EQUIPO MANIPULADOR DE CARGAS

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con la manipulación de cargas, proponiendo un equipo que permite realizar manipulaciones automatizadas de cargas para llevarlas hasta posiciones en las que tengan que ser situadas, con capacidad para actuar en un amplio radio de acción.

Estado de la técnica

Se conocen manipuladores de cargas denominados ingrávidos, formado por un equipo que accionado por aire comprimido tiene capacidad de elevar las cargas, para sujetarlas en una posición en la que pueden manipularse manualmente por parte de un operario.

Un dispositivo de este tipo se describe en el documento WO 03/032102 A1, en el que además gracias al empleo de una célula de carga este dispositivo permite manipular cargas de diferentes pesos con un efecto de autorregulación actuando directamente en el sistema de regulación automática en función de la variación de las propias cargas, facilitando además la elevación o descenso de la carga sin esfuerzo, sin necesidad de manipular de forma manual sobre los elementos de regulación neumática, sino que la propia célula de carga mediante un sistema de cámaras comprendidas dentro de un cuerpo cilindrico proporciona una señal neumática que puede ser utilizada para el control o regulación del sistema de aplicación.

Este tipo de dispositivos son de gran potencia, por lo que permiten elevar grandes cargas y mantenerlas en una posición de suspensión desde la que pueden ser manipuladas fácilmente por operarios con poco esfuerzo.

Los equipos ingrávidos pueden disponer en su cabezal de elementos que permitan o realicen el giro en diferentes planos de cara a conseguir un posicionamiento preciso de la carga que portan.

El dispositivo de elevación debe ser manipulado por un operario que gracias a dicho equipo ingrávido puede realizar movimientos de ascenso y posicionado de objetos sin apenas esfuerzo. Al ser manipulado por un operario tiene la ventaja de que se puede utilizar sin necesidad de protecciones especiales en espacios en los que operan trabajadores, ya que si pudiese moverse automáticamente, debido a que es un equipo de gran potencia y a que en dicho caso el propio equipo tendría una autonomía de movimientos, resultaría peligroso y sería necesario disponer a su alrededor elementos separadores de protección, lo cual significa la ocupación de mucho espacio, condicionando la utilización en lugares, como en naves industriales, donde la disponibilidad de espacio es importante.

Otra desventaja de este tipo de equipos ingrávidos es que en aquellas tareas que requieran de una precisión de movimientos para el posicionado de la carga y una mayor rapidez, estos requisitos son inalcanzables por parte de un operario.

Es evidente, por lo tanto, la necesidad de poder disponer de un medio de manipulación para manejar de manera automática cargas pesadas en espacios amplios, sin necesidad de tener que disponer protecciones que limiten la disponibilidad de espacio coartando la convivencia de trabajadores para realizar actividades relacionadas o no con la función del medio manipulador.

Objeto de la invención

De acuerdo con la presente invención se propone un equipo de manipulación, para el manejo de cargas, desarrollado con unas características que le hacen ventajoso para automatizar totalmente las manipulaciones del movimiento de cargas en un amplio radio de acción y con independencia de las cargas que se tengan que manipular.

Este equipo de manipulación objeto de la invención comprende un dispositivo de tipo ingrávido, es decir que sujeta la carga en suspensión de modo que puede ser manipulada fácilmente, yendo asociado a dicho equipo ingrávido un robot colaborativo, mediante el cual puede manipularse automáticamente el equipo ingrávido para desplazar y posicionar las cargas de forma automática.

En esa disposición el robot colaborativo que se requiere para mover las cargas soportadas por el equipo ingrávido es de poca potencia y con gran precisión de movimientos, por lo tanto, cumple con la normativa de seguridad no siendo necesario instalar separadores para aislar un espacio de protección, permitiendo la convivencia de operarios trabajadores en el mismo espacio para realizar otras funciones.

Además, el robot colaborativo aporta una precisión y rapidez milimétrica al equipo de manipulación de cargas difícilmente alcanzable por parte de un operario, aumentando de este modo la producción.

