ES2239240T3 - Porta-herramientas para el acoplamiento de una herramienta en un aparato de manipulacion. - Google Patents

Abstract

Porta-herramientas (10) para el acoplamiento de una herramienta (12), especialmente de un soplete de soldadura o de un soplete de corte, en un aparato de manipulación (14), especialmente en un robot industrial, con un primer soporte de fijación (16) para la fijación de la herramienta (12) en el porta-herramientas (10) y con un segundo soporte de fijación (18), por ejemplo, una carcasa (20), para la fijación del porta-herramientas (10) en el aparato de manipulación (14), en el que el primero y el segundo soporte de fijación (16, 18) se pueden desviar o bien regular relativamente entre sí frente a una tensión previa de resorte de elementos de resorte (22, 24), y con un circuito de seguridad (26) para la desactivación del aparato de manipulación (14) y/o de la herramienta (12) en el caso de que se excedan desviaciones o bien regulaciones predeterminadas, en el que un componente (28), que está conectado con el primer soporte de fijación (16), es regulable o bien desplazable en la dirección Z (30) (eje longitudinal del porta- herramientas) y se puede desviar, tal como girar o abatir, en la dirección X y/o en la dirección Y (32, 34), con respecto al segundo soporte de fijación (18) y en el caso de desviación en dirección X y/o en dirección Y (32, 34), uno o varios de los diversos primeros elementos de resorte (22) son solicitados con una primera dureza de resorte respectiva y en el caso de desplazamiento en la dirección Z (30) al menos un segundo elemento de resorte (24) es solicitado con una segunda dureza de resorte diferente por el componente a deformación elástica y el o los primeros elementos de resorte (22) y al menos un segundo elemento de resorte (24) están dispuestos en serie o bien están dispuestos en dos escalones conectados uno detrás de otro, caracterizado porque la dureza de resorte de un único primer elemento de resorte (22) es menor que la fuerza de resorte del al menos un segundo elemento de resorte (24).

Description

Porta-herramientas para el acoplamiento de una herramienta en un aparato de manipulación.

La invención se refiere a un porta-herramientas para el acoplamiento de una herramienta, especialmente de un soplete de soldadura o de un soplete de corte, en un aparato de manipulación, especialmente en un robot industrial, con un primer soporte de fijación para la fijación de la herramienta en el porta-herramientas y con un segundo soporte de fijación, por ejemplo, una carcasa, para la fijación del porta-herramientas en el aparato de manipulación, en el que el primero y el segundo soporte de fijación se pueden desviar o bien regular relativamente entre sí frente a una tensión previa de resorte de elementos de resorte, y con un circuito de seguridad para la desactivación del aparato de manipulación y/o de la herramienta en el caso de que se excedan desviaciones o bien regulaciones predeterminadas, en el que un componente, que está conectado con el primer soporte de fijación, es regulable o bien desplazable en la dirección Z (eje longitudinal del porta-herramientas) y se puede desviar, tal como girar o abatir, en la dirección X y/o en la dirección Y, con respecto al segundo soporte de fijación y en el caso de desviación en dirección X y/o en dirección Y, uno o varios de los diversos primeros elementos de resorte son solicitados con una primera dureza de resorte respectiva y en el caso de desplazamiento en la dirección Z al menos un segundo elemento de resorte es solicitado con una segunda dureza de resorte diferente por el componente a deformación elástica.

Ya se conoce un porta-herramientas de este tipo a partir del documento US 4.639.184 con dos partes giratorias opuestas entre sí así como desplazables axialmente, en el que una de las partes está conectada con una herramienta y la otra parte está conectada con un brazo de robot. Las partes están pretensadas por medio de cuatro muelles en una posición neutra, en el que tres muelles de compresión están dispuestos en taladros exteriores, que están distribuidos en la periferia esencialmente iguales, de la primera parte. Además, en un taladro central de la otra parte está previsto otro muelle de compresión, que se apoya igualmente en la parte superior. En el caso de una desviación en la dirección X o en la dirección Y, algunos de los muelles exteriores distribuidos en la periferia son solicitados y también el muelle central. En el caso de una desviación en la dirección Z, todos los muelles son solicitados de la misma manera en común. La fuerza de tensión previa del muelle central se puede variar por medio de un tornillo de ajuste, poseyendo el muelle central y los muelles exteriores distribuidos en la periferia, dado el caso, diferentes durezas de resorte.

