teniendo una rigidez
lateral pero estando adaptada para reflexionarse en forma flexible
en una dirección hacia arriba, con respecto a las cuchillas.
Típicamente, cada dedo está formado por acero
flexible y está doblado de forma que apunte hacia abajo para
acoplarse a la superficie inferior del artículo, pero el cual podrá
estar más o menos aplanado por una fuerza hacia arriba, para
acomodarse al grosor del artículo. Los dedos pueden incluir dos o
más dobleces adicionales para incrementar el área del dedo en
contacto con el artículo.
La rotación del artículo en tránsito entre la
primera y la segunda posiciones puede conseguirse mediante la
rotación de una parte del brazo robótico con respecto a la otra
parte del mismo, o haciendo rotar el utillaje con respecto al brazo
robótico.
De acuerdo con un aspecto preferido de la
presente invención, en los utillajes de recogida y sujeción tal
como los descritos hasta ahora, un miembro de soporte está situado
por encima de dada una de las cuchillas, y se proporcionan medios
motrices para desplazar los miembros de soporte, y las cuchillas las
cuales durante su utilización operan para mover los miembros de
soporte y las cuchillas, hasta que el producto esté agarrado entre
los miembros de soporte y posteriormente mover las cuchillas por
debajo del producto, manteniendo los medios motrices los miembros
de soporte en la posición de agarre del producto, conforme las
cuchillas se retiran subsiguientemente desde la parte de debajo del
producto, para prevenir un arrastre consiguiente por fricción en el
lado inferior del último para evitar la separación o el movimiento
del producto, y solo operando para desacoplar los miembros de
soporte del producto después de que las cuchillas se hayan
desplazado desde debajo del producto, permitiendo por tanto que el
producto caiga o permanezca sobre la superficie de soporte conforme
se eleva el utillaje.
Los medios motrices de las cuchillas y los
miembros de soporte son típicamente cilindros neumáticos que pueden
tener una acción doble, o una acción sencilla en combinación con
unos resortes de retorno.
Con el fin de sujetar solo ligeramente el
producto entre los miembros de soporte, puede incluirse un sistema
motriz que incorpore una conexión de movimiento perdido o juego en
combinación con un resorte de compresión de bajo valor, el cual se
comprima hasta el punto de un sobre-recorrido y que
proporcione la fuera de agarre lateral sobre el producto, y que
asegure también que el movimiento perdido o juego pueda acomodarse
conforme se retrae el sistema motriz.
Una configuración preferida comprende un primer
cilindro neumático doble, adaptado para mover las cuchillas y los
miembros de soporte como una única unidad, y un segundo cilindro
neumático doble, adaptado para mover las cuchillas con respecto a
los miembros de soporte.
Pueden utilizarse otros sistemas motrices, tales
como los motores eléctricos y/o solenoides electromagnéticos, y/o
motores hidráulicos.
Cada miembro de soporte puede estar en contacto
deslizante con la superficie superior de la cuchilla, con la cual
esté asociado, de forma que el movimiento relativo durante el cierre
en el producto y/o durante la apertura para liberar el producto,
actúe de forma de auto-limpieza, y en donde el
miembro de soporte pueda considerarse como un rascado de la
superficie superior de la cuchilla, y que con dicho fin pueda
describirse como un rascador.
En tanto que no sea necesario para retraer
totalmente ambas cuchillas y los miembros de soporte, con el fin de
liberar el producto, durante la utilización, los medios motrices
pueden ser operados para retraer las cuchillas con el fin de
alinear las caras internas de los miembros de soporte, y entonces
los medios motrices, para retraer ambas cuchillas y los miembros de
soporte en sincronización, mediante una distancia solo suficiente
para liberar el producto, de forma que su posición relativa con la
superficie de soporte permanezca substancialmente no alterada con
respecto a la determinada por la posición con la cual se haya
desplazado el utillaje. De esta forma, conforme la herramienta se
eleva verticalmente para liberar el producto, los miembros de
soporte continuarán colocando el producto hasta que la herramienta
se haya elevado, después de lo cual los medios motrices podrán ser
operados para retraer totalmente los miembros de soporte y las
cuchillas.
La etapa de retracción total de los miembros de
soporte y las cuchillas puede realizarse en tránsito conforme la
herramienta retorna para recoger y elevar más productos.
Cuando el brazo robótico en sí no es rígido
torsionalmente, o la conexión entre el brazo y el utillaje, o el
brazo y un soporte fijo, permite el movimiento rotacional relativo
tenga lugar debido al desgaste, movimiento de pérdida inherente o
una falta de rigidez torsional en cada conexión, cualquier fuerza
ejercida sobre las cuchillas y/o los miembros de soporte durante el
izado, o cualquier par motor de reacción transmitido al brazo
conforme se abran las cuchillas, podrá provocar que el utillaje gire
a través de un ángulo pequeño en un punto crucial en el ciclo de
recogida y de
colocación.
colocación.
Esto es especialmente de interés cuando las
cuchillas y/o los miembros de soporte (si están provistos) se están
abriendo para liberar el artículo, puesto que el juego en el brazo y
en las conexiones y/o la flexibilidad inherente en el eje torsional
del brazo robótico, puede dar lugar a que el artículo esté
incorrectamente orientado por el brazo y por el utillaje cuando sea
liberado, si la abertura de las cuchillas y/o los miembros de
soporte (si están provistos) generan un par motor de reacción sobre
el eje motriz de torsión del brazo robótico.
En consecuencia, de acuerdo con una
característica de preferida en particular de la invención, el
mecanismo mediante el cual las dos cuchillas y/o miembros de
soporte (si están provistos) se hace que se muevan para ejercer un
par motor despreciable (preferiblemente cero) alrededor del eje
motriz de torsión del brazo robótico y/o alrededor del eje
rotacional entre el brazo y el utillaje y/o alrededor de cualquier
eje en torno al cual una parte del brazo pueda rotar con respecto a
otra parte del mismo.
Preferiblemente, el utillaje incluye un puente,
el cual está adaptado para fijarse centralmente al brazo robótico,
en el cual están montadas pivotalmente las dos cuchillas, en los
extremos opuestos, y al cual están conectados también los medios
motrices mediante los cuales las cuchillas se desplazan entre su
primera y segunda posiciones, y los miembros de soporte sus medios
motrices (si están provistos).
Preferiblemente, el puente es de aluminio o de
plástico, de cualquiera de los montantes o montajes para la
fijación de las cuchillas al puente o sistema motriz, con el fin de
mantener el peso del utillaje a un mínimo.
Cada placa (si está provista) y cada miembro de
soporte pueden estar hechas de plástico, pero preferiblemente están
hechas a partir de acero inoxidable, y típicamente siendo del orden
de 0,5 mm de grosor.