Preferentemente, el equipo ingrávido comprende una célula de carga que autorregula el esfuerzo neumático generado en función de la carga, siendo posible la manipulación de cargas de diferentes pesos sin necesidad de intervenir manualmente en el sistema neumático del equipo ingrávido. En este caso, la unión del robot colaborativo con el equipo ingrávido se establece preferentemente por encima de la célula de carga del equipo ingrávido, con lo cual se puede controlar el movimiento del equipo ingrávido para levantar las cargas sin vinculación con los esfuerzos generados por el robot colaborativo, de forma que el equipo ingrávido no detecta que esa fuerza sea parte del propio peso de la carga y reacciona permitiendo el movimiento en la dirección deseada, minimizando de este modo la actuación de la célula de carga.

En ese sentido, el amarre entre el robot colaborativo y el equipo ingrávido se establece preferentemente con un sistema rotativo mediante rodamientos, para que el robot colaborativo pueda orientarse en función de a donde se quiera llevar la carga en cada caso. Comprende además unos medios elásticos para flexibilizar y absorber inercias en los desplazamientos.

Según una opción de diseño, esta previsto que el equipo manipulador de cargas pueda comprender unos medios de control que permitan procesar la información de la célula de carga modificando la actuación del equipo ingrávido para producir un movimiento de la carga en dirección vertical. Con esta configuración, la célula de carga del equipo ingrávido recibiría información de que el peso de la carga sería mayor o menor que su peso real. De este modo, el equipo ingrávido compensaría dicha fuerza produciéndose un movimiento ascendente o descendente respectivamente, lo que contribuye a tener un mayor control del movimiento de elevación y descenso de la carga, por ejemplo, para evitar que este movimiento se produzca si se detecta algún obstáculo. Dichos medios de control podrán estar dispuestos en el equipo ingrávido o en el robot colaborativo.

Por otro lado, el robot colaborativo puede instalarse anclado al suelo en posición fija, pero también puede disponerse en montaje de desplazamiento sobre una base sustentadora como puede ser un carril de desplazamiento, con lo cual se pueden alcanzar mayores distancias en el movimiento de las cargas que se manipulan. Este tipo de desplazamiento guiado puede ser tanto horizontal como en cualquier otro plano como por ejemplo el vertical para permitir la elevación de las cargas.

Por todo ello, el equipo objeto de la invención resulta de unas características muy ventajosas para la función de manipulación automática de cargas a la que está destinado, adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de las soluciones convencionales que actualmente existen para dicha función.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra una perspectiva del equipo manipulador de cargas objeto de la invención, según un ejemplo de realización.

La figura 2 es un detalle ampliado del acoplamiento entre el robot ingrávido y el robot colaborativo del equipo manipulador.

La figura 3 es una vista en planta superior del equipo manipulador.

La figura 4 es una perspectiva del robot colaborativo en un ejemplo de montaje sobre una base de desplazamiento.

Descripción detallada de la invención

El objeto de la invención se refiere a un equipo para manipular cargas (1) de manera automática, con una realización que permite mover las cargas (1) mecánicamente tanto en sentido vertical como en el plano horizontal, de forma precisa y rápida, en un espacio en el que pueden transitar operarios trabajadores sin necesidad de separaciones de protección.

Como se puede ver en la figura 1 , el equipo manipulador comprende un equipo ingrávido (2), formado por una columna operativa (3) sustentada por un brazo (4) de sujeción sobre un poste (5), pasando la columna operativa (3) a través de un carro (6) dispuesto en el extremo del brazo (4), de modo que por medio de un sistema de accionamiento dicha columna operativa (3) puede ser desplazada en altura para elevar cargas (1) colgadas de su extremo inferior. El brazo (4) sustentador de la columna operativa (3) va unido al poste (5) por medio de una articulación (7) y se compone de, al menos, dos tramos articulados entre sí, de modo que el conjunto portante de dicha columna operativa (3) forma un sistema articulado que permite un movimiento para situar las cargas (1), desde la posición elevada por medio de la columna operativa (3), en puntos diferentes de situación sobre el plano horizontal que además gracias a una célula de carga neumática permite regular el sistema neumático de actuación del equipo ingrávido (2) para la manipulación de diferentes tipos de cargas y para facilitar el ascenso y descenso de la carga sin apenas esfuerzo.