Se conoce a partir del documento EP 0 249 774 A1, por ejemplo, otro porta- herramientas, que está configurado como protección contra la colisión, con dos componentes conectados elásticamente entre sí, que en el caso de una colisión debida a una modificación de la posición, se activa una interrupción del movimiento de la máquina o bien del aparato de manipulación. Para reducir el peso y la longitud de la construcción de la protección contra la colisión y para conseguir una exactitud de repetición alta durante el ajuste de la posición del soplete, los componentes están configurados como asiento cónico impulsado con fuerza. Entre los dos componentes están dispuestos tres muelles de compresión en espiral a una distancia angular de 120º, que pretensan los componentes entre sí y, en el caso de una colisión de la herramienta con un objeto, permiten una desviación de los dos componentes así como después de la eliminación del obstáculo, los dos componentes retornan a la posición de partida o bien a la posición neutra.

En general, estos soportes de fijación de robots son instalados en un robot industrial entre los robots y la herramienta como protección contra la colisión de la herramienta y de los robots. Los porta-herramientas tienen el cometido de compensar una colisión en el caso de que se produzca así como de activar un conmutador para la notificación de la avería o bien de la colisión y a continuación, después de la eliminación de la avería, tienen el cometido de reponer la herramienta en su punto de partida predeterminado previo a la colisión.

Para esta reposición se conocen los siguientes sistemas a partir del estado de la técnica. Los porta-herramientas deben reconocer la colisión en todas las tres direcciones de coordenadas X, Y, Z. Por lo tanto, los sistemas de reposición deben reforzarse en el caso de aplicación con fuerzas de soporte más elevadas, lo que conduce a componentes Z sobreproporcionales. Las soluciones neumáticas presentan, además, el inconveniente de que es necesaria una alimentación de aire comprimido a través del agregado de manipulación, lo que no es deseable sobre todo en herramientas en el campo de la técnica de soldadura.

Otro porta-herramientas se conoce a partir de la forma de realización, publicada en la figura 16 del documento US 4.954.005, que está configurado como protección contra la colisión, con primeros elementos de resorte (27', 28') y con un segundo elemento de resorte (398) que está conectado a continuación en serie para la amortiguación de impactos. El elemento de resorte (398) presenta una dureza de resorte esencialmente menor. De esta manera, en el caso de impactos frontales (en la dirección Z), se solicita en primer lugar sólo el segundo elemento de resorte (398) y luego -con fuerzas de colisión mayores-también los primeros elementos de resorte (72', 87').

En el caso de impactos laterales (en la dirección X y/o en la dirección), en cambio, solamente son solicitados los primeros elementos de resorte (72', 87'). Por lo tanto, en este caso no es posible de una manera desfavorable una amortiguación de dos fases.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de configurar un portaherramientas con las características mencionadas al principio, que puede amortiguar en dos fases tanto impactos frontales (en la dirección Z) como también impactos laterales (en la dirección X y en la dirección Y).

Este cometido se soluciona porque la dureza de resorte de un único primer elemento de resorte es menor que la dureza de resorte del al menos un segundo elemento de resorte.

De esta manera, se posibilita que los impactos en la dirección Z sean absorbidos en primer lugar por el segundo elemento elástico de resorte y los impactos en la dirección X y/o en la dirección Y sean absorbidos en primer lugar por una parte de los primeros elementos elásticos de resorte. En el caso de fuerzas de colisión mayores, los impactos en la dirección Z son absorbidos adicionalmente a continuación por la suma de todos los primeros elementos elásticos de resorte, mientras que en el caso de fuerzas fuertes que actúan en la dirección X y/o en la dirección Y, a continuación estas fuerzas son absorbidas por el segundo elemento de resorte. De esta manera, en la primera fase, las fuerzas que actúan en la dirección X y/o en la dirección Y son absorbidas por una parte de los primeros elementos elásticos de resorte, mientras que en la segunda fase, las fuerzas que actúan en la dirección Z son absorbidas por el segundo elemento elástico de resorte.

Por medio de estas medidas es posible una disgregación de las fuerzas de actuación en la dirección de la componente Z así como en la dirección de las componentes X e Y, de manera que tiene lugar una nivelación de las fuerzas de liberación y, en el caso de una actuación de fuerza grande, una colaboración de las componentes de recuperación de los elementos de resorte conduce a una absorción alta de la fuerza. Por elementos de resorte se entienden en el marco de la presente solicitud aquellos elementos de las máquinas, que se deforman elásticamente durante la carga y que están configurados de una manera preferida como muelles de tracción o de compresión en forma de muelles helicoidales o de muelles en espiral. Por la dureza de resorte se entiende el gradiente de la curva característica de la fuerza de resorte - recorrido de resorte del elemento de resorte en el caso de una modificación determinada de la forma. En el caso de una curva característica lineal, la dureza de resorte es idéntica a las constantes de resorte, al cociente de la carga de resorte y de la modificación correspondiente de la forma.