Preferiblemente se encuentra fijado un bloque de
Nylon® alargado, a lo largo aunque separado desde el borde
posterior de cada cuchilla.
Los medios motrices pueden ser tales que actúen
igualmente y en forma opuesta sobre las dos cuchillas y soportes
(si están provistas), o bien pueden ser tales que actúen sobre una
de las cuchillas y uno de los soportes (si están provistos los
últimos), con una conexión entre las dos cuchillas y entre los dos
miembros de soporte, para transmitir la fuerza motriz a la otra
cuchilla (y al miembro de soporte (si está provisto)), con el fin
de provocar que cada una se desplace en una forma apropiada con
respecto a la cuchilla accionada (y el miembro de soporte accionado
si estuviera provisto).
Los medios motrices pueden ser de acción doble
en el sentido de que ejerzan una fuerza motriz positiva en cada
cuchilla, y en cada miembro de soporte (si está provisto), en ambas
direcciones del movimiento.
Alternativamente los medios motrices pueden
accionar solamente para mover las cuchillas (y miembros de soporte
(si están provistos)) en un sentido, y medios de resorte que actúen
para moverlos de retorno en el sentido opuesto, una vez que los
medios motrices se desactiven o se desacoplen.
Cuando el brazo robótico incluye un motor
rotacional, para hacer rotar el utillaje fijado al mismo con
respecto al brazo, esto puede utilizarse para orientar el utillaje
y por tanto un artículo en el mismo durante el tránsito.
Alternativamente, el motor rotacional del brazo
robótico puede ser utilizado para accionar los medios de control en
forma mecánica en el utillaje para realizar el movimiento relativo
de las cuchillas y de los miembros de soporte (si están
provistos).
Cuando el utillaje incluye un puente tal como se
ha mencionado anteriormente, y las cuchillas son pivotables con
respecto al puente, los medios motorizados pueden fijarse en parte
al puente para mover las cuchillas con respecto al puente, y por
tanto entre si. De igual forma, los medios motrices pueden actuar
de una forma similar en los miembros de soporte (si están
provistos).
Cuando se llega al instante justamente antes de
su movimiento deslizante hacia dentro por debajo del artículo, las
cuchillas tienen que presionarse en contacto con una superficie de
soporte plana del artículo/producto, tal como la superficie
superior de una cinta transportadora suave sobre la cual se
transporta el artículo, puede proporcionarse una conexión de
movimiento lento flexible entre las cuchillas y el brazo robótico.
Esto permite a las cuchillas el hacer contacto breve con la
superficie de soporte del artículo antes de detener el movimiento
hacia abajo del extremo del brazo robótico que transporta el
utillaje, y para el movimiento final del brazo robótico para
comprimir la conexión del movimiento perdido (juego) flexible,
después de que las cuchillas hagan contacto con la mencionada
superficie. La energía almacenada en la compresión de la conexión
de movimiento perdido (juego) flexible ejerce una fuerza hacia
abajo sobre las cuchillas (las cuales se resisten por la mencionada
superficie, por ejemplo, la cinta transportadora), las cuales
aseguran que las cuchillas permanecen en contacto deslizante con la
superficie, y que no se elevan conforme se mueven hacia el articulo
al acoplarse al mismo, sino que en su lugar continúan presionando
debajo del artículo y elevando el mismo, para permitir que las
cuchillas se cierren.
La conexión del movimiento perdido (juego) puede
ser entre el brazo robótico y el utillaje o cuando el utillaje
incluye un puente rígido, pudiendo realizarse entre las cuchillas y
el puente.
Cuando los medios motrices de las cuchillas
están fijados en parte al puente, preferiblemente se proporciona
una conexión de movimiento perdido (juego) entre los medios motrices
y el puente, o entre los medios motrices y la cuchilla (o
cuchillas), para poder acomodar cualquier movimiento perdido (juego)
entre el puente y las cuchillas. Alternativamente, los medios
motrices puede ser rígidos torsionalmente en un plano paralelo al
cual en que las cuchillas se desplazan, pero siendo capaces de
flexionar o distorsionarse o elevándose y cayendo conforme pivotan
en un plano que es perpendicular al plano en el cual se mueven las
cuchillas, para acomodar el movimiento perdido (juego) entre las
cuchillas y el puente.
Cuando los miembros de soporte están provistos
por encima de las cuchillas, cualquier movimiento perdido (juego)
de las cuchillas con respecto al brazo robótico o puente tiene que
ser replicado para los miembros de soporte, para permitir al último
el moverse con las cuchillas después de que hagan contacto con la
cinta transportadora.
Los medios motrices para mover las cuchillas y/o
los miembros de soporte (cuando estén provistos), pueden estar
motorizados eléctricamente, y pueden comprender un solenoide o un
motor electromagnético rotacional, pero están motorizados
preferiblemente en forma neumática, y estando compuestos por un
montante extensible reumáticamente, preferiblemente un montante de
acción doble y consiguiéndose el movimiento del pistón en el
cilindro del montante mediante la aplicación de una presión positiva
a uno u otro extremo del cilindro, según se precise.
El aire a presión se suministra preferiblemente
a una válvula soportada por el brazo o el utillaje, preferiblemente
en un puente del último, y la válvula siendo un solenoide operado
para dirigir la presión de aire a uno u otro extremo del montante,
o bien siendo operada por unos segundos medios de una tubería de
aire, o desde una fuente de aire a presión, bajo el control de un
ordenador, el cual puede ser el que controle el brazo robótico.
Las cuchillas y cuando estén provistos los
miembros de soporte, pueden girar entre sí y/o hacia un puente que
forme parte del utillaje, o bien pueden deslizarse linealmente entre
sí o hacia el puente.
Cuando las cuchillas (si están provistas) y los
miembros del soporte se transporten por debajo de un puente, el
espacio libre entre el puente y las cuchillas puede ser ajustable
para permitir que las distintas alturas del artículo puedan
acomodarse dentro del utillaje.
La invención no está limitada a la recogida de
artículos únicos, y mediante el dimensionado apropiado de las
cuchillas y su recorrido, y el espacio libre entre las cuchillas y
cualquier puente de soporte, pueden recogerse por el utillaje una
pila de dos o más artículos disgustos unos encima de otros (tales
como una pila de rodajas de panceta). La altura de cualesquiera
miembros del soporte provistos en combinación con las cuchillas se
selecciona también preferiblemente de acuerdo con la altura del
artículo o artículos en la pila.
De igual forma, si dos o más porciones de carne
tales como chuletas o filetes o filetes de pescado se disponen en
un conjunto único sobre la cinta transportadora, el utillaje
construido y operado de acuerdo con la invención, puede utilizarse
para la recogida y colocación del conjunto único, sin alterar la
relación de las porciones que conforman el conjunto.