De acuerdo con una primera configuración ventajosa de la invención, la dureza de resorte de la suma de los primeros elementos de resorte es mayor que la dureza de resorte de al menos un segundo elemento de resorte. En virtud de esta medida, hay que procurar que en el caso de una colisión o bien de una actuación de fuerza exclusivamente en la dirección Z, se aplasta en primer lugar el segundo elemento de resorte hasta que se ha alcanzado aproximadamente una longitud de bloqueo, pudiendo aplastarse a continuación entonces también los primeros elementos de resorte hasta la longitud máxima de bloqueo. Hay que indicar que en lugar de un único segundo elemento de resorte, también se pueden emplear varios segundos elementos de resorte; en este caso, para la medición de las durezas de resorte hay que aplicar entonces la dureza de resorte de la suma de los segundos elementos de resorte y no sólo la dureza de resorte del único segundo elemento de resorte.

Además, se ha revelado que es conveniente que los varios primeros elementos de resorte presenten en cada caso la primera dureza de resorte.

En particular, se ha revelado que es ventajoso configurar la disposición y configuración de los primeros elementos de resorte de tal forma que en el caso de fuerzas de colisión que actúan en la dirección X y/o en la dirección Y, un primer elemento elástico de resorte puede ser solicitado a compresión hasta aproximadamente un tercio del número total de los primeros elementos elásticos de resorte.

Por otra parte, se ha revelado que es ventajoso que el componente esté con figurado como pestaña de liberación especialmente plana, en forma de plato o en forma de anillo y el segundo soporte de fijación esté configurado como carcasa con preferencia en forma de copa, que recibe la pestaña de liberación y los elementos de resorte, en el que la carcasa se puede cerrar de una manera preferida con una tapa roscada. En virtud de esta medida, se puede configurar el porta-herramientas de una manera extraordinariamente compacta y presenta un peso comparativamente reducido.

De acuerdo con otro desarrollo ventajoso de la invención, la pestaña de liberación se apoya en la posición neutra o bien en la posición de partida no solicitada sin actuación de fuerzas exteriores bajo la acción de la tensión previa de resorte, especialmente en una zona anular exterior, en varios elementos de fijación, por ejemplo bolas, rodillos o similares que están dispuestos en forma de anillo, especialmente en forma de anillo circular en la carcasa. En virtud de esta medida, es posible un giro o bien un vuelco de la pestaña de liberación en el caso de actuación de fuerzas de colisión en dirección X y/o en dirección Y, y en concreto alrededor de los elementos de fijación que se encuentran en la dirección de impacto. Estos elementos de fijación están dispuestos con preferencia distribuidos sobre un círculo parcial de la pestaña de liberación, de manera que se garantiza de una manera aproximada que la pestaña de liberación sea desviada, girada o abatida aproximadamente en la dirección del impacto.

De acuerdo con un desarrollo ventajoso de la invención, la pestaña de liberación presenta, especialmente en una zona anular exterior, unos avellanados, que corresponden con la posición de los elementos de fijación (42) y los reciben parcialmente, en el que los elementos de fijación están retenidos de una manera preferida por medio de un dispositivo de retención, como una jaula de bolas o similar. En virtud de estas medidas, hay que procurar, por una parte, que en el caso de una recuperación de la pestaña de liberación después de la eliminación de la colisión o bien de la eliminación del obstáculo de colisión, se garantice una colocación exacta de la pestaña de liberación en la posición neutra, siendo sumergidos los elementos de fijación en los avellanados correspondientes de la pestaña de liberación. Por otra parte, los elementos de fijación están retenidos por medio del dispositivo de retención o bien de la jaula de bolas también en el caso de giro de la pestaña de liberación son seguridad en su posición con respecto a la tapa o bien con respecto a la carcasa, de manera que después de la reposición, la pestaña de liberación se puede encontrar de nuevo con seguridad en la posición de partida. Además, la jaula de bolas tiene el cometido de apoyar la pestaña de liberación después del basculamiento como punto de giro.

De acuerdo con una configuración constructiva ventajosa, la pestaña de liberación está impulsada en una zona anular exterior del lado inferior por varios primeros elementos de resorte, especialmente entre cuatro y doce, con preferencia entre seis y nueve, que forman un paquete de resorte con tensión previa elástica. En este caso, la dureza de resorte del segundo elemento elástico es aproximadamente entre tres y cuatro veces la de un elemento de resorte individual de los primeros elementos de resorte. En el caso de un impacto en la dirección X y/o en la dirección Y, según la dirección de impacto individual, solamente son aplastados entre uno y tres primeros elementos de resorte, de tal manera que en este caso en primer lugar el segundo elemento de resorte no es solicitado a aplastamiento. En el caso de un impacto en la dirección Z, la dureza de resorte de la suma de los primeros elementos de resorte, con preferencia aproximadamente de seis a nueve, es mayor que la dureza de resorte del segundo elemento de resorte, de manera que en este caso en primer lugar se solicita el segundo elemento de resorte a aplastamiento.

De acuerdo con otra configuración ventajosa de la invención, los primeros elementos de resorte están empotrados entre el componente o bien la pestaña de liberación y un pistón de resorte especialmente en forma de plato, que es regulable o desplazable en la dirección Z, y que está impulsado, por su parte, en el lado inferior por la tensión previa de resorte de al menos un segundo elemento de resorte. En virtud de esta medida constructiva, se consigue la duplicidad de fases de la distribución de la fuerza de los primeros y de los segundos elementos de resorte, siendo solicitados en el caso de impactos en la dirección X y/o en la dirección Y, en virtud del movimiento basculante o bien del movimiento giratorio de la pestaña de liberación, en primer lugar, los primeros elementos de resorte que inciden en la zona del anillo exterior o bien una parte de ellos. En el caso de impactos en la dirección Z, se solicitan todos los primeros elementos de resorte y actúan, por así decirlo, como acoplamiento rígido entre la pestaña de liberación y el pistón de resorte en virtud de la dureza de resorte mayor en la suma, de manera que entonces se solicita a aplastamiento en primer lugar el segundo elemento de resorte.

De una manera preferida, el pistón de resorte está provisto con un pivote central, especialmente un pivote hueco, que está guiado de forma regulable o desplazable en un taladro de la carcasa en la dirección Z. En virtud de esta medida, se proporciona una capacidad de desplazamiento segura y exacta del pistón de resorte dentro de la carcasa en la dirección Z.

De acuerdo con otra configuración ventajosa de la invención, entre el componente o bien la pestaña de liberación y el pistón de resorte está dispuesta una placa perforada, en cuyos taladros están recibidos en cada caso uno de los primeros elementos de resorte con poco juego, con lo que se proporciona una colocación fija en el espacio de los primeros elementos de resorte dentro de la carcasa.

La placa perforada presenta, de acuerdo con otro desarrollo ventajoso de lainvención, un pivote o pistón central, que está guiado de manera desplazable en la dirección Z en la carcasa, especialmente en el pivote hueco del pistón elástico. En el último caso mencionado, el pistón de resorte presenta una abertura central hacia el pivote hueco, en la que el pivote de la placa perforada está guiado de forma desplazable en la dirección Z.

Entre la superficie del pistón de resorte y el lado inferior de la placa perforada está tensado un muelle de compresión, que sirve para transferir la placa perforada después de la liberación en un caso de colisión y después de la eliminación del obstáculo de la colisión de nuevo a la posición neutra o posición de partida.

Por otro lado, se ha revelado que es ventajoso que en el componente o en la placa perforada o en el pistón de resorte esté dispuesto un saliente, un elemento de conmutación o similar, al que está asociado un conmutador en el lado de la carcasa. Puesto que la aplicación de la fuerza de un impacto de colisión es transmitida en cualquier caso a través de la pestaña de liberación también sobre la placa perforad, independientemente de si se aplastan uno o varios de los primeros elementos de resorte o, en cambio, el segundo elemento de resorte, se ha revelado que es ventajoso disponer el saliente especialmente en la placa perforada, de tal manera que en el caso de que se exceda una desviación o bien una regulación predeterminada de la placa perforada por medio del saliente, se puede activar una instalación de conmutación y se puede realizar una conmutación de emergencia para el aparato de manipulación o bien la herramienta.

Con respecto al dimensionado de la dureza de resorte del segundo elemento de resorte, se ha revelado que es ventajoso que ésta corresponda, de acuerdo con una forma de realización especial, aproximadamente a tres a cuatro veces la dureza de resorte de un único primer elemento de resorte. Este dimensionado se basa en la consideración de que en el caso de un impacto en la dirección X y/o en la dirección Y sobre la pestaña de liberación solamente son solicitados uno o una parte o uno de los primeros elementos de resorte a compresión. En el caso de empleo, por ejemplo, de ocho a nueve primeros elementos de resorte, se ha revelado que es ventajoso el presente dimensionado. Si se agrupan más o menos primeros elementos de resorte para formar un paquete de resortes, entonces se puede modificar de una manera correspondiente el dimensionado de la fuerza de resorte del segundo elemento de resorte.

Por razones de diseño, se ha revelado de la misma manera que es ventajoso que los primeros elementos de resorte posean en cada caso una dureza de resorte aproximadamente esencialmente igual, de manera que los primeros elementos de resorte pueden estar configurados con preferencia esencialmente iguales entre sí.

Por último, los primeros y los segundos elementos de resorte pueden estar configurados de una manera preferida como muelles helicoidales de compresión.