Preferiblemente, el utillaje está orientado con
respecto al conjunto único, de forma que las dos cuchillas (si
están provistas con los miembros de soporte) avanzan hacia el
conjunto a lo largo de una línea que sea generalmente ortogonal con
la dirección en la cual estén cortadas.
Preferiblemente, en consecuencia, el utillaje
está construido con un sistema de visionado, el cual proporciona
las señales de la imagen del ordenador de control del brazo
robótico, el cual permite al último el determinar la orientación de
cada artículo, y en particular la dirección del corte de un conjunto
cortado, y para generar las señales de control para hacer rotar el
utillaje de acuerdo con ello, para asegurar que antes de que el
utillaje se acople a un artículo, tal como un conjunto cortado, su
orientación con respecto al articulo o conjunto sea tal que las
cuchillas (y si están provistos los miembros de soporte) se moverán
apropiadamente con respecto al artículo o conjunto.
En consecuencia, cualquier referencia al
artículo puede significar aquí una única unidad o una pila o un
conjunto cortado de dos o más de tales unidades.
La invención se refiere también a un sistema de
manipulación de productos, que comprende una cinta transportadora,
una segunda cinta transportadora separada de la primera, un brazo
robótico y un control por ordenador, teniendo un utillaje fijado a
su extremo remoto y siendo movible, construido como se ha mencionado
anteriormente, siendo controlables el brazo y el utillaje, mediante
las señales del ordenador, para posicionar el utillaje alrededor de
un artículo en una cinta transportadora, y si está provisto, mover
los miembros de soporte en contacto opuesto con un artículo y para
deslizar las cuchillas por debajo del artículo, y posteriormente
elevar el artículo desde una cinta transportadora por el control
apropiado del brazo robótico, y mover el brazo y por tanto el
artículo que contenga el utillaje, de forma que se coloque sobre la
otra cinta transportadora y mediante las señales de control
apropiadas del ordenador, abrir las cuchillas y los miembros de
soporte (si están provistos) y depositar el artículo en la otra
cinta
transportadora.
transportadora.
El brazo puede ser movido bajo el control del
ordenador en el sentido de hacia abajo después de que el utillaje
se haya posicionado sobre la otra cinta transportadora antes de que
las cuchillas (y miembros de soporte (si estuvieran provistos)) se
abran, por tanto para controlar la distancia a través del artículo
que tenga que caer sobre la otra cinta transportadora al ser
liberadas.
El sistema puede incluir cámaras y sensores que
generen señales mediante las cuales el ordenador pueda determinar
la posición y/o la orientación y/o la naturaleza de cada artículo
sobre la mencionada cinta transportadora, y pudiendo generar las
señales de control para hacer que los motores operen para elevar y/o
rotar y/o descender el utillaje y/o ajustar el brazo robótico, de
forma que el utillaje se posicione justo en el tiempo exacto con
respecto a un artículo que esté desplazándose sobre una cinta
transportadora, para permitir que el utillaje lo recoja de la
misma, y si se precisa el poderlo rotar en tránsito y colocarlo en
la otra cinta transportadora exactamente en el punto correcto en el
tiempo y en la orientación correcta.
La mencionada otra cinta transportadora puede
tener bandejas o bien otros contenedores sobre la misma, y el
sistema de visionado y los sensores pueden configurarse para
identificar la posición precisa de cada bandeja o envase con
respecto al brazo robótico, y el ordenador puede ser programado para
controlar el movimiento de la mencionada otra cinta transportadora,
así como también la mencionada otra cinta transportadora, para
asegurar que una bandeja específica o un contenedor se encuentran en
la posición específica en el instante específico, para permitir que
un articulo específico recogido de la cinta transportadora sea
colocado en la mencionada bandeja o contenedor por el utillaje
operando y construido como antes se ha mencionado, y siendo
transportado por el brazo robótico.
La invención será descrita a continuación, a
modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los
cuales:
la figura 1 es una vista en perspectiva de un
brazo robótico IRB 340 de ABB Ltd en cuyo extremo inferior se tiene
que montar el utillaje que incluye la invención,
la figura 2 es una vista en perspectiva del
utillaje para ayudar a la comprensión de la invención, en donde se
muestran las dos cuchillas por separado, de forma que el utillaje
pueda descender sobre un artículo a recoger y para desplazarlo a
una segunda posición,
la figura 3 es una vista similar a la figura 2
pero en la cual las dos cuchillas se han desplazado
conjuntamente,
la figura 4 es una vista similar a la figura 3,
pero mostrando el utillaje de acuerdo con la invención, en donde la
superficie superior de un artículo a recoger se acopla por un
conjunto de dedos tensados en lugar de las puntas de las figuras 2
y 3,
la figura 5 muestra esquemáticamente, la forma
en que las dos cuchilla se desplazan en forma sincronizada, y
muestra como se experimenta el par motor resultante alrededor del
eje de la conexión entre el utillaje y el brazo robótico de la
figura 1,
las figuras 6-10 muestran
distintas configuraciones del utillaje, en donde el movimiento de
las cuchillas es tal que generan un par motor inferior o
despreciable sobre la conexión del brazo robótico,
la figura 11 muestra el utillaje descendido en
contacto con una cinta transportadora con las cuchillas abiertas,
pero justo a punto de moverse hacia dentro y por debajo de una
chuleta de cerdo,
la figura 12 muestra el utillaje después de que
las cuchillas se hayan desplazado por debajo de la chuleta, listas
para elevarse y desplazarse lateralmente por el brazo robótico y
dejándose caer en una bandeja sobre una cinta transportadora
adjunta,
la figura 13 ilustra un grupo cortado de
chuletas en una cinta transportadora y muestra la dirección desde
la cual las dos cuchillas tienen que desplazarse para acoplarse al
grupo cortado, para permitir que sean recogidas como un único
artículo,
las figuras 14A-14D son vistas
en perspectiva, en planta superior y en alzado lateral de una
herramienta de recogida que ayuda a la comprensión de la
invención,
las figuras 15A-15D son vistas
similares en las cuales uno de los cilindros ha sido accionado para
mover ambas cuchillas y los miembros de soporte cerrados
conjuntamente, como una primer etapa para acoplar el producto (no
mostrado),
las figuras 16A-16D son vistas
similares en donde ambos cilindros han sido operados, de forma que
las cuchillas se han desplazado con respecto a los miembros de
soporte, para formar una plataforma por debajo del producto, y
las figuras 17A y 17B son vistas en alzado
lateral y en planta del lado inferior de un dispositivo múltiple de
puntas/dedos para su utilización en un dispositivo de agarre tal
como el mostrado en las figuras 1 y 2 en lugar de las puntas
82.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
brazo robótico que comprende una unidad motriz superior 10, tres
brazos de articulación 12, 14, 16, que convergen hacia un
dispositivo de montaje 18. La unidad 10 está adaptada para ser
fijada a un armazón típicamente para colocar el brazo sobre una
cinta transportadora (no mostrada en la figura 1).
Las figuras 2 y 3 muestran un utillaje que puede
ser fijado al dispositivo de montaje 18, utilizando un collar de
amordazado central 20. El último está situado a medio recorrido de
una sección superior 22 de un puente, cuya parte principal 24 se
extiende en forma paralela, y por debajo de la sección superior,
para sobresalir más allá de sus extremos, y que proporciona dos
montajes de pivotado 26, 28, en donde dos pasadores (no visibles)
se reciben en forma giratoria y deslizante. La parte principal de
cada pasador está oculta de la vista, pero puede verse una cabeza
ampliada en 30 y 32 y el extremo inferior de cada pasador sobresale
por debajo 26 y 28, respectivamente, y estando rodeada por un
resorte de compresión 34, 36.
Atrapado entre cada cabezal 30, 32 y el extremo
superior de cada montaje 26, 28, se encuentra un brazo, mostrado en
38 y 40 respectivamente, el cual se extiende lateralmente desde dos
puntales 42, 44, los cuales tienen unos brazos paralelos 46, 48 que
se extienden lateralmente de forma similar.
Los brazos 38 y 46 y 40, 48 tienen unos
conductos alineados a través de los cuales pasan los dos pasadores,
atrapando a los resortes 34, 36 entre los extremos inferiores de los
montantes 26, 28, y los brazos inferiores 46, 48. Aunque no se
muestran, los pasadores sobresalen a través de los brazos 46, 48, y
están rasurados para dos soportes curvados 50, 52 para dos
cuchillas 54, 56.
Los brazos superiores 38, 40 están rasurados
también para los pasadores, de forma que el pivotado de 38 y 40
alrededor de los ejes del pasador provoca el movimiento lateral de
las cuchillas 54, 56 acercándose o alejándose entre sí.
Los brazos 38, 40 están unidos por un enlace
58, unido pivotalmente en los extremos opuestos a los brazos 38,
40, de forma que el movimiento pivotal de un brazo se transmita
totalmente al otro.
El sistema motor está provisto con un cilindro
neumático 60 y la biela de pistón 62. En la figura 2, el pistón se
muestra totalmente retraído. Los extremos remotos del cilindro y del
pistón están unidos pivotalmente a un bloque 64 fijado a la parte
principal del puente 24 y al brazo 38, respectivamente.
De esta forma, extendiendo la biela del pistón
mediante el suministro de aire a la parte posterior del pistón, el
brazo 38 se hace pivotar con respecto al puente 24, y el brazo 40 se
hace girar a través del mismo ángulo mediante el enlace 58. El
extremo de la biela del pistón 62 se muestra montado a un bloque 68,
el cual está unido pivotalmente mediante un pasador 68 a un extremo
exterior del brazo 38, más allá del punto en el cual el enlace 58
está fijado pivotalmente al mismo.
Al igual que el pistón y el cilindro, el enlace
termina en dos bloques 70, 72, los cuales se mantienen cautivos y
siendo pivotables alrededor de los pasadores 74, 76.
La parte central del miembro de puente 24 es una
barra 78, la cual en su extremo superior está fijada a 24, y en su
extremo inferior está fijada a una placa 80 en forma de estrella,
que tiene puntas tales como 82 fijadas a los dedos de la estrella
para sobresalir hacia abajo hacia el plano que contiene las dos
cuchillas 54, 56. Las puntas están adaptadas para acoplarse en
un artículo que tenga que ser elevado por las cuchillas, conforme
se hace descender el conjunto alrededor del artículo, con las
cuchillas en su posición abierta (tal como se muestra en la figura
2). Si la placa 80 no es giratoria con respecto al miembro del
puente 24, la acción de ensartar el artículo (no mostrado) sobre
las puntas reduce cualquier tendencia a que el articulo sea
presionado o rotado por los bordes frontales de las cuchillas,
conforme cierran desde la posición mostrada en la figura 2 a la
mostrada en la figura 3, y al hacerlo así para deslizarse por debajo
del artículo para capturarlo.
Las cuchillas 54, 56 se muestran fijadas a los
brazos 50, 52 por los medios de pernos y tuercas (una de las
ultimas designada por 84) y separadores (uno de los cuales designado
por el numeral de referencia 86), estando emparedadas entre los
brazos 50, 52 y las cuchillas 54, 56, en donde cada perno se
extiende a través de un separador.
Las cabezas de los pernos (no mostrados) están
fijadas a las cuchillas, de forma que no sobresalgan por debajo de
la superficie del lado inferior, por ejemplo mediante soldadura
eléctrica o cobresoldadura, y el grosor de cada cabeza de los
pernos está acomodado convenientemente dentro de una hendidura (no
mostrada) en el lado inferior de cada separador.
Puesto que las cuchillas no se extienden por
debajo de los extremos de los brazos unidos a los pasadores se
mantienen cautivas en los montajes 42, 44, se sitúa un alargamiento
igual en grosor a cada uno de los separadores 86 más la cuchilla 54
(ó 56), por debajo del extremo interior de cada brazo 50, 52. Por
ejemplo, puede ser una cabeza ampliada en el extremo inferior de
cada uno de los pasadores.
Los resortes 34, 36 permiten a los brazos 50, 52
y a las partes de soporte 42, 44, y el enlace 58, el elevarse con
respecto a los miembros del puente 22, 24.
El movimiento perdido (juego) permite a las
cuchillas el ser presionadas hacia abajo en contacto con la
superficie de una cinta transportadora, si fuera preciso, por lo
que los resortes se comprimen para acomodar el movimiento relativo
de las piezas.
Tan pronto como el conjunto se eleva de nuevo
alejándose de la cinta transportadora, los resortes de extenderán
para forzar a los brazos 38, 40 a entrar en contacto con los
extremos superiores de los montajes 26, 28.
La figura 4 que muestra un utillaje similar al
de las figuras 2 y 3, pero desde el otro lado, muestra el utillaje
de acuerdo con la invención. En este caso, la placa 80 está
reemplazada por una placa de acero de resorte 88, la cual está
cortada en ambos lados de una sección central 89, para definir seis
dedos de resorte, tres en cada lado, uno de los cuales estando
designado por el numeral de referencia 90. Cada uno de los dedos
está doblado en 92, con el fin de extenderse hacia abajo desde la
sección central 89, y en 94 y 96 formando los asientos 98 de acoplo
del
artículo.
artículo.
La fuerza friccional entre los lados inferiores
de los asientos 98 y un artículo (no mostrado) sirve con el mismo
fin que el acoplamiento de las puntas 92 en un artículo (en relación
con las figuras 2 y 3) pero sin dañar el artículo.