Otras características, ventajas, posibilidades de aplicación y configuraciones de la presente invención se deducen a partir de la siguiente descripción de un ejemplo de realización. En este caso, todas las características descritas y/o representadas gráficamente forman por sí o en combinación discrecional el objeto de presente invención, también de una manera independiente en su redacción en las reivindicaciones o en su relación mutua.

En este caso:

La figura 1 muestra una representación en sección a través de un ejemplo de realización del porta-herramientas según la invención a lo largo de la línea A-A de la figura 2, en la que la pestaña de liberación se encuentra en la posición neutra sin solicitación a colisión.

La figura 2 muestra el porta-herramientas de la figura 1 a lo largo de la línea de intersección B-B

La figura 3 muestra el porta-herramientas de la figura 1 a lo largo de la línea de intersección C-C.

La figura 4 muestra el porta-herramientas de la figura 1 durante un caso de colisión, en el que la pestaña de liberación ha sido basculada o bien ha sido girada hacia fuera de la posición neutra, y

Las figuras 5 y 6 muestran un porta-herramientas según la invención en combinación con una herramienta y un aparato de manipulación representado parcialmente para la ilustración de los diferentes casos de colisión y de las fuerzas de colisión producidas.

En las figuras se representa un porta-herramientas 10 para el acoplamiento de una herramienta 12, especialmente de un soplete de soldadura o de un soplete de corte, en un aparato de manipulación 14, especialmente en un robot industrial, con un primer soporte de fijación 16 para la fijación de la herramienta 12 en el porta-herramientas 10 y con un segundo soporte de fijación 18, por ejemplo una carcasa 20, para la fijación del porta-herramientas 10 en el aparato de manipulación 14. Los primeros y segundos soportes de fijación 16, 18 se pueden desviar o bien regular relativamente entre sí contra una tensión previa elástica de elementos de resorte 22, 24.

Además, se prevé un circuito de seguridad 26 para la desactivación del aparato de manipulación 14 y/o de la herramienta 12 en el caso de que se excedan unas desviaciones o bien unos ajustes predeterminados. Con el primer soporte de fijación 16 está conectado, por ejemplo a través de un pivote 29, un componente 28, que se puede regular o bien se puede desplazar en la dirección Z 30, que coincide con un eje longitudinal del porta-herramientas y se puede desviar en dirección X y/o en dirección Y 32, 34, por ejemplo se puede girar o bascular, con relación al segundo soporte de fijación 19. En el caso de una desviación del componente 28 en la dirección X y/o en la dirección Y 32, 34, uno o una parte de varios primeros elementos de resorte 22 con una primera dureza de resorte y, en el caso de regulación del componente 28 en la dirección Z 30, al menos un segundo elemento de resorte 24 con una segunda dureza de resorte diferente son solicitados a presión o bien a compresión. Las durezas de resorte de la suma de los primeros elementos de resorte 22 es mayor que la dureza de resorte del al menos un segundo elemento de resorte 24 o, en el caso de empleo de varios segundos elementos de resorte 24, es mayor que la suma de las durezas de resorte de los segundos elementos de resorte 24. Además, la dureza de resorte de un único primer elemento de resorte 22 es menor que la dureza de resorte del al menos un segundo elemento de resorte 24. Los primeros elementos de resorte 22 y el al menos un segundo elemento de resorte 24 están dispuestos y conectados unos detrás de otros en serie o bien en dos fases. El componente 28 está configurado, de acuerdo con la configuración preferida como pestaña de liberación 36 especialmente plana, en forma de plato o en forma de anillo. El segundo soporte de fijación 18 está configurado como carcasa 20 con preferencia en forma de copa, que recibe la pestaña de liberación 36 así como los elementos de resorte 22, 24. La carcasa 20 se puede cerrar con una tapa roscada 38, que presenta una interrupción, a través de la cual se proyecta un pivote 29, que conecta la pestaña de liberación 36 con el primer soporte de fijación. En este caso, el pivote 29 está abarcado de una manera preferida por un manguito de obturación, que está fijado de forma desprendible en la tapa 38.

La pestaña de liberación 36 está comprimida en una posición neutra, es decir, sin la actuación de fuerzas de colisión, bajo la acción de la tensión previa de resorte en una zona anular exterior 40 en varios elementos de fijación 42 que están dispuestos en forma de anillo o bien en forma de anillo circular, que están configurados, por ejemplo, en bolas. La disposición de los elementos de fijación 42 se deduce especialmente a partir de la figura 3. Por lo demás, la pestaña de liberación 36 posee en la zona anular exterior 40 del lado superior unos avellanados 44, que corresponden con la posición de los elementos de fijación 42 y que los reciben parcialmente. Además, los elementos de fijación 42 están retenidos por medio de un dispositivo de retención, por ejemplo una jaula de bolas 46, en la tapa 38. Pueden estar previstos avellanados comparables también en el lado inferior de la tapa 38, en los que están recibidos igualmente en parte los elementos de fijación 42.