La figura 5 muestra el principio por detrás de
la geometría de la configuración mostrada en las figuras
2-4. Así pues, las cuchillas se designan por 54, 56
y el enlace por 58. Los brazos 38 y 40 están designados
esquemáticamente. El eje central del collar 20 está marcado en 100,
y la dirección de rotación de las cuchillas está denotada por las
flechas 102, 104.
Puesto que ambas cuchillas giran en el mismo
sentido alrededor de 100 (al abrir o cerrar) existirá un par motor
resultante alrededor del eje 100. Si el brazo robótico y/o la
conexión entre el brazo y el conjunto del puente 22, 24 contienen
cualquier movimiento perdido (juego) (que aparecerá como un
sobre-recorrido o juego), este par motor dará lugar
a un movimiento rotacional no predecible del conjunto, y
especialmente las cuchillas 54, 56 con respecto a su orientación
esperada. Esto puede dar lugar a que el artículo se posicione de
forma incorrecta por el utillaje al depositarse en su nueva
posición.
A tal fin, las figuras 6-10
ilustran esquemáticamente los mecanismos motorizados alternativos,
mediante los cuales las cuchillas se desplazan en un sentido
opuesto conforme se abren y/o se cierran, con el fin de no crear
cualquier par motor de giro alrededor de 100.
En cada una de las figuras 6-10,
el eje 100 se muestra tal como son las dos cuchillas 54, 56.
En la figura 6 las dos ruedas 106, 108 dentadas
de acoplamiento están ranuradas en las cuchillas 54, 56,
respectivamente, y un pistón y el cilindro 109 actúan sobre los
brazos 110, 112 para abrir o cerrar las cuchillas. El par motor
cero tiene lugar alrededor de 100.
En la figura 7, las cuchillas 54, 56 están
soportadas por deslizantes paralelos 114, 116, y el movimiento
relativo se efectúa por la extensión de un cilindro y pistón 117,
actuando por ejemplo entre el puente (no mostrado) y uno de los
deslizantes 116. El piñón 118 gira libremente alrededor del eje
100, y los dientes del piñón se acoplan a los dientes formados en
los bordes separados paralelos de los deslizantes 114, 115.
Conforme el deslizante 116 se desplaza a la derecha, el deslizante
114 se mueve a la izquierda debido a la rotación del piñón 118. El
par motor cero tiene lugar alrededor de 100.
En la figura 8 un mecanismo de tipo de tijeras
120 une las dos cuchillas 54, 56 y un cilindro y pistón 12 actúan
entre dos de los cuatro extremos exteriores 122, 124 del mecanismo.
Los otros dos extremos exteriores 125, 128 son pivotables con
respecto a las cuchillas 54, 56. Una de las juntas intermedias 130
es deslizable en una ranura 132 en un miembro fijo 134.
El deslizamiento relativo entre las juntas 122 y
128 y el conjunto se proporciona por las ranuras 136, 138 al
soportar los brazos, para permitir el movimiento conjunto de las
cuchillas (tal como se muestra en la figura 8A) y en forma separada
(tal como se muestra en la figura 8B).
El par motor cero está impuesto en la segunda
junta intermedia. Al tal fin, el eje 100 está configurado para
coincidir con esta junta, la cual permanece estacionaria conforme se
desplazan las otras cinco juntas del mecanismo de tipo de
tijeras.
La figura 9 muestra una configuración similar a
la figura 5, excepto en que un bloque de montaje 136 puede pivotar
alrededor de 138, y un enlace 140 (fijado pivotalmente al enlace 58)
gira también alrededor de 138, el cual puede ser equiparable con el
eje 100 en la figura 5.
Existe una reducción en el par motor alrededor
de 138, ya que las cuchillas no giran ya. El bloque 136 y los
enlaces y el cilindro se hacen girar en su lugar.
En la figura 10, los enlaces paralelos 142, 144,
y 146, 148 están unidos pivotalmente en sus extremos a las
cuchillas 54, 56 y al centro y a un punto desplazado radialmente de
cada dos piñones dentados de acoplamiento 150, 152. Los puntos
central y de desplazamiento están denotados por 154, 156 y 158, 169,
respectivamente.
Los piñones se hacen girar por la extensión o
retracción de un cilindro y pistón 161, que pueden unirse
pivotalmente a loa dos piñones en 162, 164, o el pistón estando
fijado pivotalmente en 164 a una parte fija del conjunto, tal como
el miembro del puente tal como 22, 24 de las figuras
2-4.
Puesto que los piñones rotan en sentido
contrario, las cuchillas se mueven conjuntamente o aparte, sin
ningún par motor resultante.
El eje 166 está definido por la punta superior
de un miembro de soporte triangular 168, el cual a su vez soporta
unos pasadores que definen los ejes rotacionales de 154 y 158, los
cuales están fijados por tanto en una posición relativa entre sí, y
al eje 166.
Las figuras 11 y 12 muestran el utillaje
designado en general por 170, tal como se ilustra en las figuras 2
y 3, montado en el extremo inferior del brazo robótico designado en
general por 172 del tipo ilustrado en la figura 1.
Además del brazo y el utillaje se muestran
encima dos cintas transportadoras 174, 176, cuya direcciones de
movimiento se denotan por las flechas 178, 180.
Las chuletas de cerdo se muestran en 182, 184
sobre la cinta transportadora 174. Están espaciadas a lo largo de
la cinta transportadora, y pueden ser orientadas de forma similar o
distinto dependiendo de la forma que se depositen sobre la cinta
transportadora desde el aparato de procesamiento (no mostrado),
típicamente una maquina de corte de alta velocidad configurada para
el corte de chuletas a partir de una pieza grande de carne,
haciendo que caigan por turno a una cinta transportadora.
En 186 se muestran varias cámaras. Esto se
suministra con el brazo robótico 172 y un sistema de control por
ordenador 188, que tiene varias entradas 190 y varias salidas 192,
controlando la operación de cada cinta transportadora, el brazo y
posiblemente también un mecanismo de escape (no mostrado) para
separar las chuletas a lo largo de la cinta transportadora 174.
Durante la utilización se hace que descienda el
brazo con sus cuchillas 54 y 56 en su posición totalmente abierta
bajo el control del sistema de control 188 en su momento preciso en
que la chuleta 182 llega a la posición mostrada en la figura 11.
Las puntas (o dedos si se utiliza la variante de la figura 4) se
acoplan a la superficie superior de la chuleta 182, mientras que
las cuchillas se deslizan por debajo en l posición mostrada en la
figura 12.
El brazo se hace operar entonces de forma que se
eleve la chuleta 182 alejándola de las cintas transportadoras 174,
176, y desplazando el utillaje de forma que se encuentre por encima
de la cinta transportadora 176 para esperar la llegada de una
bandeja 194 en la cinta transportadora 176 justo por debajo en donde
el utillaje depositará la chuleta 182 al situarse encima de la
cinta transportadora 176, (o el movimiento de la bandeja 194, de
forma que una primera chuleta 196 situada ya justamente por delante
del punto en que se depositará la chuleta 182 en la bandeja por el
utillaje 170).
El sistema de control opera el utillaje para
abrir las cuchillas para permitir que la chuleta 182 caiga en la
bandeja por encima del extremo posterior de la chuleta 196, de forma
que se corten las chuletas.
Moviendo el brazo y el utillaje de retorno a la
posición encima de la cinta transportadora 174, y repitiendo el
procedimiento para la siguiente chuleta 184 (y las chuletas
siguientes en la línea si así se precisa), e indexando la bandeja
194 mientras tanto por la cinta transportadora en movimiento 176, se
permitirá que se corten varias chuletas en la bandeja 194.
La cámara 186 (o bien otra cámara) inspecciona
cada chuleta para identificar la zona del borde graso y por tanto
su orientación con respecto a la dirección del movimiento de la
cinta transportadora, y se generan señales adicionales por el
sistema de control 188 para hacer girar el utillaje (o bien la placa
de puntas 80 con respecto al puente 22, 24), con el fin de orientar
correctamente la chuleta 182 después de haber sido recogida de la
cinta transportadora 174, y antes de depositarla en la cinta
transportadora 176, de forma que cada chuleta depositada tenga una
orientación correcta con respecto a las demás chuletas asociadas.
ASCII pues, las chuletas pueden cortarse (tal como se indica en la
figura 12) o bien pueden configurarse lado con lado por pares, o
tríos, o cuartetos en las bandejas.
Pueden proporcionarse otras cámaras para
identificar la orientación de las bandejas tales como 194, para
proporcionar señales de referencia adicionales para el sistema de
control, para permitir que las chuletas giren y se posicionen
correctamente con respecto a la cinta transportadora 176 y con las
bandejas soportadas en la misma.
El aparato de cortado de chuletas puede cortar
la carne de forma que corte grupos cortados de por ejemplo cuatro
chuletas, tal como se muestra en 198 en la figura 13. Estas se
muestran en una visión en planta sobre la cinta transportadora 174
en la figura 13.
Si el utillaje está posicionado alrededor del
grupo de chuletas 198, de forma que las dos cuchilla se desplacen
hacia dentro en la dirección de las dos flecha 200, 202, las
chuletas cortadas no se alterarán significativamente conforme las
cuchillas se deslizan por debajo. En consecuencia, el grupo cortado
de chuletas 198 puede depositarse como un conjunto único en una
bandeja de espera en la cinta transportadora adjunta 176, en lugar
de ensamblar un grupo cortado en una bandeja de espera al mismo
tiempo, según lo descrito previamente.
Al igual que antes, los grupos cortados 198
pueden ser rotados, cada uno como un grupo, durante el tránsito
desde la cinta transportadora 174 a la cinta transportadora 176, con
el fin de alinearse con la dimensión apropiada de cada bandeja de
espera en la cinta transportadora 176.
Las pilas de lonchas de panceta (no mostradas)
pueden ser manipuladas como artículos únicos de la misma forma.
Preferiblemente, el utillaje está orientado de forma que las
cuchillas se aproximen a las lonchas de panceta desde los lados
opuestos de la dimensión más corta de las lonchas de panceta que
forman la pila.
En las figuras 14-16 las
cuchillas están denotadas por 204, 206 y los miembros de soporte por
208, 210. Los cilindros neumáticos están designados por 212,
214.
Con ambos cilindros totalmente abiertos
(extendidos) las cuchillas y los miembros de soporte ocuparán las
posiciones mostradas en las figuras 14A-14D y
estarán totalmente retraídos. El conjunto de puntas 216 es
opcional.
Después de descender la herramienta sobre el
producto (no mostrado) con el fin de acoplar el último por las
puntas del conjunto 216 (si está equipado) el cilindro 212 se
cierra, provocando por tanto que ambos pares de cuchillas y
miembros de soporte se desplacen en sincronismo hacia dentro a la
posición mostrada en las figuras 15A-15D, para
acoplar por tanto el producto entre los miembros de soporte 208,
210.
Posteriormente, el cilindro 214 se cierra
también con el fin de mover las cuchillas hacia dentro con respecto
a los miembros de soporte, para ocupar la posición mostrada en las
figuras 16A-16D.
La rotación del producto puede conseguirse por
la rotación de la herramienta completa alrededor del eje 218 (si
están provistas las puntas o no), y la presencia de los miembros de
soporte 208, 210 garantizará que si las puntas están presentes o
no, el producto rotará con la herramienta.
El suministro del producto sobre una superficie
de soporte se consigue por la inversión del procedimiento después
de que la herramienta haya sido descendida, de forma que el producto
se posicione sobre el punto en que tiene que reposar. Así pues, el
cilindro 214 se abre primeramente para retraer las cuchillas 204,
206 con respecto a los miembros de soporte 208, 210, y
posteriormente el cilindro 212 se abre para mover ambas cuchillas,
y los miembros de soporte, alejándolas del producto, para situarlas
encima o que caigan sobre la superficie de soporte (no
mostrada).
Si así se desea, los cilindros 212, 214 pueden
montarse y operarse en forma distinta a la forma mostrada en las
figuras 14-16, para permitir que los miembros de
soporte se desplacen hacia fuera con respecto a las cuchillas 204,
206, y permanecer así desplazadas de forma que no se acoplen al
producto, y permitir que pueda operar la herramienta, según se
describe en nuestra solicitud copendiente.
Cuando el producto se tiene que rodear y
acoplarse sin penetración, la herramienta puede ser modificada por
la eliminación del conjunto de puntas 216, y montando en posición un
conjunto de pasadores/dedos desplazables, tal como se muestra en
las figuras 17A, 17B. Esto comprende una placa de soporte 220 que
contenga un conjunto de aberturas que tengan unos manguitos
cilíndricos, tales como 222, los cuales se extiendan coaxialmente
por debajo de las aberturas, para servir como guías para una
pluralidad correspondiente de pasadores cilíndricos, tales como
224, los cuales tienen unas cabezas agrandadas 226, para prevenir su
caída a través de las aberturas en la placa 220. Los extremos
inferiores de los pasadores son planos y pueden ampliarse también de
forma similar a las cabezas 226, para prevenir que caigan desde la
placa 220 si se invierte la herramienta.