En una zona anular exterior 40 en el lado inferior, la pestaña de liberación 36 está impulsada por varios, en el ejemplo de realización por nueve primeros elementos de resorte 22 con tensión previa de resorte, formando estos primeros elementos de resorte 22 un paquete de muelles. Los primeros elementos de resorte 22 o bien el paquete de muelles están empotrados entre el componente 28 o bien la pestaña de liberación 36 y un pistón de resorte 48 especialmente en forma de plato, que se puede regular o desplazar en la dirección Z y que está impulsado, por su parte, en el lado inferior por la tensión previa de resorte del al menos un segundo elemento de resorte 24. El pistón de resorte 48 posee un pivote central, que está configurado de una manera preferida como pistón hueco 50, que está guiado de forma desplazable en un talado 52 de la carcasa 20 en la dirección Z 30. Entre el componente 28 o bien la pestaña de liberación 36 y el pistón de resorte 48 está dispuesta una placa perforada 54, que puede presentar esencialmente una forma circular y en cuyos taladros 56 están alojados los primeros elementos de resorte con poco juego. La placa perforada 54 presenta un pivote o pistón 58, que está guiado de manera desplazable en la dirección Z en la carcasa 20, especialmente en el pivote hueco 50. Entre el lado superior del pistón de resorte 48 y el lado inferior de la placa perforada 54 está tensado un muelle de compresión 60. En la placa perforada 54 está dispuesto un saliente 62, un elemento de conmutación o similar, al que está asociado en el lado de la carcasa un conmutador 64.

De una manera preferida, la dureza del muelle del segundo elemento de resorte 24 presenta aproximadamente de tres a cuatro veces el valor de la dureza de resorte de un único elemento de resorte 22. Los primeros elementos de resorte 22 poseen en cada caso una dureza de resorte esencialmente igual. Los elementos de resorte 22, 24 están configurados de una manera preferida como muelles de compresión o bien como muelles helicoidales.

En el funcionamiento del porta-herramientas 10 se puede producir un caso de colisión, como se indica en las figuras 5 y 6, pudiendo ser impulsada la herramienta 12 según la figura 5 en la dirección X y/o en la dirección Y por fuerzas de colisión o bien según la figura 6 en la dirección Z por fuerzas de colisión. Si el porta-herramientas 10 es impulsado exclusivamente por fuerzas de colisión que actúan en la dirección Z 30, entonces el componente 28 o bien la pestaña de liberación 36 se desplazan de la misma manera exclusivamente en la dirección 2, sin que se produzca un movimiento basculante o un movimiento giratorio, como se representa en la figura 4. Puesto que la dureza de resorte de la suma de los primeros elementos de resorte 22 es mayor que la dureza de resorte del al menos un segundo elemento de resorte 24, se solicita en primer lugar esencialmente sólo el segundo elemento de resorte 24 a compresión o bien a aplastamiento, desplazándose la pestaña de liberación 36, la placa perforada 54 así como el pistón de resorte 48 en común en la dirección Z 30 hacia abajo en la dirección del fondo de la carcasa 20.

De acuerdo con una vía de desplazamiento previamente seleccionada se activa el circuito de seguridad 26, siendo activado o bien liberado por el saliente 62 una palanca de conmutación de un conmutador 64. Después de la activación del conmutador 64, se desconectan el aparato de manipulación 14 y/o la herramienta 12.

Si actúan fuerzas de colisión muy altas en la dirección Z, entonces se aplasta en primer lugar el segundo elemento de resorte 24 aproximadamente hasta la longitud de bloqueo, siendo solicitados a continuación también los primeros elementos de resorte 22 del paquete de muelles a compresión o aplastamiento, hasta que éstos han alcanzado su longitud de bloqueo.

En general, a través de las medidas indicadas según la invención se compensan fuerzas de colisión extraordinariamente altas.

Después de la eliminación del obstáculo de la colisión se desplazan el pistón de resorte 48 en virtud de la acción del segundo elemento de resorte 24 y la pestaña de liberación 36 en virtud de la tensión previa del muelle de la suma de los primeros elementos de resorte 22 de nuevo a la posición neutra representada en la figura 1. La placa perforada 54 es repuesta a la posición presionada de la figura 1 bajo la acción del muelle de compresión 60. En virtud de los avellanados 44 previstos en la pestaña de activación 36, se ajusta la posición neutra de la pestaña de liberación 36 de una manera exacta y reproducible. En este caso, la jaula de bolas 46 tiene el cometido de mantener los elementos de fijación 52 o bien las bolas en su posición con respecto a la tapa 38, de manera que se consigue una reposición exacta y reproducible de la pestaña de liberación 36. Además, la jaula de bolas 46 sirve como apoyo para la pestaña de liberación 36 en el caso de basculamiento o giro de la misma.