Por encima de los extremos superiores de los
pasadores, se encuentra situada la placa 228, que tiene un lado
inferior plano, el cual es movible en una dirección hacia abajo por
la extensión de un cilindro neumático 230. La posición normal
(retraída) de la placa 228 permite que los pasadores tales como 224
se muevan libremente en un sentido ascendente, si sus extremos
inferiores se acoplan a la superficie superior del producto, tal
como se muestra en 232. Los pasadores que no se acoplen al producto
no se desplazarán y permanecerán en sus posiciones inferiores. En
la figura 17A el pasador 224 se muestra elevado mientras que el otro
pasador 234 es el que no ha sido elevado por el producto.
La longitud de los pasadores se selecciona de
forma que incluso en su posición más inferior, los extremos
inferiores tales como 236 del pasador 234 se alejarán de las
cuchillas 238, 240 que se muestran en líneas de trazos en la figura
17A, de forma que el movimiento de las cuchillas no quede impedido
por los pasadores que no hayan sido presionados hacia arriba por el
producto 232.
Tal como se observa en la vista en planta del
lado inferior del conjunto de la placa y pasadores de la figura
17B, los pasadores tales como 242, 244, 246 y 248 están muy cerca de
los lados del producto. En consecuencia, si el último trata de
moverse como resultado de un arrastre por fricción entre el producto
y las cuchillas 238 y 240 y el último se retrae para liberar el
producto, solo se moverá hasta la extensión permitida por los
pasadores tales como 242, 244, 246 y 248, después de lo cual el
movimiento lateral adicional se restringirá por uno o más de dichos
pasadores, conforme las cuchillas continúen retrayéndose.
Cualquier tendencia a que el producto golpee
los pasadores tales como 224 que se hayan ensartado sobre la
superficie superior del producto, podrá sobrevencerse, haciendo que
la placa 228 se obligue hacia abajo por la extensión del cilindro
230 conforme la herramienta sea elevada con respecto al producto
(después de que las cuchillas 238, 240 se hayan retraído). Este
desplazamiento positivo de los pasadores previene también de
cualquier golpeteo en una posición elevada por cualquier razón, como
el resultado de un atasco en sus guías 222 o llegando a pegarse en
el último debido al establecimiento del producto.
El sistema motriz 230 es opcional si la placa
228 es lo suficientemente pesada, y la ultima puede eliminarse si
los pasadores son suficientemente pesados para caer en forma fiable
a sus posiciones más inferiores cuando la herramienta se eleve
alejándola del producto.
En una configuración alternativa (no mostrada)
los cilindros cerrado pueden estar provistos por encima de las
aberturas en la placa 220, en donde las cabezas 226 tienen un encaje
deslizante, y un suministro de aire a presión que se suministra a
cada cilindro por encima de cada cabeza de los pasadores, la cual
accionará el pasador hacia abajo hasta que la cabeza se acople a la
placa 220. Si las cabezas no encajan en forma estanca al aire, el
aire tendrá fugas alrededor de la cabeza para liberar la presión y
reducir la presión que actúa sobre los pasadores y/o puede
utilizarse una válvula de salida de presión en caso de que las
cabezas de los pasadores tengan un encaje deslizante similar a un
pistón en un cilindro.
Claims (15)
1. Un utillaje mediante el cual durante la
utilización los artículos pueden ser recogidos desde una posición,
y haciéndolos que desciendan en una segunda posición, cuyo utillaje
comprende: dos cuchillas (54, 56) que tienen cada una un borde
frontal y un borde posterior, y siendo ambas movibles entre una
primera posición en la cual sus bordes frontales están separados
por un espacio libre grande y una segunda posición en la cual se
solapan los bordes frontales, o bien que están en contacto o están
separados por un espacio libre más pequeño; y medios motrices (60,
62) para realizar el movimiento relativo entre las dos cuchillas,
para desplazarlas entre la primera y la segunda posiciones, por lo
que durante la utilización con las cuchillas (54, 56) en la primera
posición, el utillaje puede descender de forma que los lados
inferiores de las dos cuchillas hagan contacto con una superficie
sobre la cual está en reposo el artículo con los dos bordes
frontales de las cuchillas en los lados opuestos del artículo, y
pudiendo recogerse el último por las cuchillas mediante la operación
de los medios motrices (60, 62) para mover las cuchillas (54, 56) a
su segunda posición por debajo del artículo; y comprendiendo
además un mecanismo de restricción del movimiento (80, 90) que
incluye unos medios de acoplamiento de los artículos, por lo que
el acoplamiento entre los medios de acoplo del articulo y el
artículo resistirá el movimiento del artículo con respecto a los
medios de acoplo del artículo, como resultado de que las cuchillas
se deslizan por debajo del artículo, caracterizado
porque:
porque:
- a)
- el utillaje está adaptado para estar fijado al extremo movible de un brazo robótico controlado por ordenador (12, 14, 16), que permite que los artículos puedan ser rotados en tránsito desde una mencionada posición hasta la segunda posición;
- b)
- los medios de acoplamiento del artículo están adaptados durante su uso para que permanezcan estacionarios, mientras que la cuchillas se desplazan con respecto a su primera a su segunda posiciones; y
- c)
- el mecanismo de restricción de movimientos comprende al menos un miembro (98) deformable flexible situado por encima del plano que contiene las dos cuchillas (54, 56), y separado de las mismas por una distancia que es menor que el grosor de cada artículo a recoger por el utillaje, de forma que durante la utilización el utillaje descienda sobre el artículo, en donde el lado inferior del miembro deformable (98) se acoplará a la superficie superior del artículo, y en el que el miembro (98) llega a deformarse con el fin de acomodarse al grosor del artículo, antes de que las cuchillas hagan contacto con una superficie sobre la cual descanse el artículo, con la fuerza hacia abajo resultante sobre el artículo, y la resistencia friccional al movimiento entre el miembro deformable (98) y el artículo sirviendo para restringir el último en su movimiento bajo la influencia del movimiento de la cuchilla subsiguiente por debajo, para la recogida o para la liberación del artículo.
2. Un utillaje según la reivindicación 1, en el
que cada uno de los bordes posteriores de las cuchillas incluyen un
labio o resalte vertical o pared, que en la utilización se acoplará
a las zonas marginales opuestas del artículo cuando las cuchillas
ocupen su segunda posición.
3. Un utillaje según la reivindicación 1 ó 2, en
el que el miembro deformable comprende un bloque de material
deformable flexible, una placa flexible o bloque, o una placa en
forma de disco de acero flexible o similar, o uno o más dedos de
acero flexible o similar, teniendo una rigidez lateral pero estando
adaptados para flexionar en forma flexible en una dirección hacia
arriba, con respecto a las cuchillas, o uno o más dedos de acero
inoxidable doblados para apuntar hacia abajo parad acoplar la
superficie superior del artículo, pero que puede estar aplanado más
o menos por una fuerza ascendente, con el fin de acomodar el grosor
del artículo.