Si las fuerzas de colisión no actúan exclusivamente en la dirección Z, sino en la dirección X y/o en la dirección Y 32, 34, entonces la pestaña de liberación 36 bascula, por ejemplo, a la posición representada en la figura 4, en la que uno o algunos pocos de los elementos de fijación 42 o bien la jaula de bolas 46 sirven como soportes basculantes o soportes giratorios. En el caso de un movimiento basculante o giratorio de la pestaña de liberación 36, solamente uno o algunos pocos de los primeros elementos de resorte 22 son solicitados a compresión o bien a aplastamiento y en el caso de empleo, por ejemplo, de nueve primeros elementos de resorte 22, se pueden solicitar a aplastamiento aproximadamente desde uno hasta tres primeros elementos de resorte 22. Puesto que la dureza de resorte del segundo elemento de resorte 24 corresponde aproximadamente a tres a cuatro veces la dureza de resorte de un único primer elemento de resorte 22, en el caso de una colisión en la dirección X y/o en la dirección Y 32, 34, se aplasta en primer lugar uno o algunos pocos de los primeros elementos de resorte 22, siendo desplazada la placa perforada 54 en virtud de su guía desplazable exclusivamente en la dirección Z 30 de nuevo en la dirección del fondo de la carcasa 20. Solamente cuando el movimiento basculante de la pestaña de liberación 36 es tan fuerte que son solicitados a compresión o aplastamiento más que tres o aproximadamente los cuatro primeros elementos de resorte 22, entonces se somete también el segundo elemento de resorte 24 a un aplastamiento, siendo desplazada la placa perforada 54 en cualquier caso en la medida de la suma de los recorridos elásticos de los dos elementos de resorte 22, 24.

También en este caso, si se excede un valor basculante predeterminado o bien un recorrido de desplazamiento predeterminado de la placa perforada 54, se activa el conmutador 64 por medio del saliente 62, de manera que se pueden desconectar el aparato de manipulación 14 y/o la herramienta 12. Después de la eliminación del obstáculo o bien del motivo de la colisión, se gira la pestaña de liberación 36 desde la posición indicada en la figura 4 de retorno hasta la posición neutra de la figura 1, que está definida de una manera unívoca y exacta en virtud de los elementos de fijación 42.

Se entiende que también pueden estar asociados varios circuitos de seguridad 26 con conmutador 64 y saliente 62 asociado a porta-herramientas 10.

La posibilidad de dos fases según la invención del sistema de resorte empleado se consigue a través de la distribución constructiva de la fuerza entre primeros elementos de resorte 22 y el al menos un segundo elemento de resorte 24. De esta manera, se posibilita que los impactos que actúan en la dirección Z puedan ser absorbidos por el segundo elemento de resorte 24 y los impactos que actúan en la dirección X y/o en la dirección Y 32, 34 puedan ser absorbidos por uno o por algunos pocos primeros elementos de resorte 22. De acuerdo con ello, la primera fase superior, que está constituida por los primeros elementos de resorte 22 sirve para la absorción de fuerzas que actúan en la dirección X y/o en la dirección Y 32, 34 y la segunda fase inferior, que está constituida por al menos un segundo elemento de resorte 24, sirve para la absorción de fuerzas de actúan en la dirección Z 30.

Lista de signos de referencia

10

Porta-herramientas

12

Herramienta

14

Aparato de manipulación

16

Primer soporte de fijación

18

Segundo soporte de fijación

20

Carcasa

22

Primer elemento de resorte

24

Segundo elemento de resorte

26

Circuito de seguridad

28

Componente

29

Pivote

30

Dirección Z

32

Dirección X

34

Dirección Y

36

Pestaña de liberación

38

Tapa

40

Zona anular exterior

42

Elemento de fijación

44

Avellanado

46

Jaula de bolas

48

Pistón de muelle

50

Pivote hueco

52

Taladro

54

Placa perforada

56

Taladro

58

Pistón

60

Muelle de compresión

62

Saliente

64

Conmutador

Claims (16)