4. Un utillaje según la reivindicación 3, en el
que existen seis dedos de resorte (90), tres dedos en cada lado
del utillaje, en donde cada dedo (90) está doblado hacia abajo para
formar una zapata (98) de acoplamiento del artículo.
5. Un utillaje según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en donde un miembro de soporte se posiciona
por encima de cada una de las cuchillas, y medios motrices para
mover los miembros de soporte y las cuchillas, las cuales en uso
operan para mover tanto los miembros de soporte como las cuchillas,
hasta que se agarre un artículo entre los miembros de soporte, y
posteriormente el poder mover solo las cuchillas por debajo del
artículo, en el que los medios motrices mantienen los miembros de
soporte en la posición de agarre del artículo, conforme las
cuchillas se retiran subsiguientemente desde la parte por debajo del
artículo, para prevenir el arrastre friccional en el lado inferior
del último para impedir la separación o el movimiento del
artículo.
6. Un utillaje según la reivindicación 5, en el
que los medios motrices solo operan para desacoplar los miembros
de soporte del artículo después de que las cuchillas se hayan
desplazado desde debajo del artículo.
7. Un utillaje según las reivindicaciones 5 ó 6,
en el que el medio de accionamiento para los miembros de soporte
incluye una conexión de movimiento perdido u holgura en combinación
con un resorte de compresión de baja tasa de resorte hasta el punto
de un sobre-recorrido creado por la conexión de
holgura, y que proporciona la fuerza de agarre lateral sobre el
artículo, cuando los miembros de soporte se desplazan en el
acoplamiento del artículo, y asegurando también que la holgura se
acomoda conforme se retrae el sistema de accionamiento.
8. Un utillaje según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 7, en el que cada miembro de soporte se
encuentra en contacto deslizante con la superficie superior de la
cuchilla con la que está asociado, de forma que el movimiento
relativo durante el cierre en el producto y/o durante la apertura
para liberar el producto, actúa de una forma de autolimpieza,
porque el miembro de soporte raspa para limpiar la superficie
superior de la cuchilla.
9. Un utillaje según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 8, en donde después del movimiento del artículo
hasta la segunda mencionada posición, los medios motrices son
operados para retraer las cuchillas, para alinearse con las caras
internas de los miembros de soporte, y posteriormente los medios
motrices son operados para retraer ambas cuchillas y los miembros
de soporte en sincronismo, mediante una distancia justo suficiente
para liberar el artículo, de forma que la posición del artículo con
respecto a la superficie de soporte permanezca substancialmente sin
alteración desde lo determinado por la posición hasta la cual se
haya movido el utillaje.
10. Un utillaje según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el mecanismo mediante el cual
las dos cuchillas y/o los miembros de soporte, si estuvieran
provistos, se hace que se muevan para ejercer un par motor
despreciable alrededor de los ejes de movimiento de torsión del
brazo robótico, y/o alrededor del eje rotacional entre el brazo y
el utillaje, y/o alrededor de cualquier eje en el que una parte
del brazo pueda rotar con respecto a la otra parte del mismo.
11. Un utillaje según cualquier reivindicación
anterior, en el que los medios motrices actúan sobre una de las
cuchillas, y en el que una conexión entre las dos cuchillas
transmite una fuerza a la otra cuchilla, para hacer que cada una se
mueva de una forma apropiada.
12. Un utillaje según cualquier reivindicación
anterior, en el que durante la utilización justamente antes de su
movimiento deslizante hacia dentro por debajo del artículo, las
cuchillas son presionadas en contacto con la superficie de soporte
plana sobre la cual se transporta el artículo, y en donde se
proporciona una conexión de movimiento perdido o juego flexible
entre las cuchillas y el brazo robótico, el cual permite a las
cuchillas el hacer contacto con la superficie de soporte del
artículo en forma breve antes de detener del movimiento hacia abajo
del extremo del brazo robótico que transporta el utillaje, y para el
movimiento final del brazo robótico el poder comprimir la conexión
del juego flexible después de que las cuchillas hagan contacto con
la mencionada superficie, en el que la energía almacenada en la
compresión de la conexión del juego flexible servirá para poder
ejercer una fuerza hacia debajo de las cuchillas, resistida por la
mencionada superficie, y manteniendo por tanto las cuchillas en
contacto deslizante con la superficie, conforme se desplacen y se
deslicen hacia la parte inferior del artículo, para permitir que las
cuchillas se cierren en su segunda posición.
13. El utillaje según cualquier reivindicación
anterior, en combinación con un sistema de visión que proporciona
señales de imágenes a un ordenador de control del brazo robótico, y
en donde este ultimo está programado para determinar la orientación
de cada artículo a recoger y elevar, y en particular la dirección de
corte de un conjunto cortado, y para generar señales de control
para hacer rotar el utillaje en la forma apropiada, para asegurar
que con antelación a que el utillaje se acople a un articulo, o pila
de artículos, y en particular un conjunto cortado, su orientación
con respecto al artículo o conjunto sea tal que las cuchillas, y los
miembros de soporte si estuvieran provistos, se desplazarán
apropiadamente con respecto al artículo o artículos o conjunto.
14. Un producto de manipulación de productos,
que comprende una primer cinta transportadora, una segunda cinta
transportadora separada de la primera, un brazo robótico y un
control por ordenador para las mismas, teniendo un utillaje según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, fijado a su extremo
remoto y movible, siendo tanto el brazo como el utillaje
controlables por las señales del control por ordenador para
posicionar el utillaje alrededor de un artículo en una cinta
transportadora, y en caso de estar provisto poder mover los
miembros de soporte en contacto opuesto con el artículo y deslizando
las cuchillas por debajo del artículo, y posteriormente elevar el
artículo desde una cinta transportadora por el control apropiado del
brazo robótico, y moviendo el brazo y por tanto el utillaje que
contiene el artículo, con el fin de posicionarlo sobre la otra
cinta transportadora, y posteriormente abrir las cuchillas y los
miembros de soporte, si estuvieran provistos, y depositar el
artículo sobre la otra cinta transportadora.
15. Un sistema de manipulación de productos
según la reivindicación 14, el cual incluye unos medios de cámaras
y medios de sensores, el cual genera señales que se suministran al
ordenador, y en donde este ultimo está programado para determinar
la posición y/u orientación y/o la naturaleza de cada artículo sobre
la mencionada cinta transportadora, y generando señales de control
que provoquen que los motores operen para elevar y/o rotar y/o
bajar el utillaje y/o ajustar el brazo robótico, con el fin de que
el utillaje se posicione en el momento justo con respecto a un
artículo que se está desplazando sobre una cinta transportadora,
para permitir al utillaje el recoger el artículo de la misma, y si
se precisa poder rotarlo durante su tránsito, y posteriormente
posicionarlo sobre la otra cinta transportadora en el punto preciso
exacto en el tiempo y en la orientación correcta.
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