1. Porta-herramientas (10) para el acoplamiento de una herramienta (12), especialmente de un soplete de soldadura o de un soplete de corte, en un aparato de manipulación (14), especialmente en un robot industrial, con un primer soporte de fijación (16) para la fijación de la herramienta (12) en el porta-herramientas (10) y con un segundo soporte de fijación (18), por ejemplo, una carcasa (20), para la fijación del porta-herramientas (10) en el aparato de manipulación (14), en el que el primero y el segundo soporte de fijación (16, 18) se pueden desviar o bien regular relativamente entre sí frente a una tensión previa de resorte de elementos de resorte (22, 24), y con un circuito de seguridad (26) para la desactivación del aparato de manipulación (14) y/o de la herramienta (12) en el caso de que se excedan desviaciones o bien regulaciones predeterminadas, en el que un componente (28), que está conectado con el primer soporte de fijación (16), es regulable o bien desplazable en la dirección Z (30) (eje longitudinal del porta-herramientas) y se puede desviar, tal como girar o abatir, en la dirección X y/o en la dirección Y (32, 34), con respecto al segundo soporte de fijación (18) y en el caso de desviación en dirección X y/o en dirección Y (32, 34), uno o varios de los diversos primeros elementos de resorte (22) son solicitados con una primera dureza de resorte respectiva y en el caso de desplazamiento en la dirección Z (30) al menos un segundo elemento de resorte (24) es solicitado con una segunda dureza de resorte diferente por el componente a deformación elástica y el o los primeros elementos de resorte (22) y al menos un segundo elemento de resorte (24) están dispuestos en serie o bien están dispuestos en dos escalones conectados uno detrás de otro, caracterizado porque la dureza de resorte de un único primer elemento de resorte (22) es menor que la fuerza de resorte del al menos un segundo elemento de resorte (24).

2. Porta-herramientas según la reivindicación 1, caracterizado porque la dureza de resorte de la suma de los primeros elementos de resorte (22) es mayor que la dureza de resorte de al menos un segundo elemento de resorte (24).

3. Porta-herramientas según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los varios primeros elementos de resorte (22) presentan en cada caso la primera dureza de resorte.

4. Porta-herramientas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el componente (28) está configurado como pestaña de liberación (36), especialmente plana, en forma de plato o en forma de anillo y el segundo soporte de fijación (18) está configurado como carcasa (20) con preferencia en forma de copa, que recibe la pestaña de liberación (36) y los elementos de resorte (22, 24), en el que la carcasa (20) se puede cerrar de una manera preferida con una tapa roscada (38).

5. Porta-herramientas según la reivindicación 4, caracterizado porque la pestaña de liberación (36) se apoya en la posición neutra bajo la acción de la tensión previa de resorte, especialmente en una zona anular exterior (40), en elementos de fijación (42), por ejemplo bolas, que están dispuestos en forma de anillo, especialmente en forma de anillo circular en la carcasa (20).

6. Porta-herramientas según la reivindicación 5, caracterizado porque la pestaña de liberación (36), presenta especialmente en una zona anular exterior (40) avellanados (44), que corresponden con la posición de los elementos de fijación (42) y los reciben parcialmente, en el que los elementos de fijación (42) están retenidos de una manera preferida por medio de un dispositivo de retención, como una jaula de bolas (46).

7. Porta-herramientas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pestaña de liberación (36) está impulsada en una zona anular exterior (40) del lado inferior por varios primeros elementos de resorte (22), especialmente entre cuatro y doce, con preferencia nueve, que forman un paquete de resorte con tensión previa elástica.

8. Porta-herramientas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los primeros elementos de resorte (22) están empotrados entre el componente (28) y un pistón de resorte (48) especialmente en forma de plato, que es regulable o desplazable en la dirección Z (30), y que está impulsado, por su parte, en el lado inferior por la tensión previa de resorte de al menos un segundo elemento de resorte (24).

9. Porta-herramientas según la reivindicación 8, caracterizado porque el pistón de resorte (48) presenta un pivote hueco central (50), que está guiado de forma desplazable en un taladro (52) de la carcasa (20) en la dirección Z (30).

10. Porta-herramientas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre el componente (28) y el pistón de resorte (48) está dispuesta una placa perforada (54), en cuyos taladros (56) están recibidos los primeros elementos de resorte (22) con poco juego.

11. Porta-herramientas según la reivindicación 10, caracterizado porque la placa perforada (54) presenta un pivote o pistón central (58), que está guiado de manera desplazable en la dirección Z (30) en la carcasa (20), especialmente en el pivote hueco (50).

12. Porta-herramientas según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque entre el lado superior del pistón de resorte (48) y el lado inferior de la placa perforada (54) está tensado un muelle de compresión.

13. Porta-herramientas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el componente (28) o en el pistón de resorte (48), de una manera preferida en la placa perforada (54) está dispuesto un saliente (62), un elemento de conmutación o similar, al que está asociado un conmutador (64).

14. Porta-herramientas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la dureza de resorte del segundo elemento de resorte (24) corresponde aproximadamente a tres a cuatro veces la dureza de resorte de un único primer elemento de resorte (22) de los preferentemente nueve primeros elementos de resorte (22).

15. Porta-herramientas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los primeros elementos de resorte (22) poseen en cada caso esencialmente una misma dureza de resorte.

16. Porta-herramientas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de resorte (22, 24) están configurados como muelles de compresión o como muelles helicoidales.