Según otras formas de realización del equipo ingrávido (2), el brazo (4) puede tener otras formas conocidas, como por ejemplo que dicho brazo (4) sea de la forma de una banderola a lo largo de la cual se puede desplazar un carro para el desplazamiento de las cargas (1), o cualquier otra configuración sin que se altere la esencialidad de la invención.

Sin embargo, mediante el equipo ingrávido (2) las cargas (1) una vez sujetadas por el equipo ingrávido (2) necesitan de la actuación de un operario. Por dicho motivo el dispositivo de la invención comprende un robot colaborativo (8) en asociación con dicho equipo ingrávido (2), comprendiendo dicho robot colaborativo (8) un tirante articulado (9), el cual por un extremo se sujeta mediante una articulación (10) sobre un pilar (11) de sustentación, mientras que en el otro extremo incorpora un conjunto articulado (12), por medio del cual se amarra sobre la columna operativa (3) del equipo ingrávido (2).

En esas condiciones, para llevar una carga (1) hasta una posición de ubicación, mediante el equipo ingrávido (2) se eleva la carga (1), mediante la columna operativa (3), hasta una posición desde la que se puede actuar con poco esfuerzo con la carga (1) suspendida y entonces entra en funcionamiento el robot colaborativo (8), el cual traslada a la columna operativa (3), con la carga (1) suspendida, hasta la posición en la que se desee situar dicha carga (1), en donde se descarga mediante el descenso de nuevo de la columna operativa (3) del equipo ingrávido (2).

Para ello, el equipo ingrávido (2) reacciona en el sentido vertical al impulso provocado por el robot colaborativo (8) de modo que para ascender o bajar la carga, preferentemente se introduce fluido en la cámara del sistema de regulación del equipo ingrávido (2) al reaccionar a dicho impulso y en respuesta asciende o desciende la carga (1). Para el desplazamiento de la carga (1) una vez suspendida, la columna operativa (3) del equipo ingrávido (2) es desplazada por el tirante articulado (9) hasta la posición deseada.

Alternativamente, la introducción de fluido en la cámara del sistema de regulación del equipo ingrávido (2) puede accionarse por una señal electrónica que se emita desde el robot colaborativo (8) en lugar de mediante un impulso mecánico. En este caso la célula de carga en lugar de ser neumática, es electrónica.

El amarre del tirante articulado (9) del robot colaborativo (8), respecto de la columna operativa (3) del equipo ingrávido (2), se establece mediante un sistema rotativo por medio de rodamientos, permitiendo así que el robot colaborativo (8) se oriente respecto al robot ingrávido (2) en función de a donde se quiera llevar la carga (1) que se manipula. Este amarre está comprendido por encima de la célula de carga del equipo ingrávido (2). De esta manera, el equipo ingrávido (2) no detecta que el impulso generado por el robot colaborativo (8) sea parte del propio peso de la carga y reacciona permitiendo el movimiento en la dirección deseada. De este modo se pueden manipular cargas (1) automáticamente hasta diferentes puntos del entorno de ubicación del equipo manipulador.

El amarre se establece además con una sujeción flexible, mediante junta elástica, muelles o amortiguadores, lo cual permite absorber las inercias para asegurar las posiciones en los desplazamientos. Dicho amarre preferentemente mediante junta elástica puede establecerse en vertical o en horizontal.

En un modo de realización el pilar (11) sustentador del robot colaborativo (8) puede disponerse anclado en una posición fija, como se observa en la figura 1 , pero también se prevé una realización en la que dicho pilar (11) sustentador del robot colaborativo (8) vaya en montaje de desplazamiento sobre una base (13) de apoyo, como representa la figura 4, en la que el robot colaborativo (8) se dispone sobre la base (13) sobre un carril que permite su desplazamiento según las flechas indicadas. De esta manera, se pueden alcanzar mayores distancias en la movilidad de cargas (1) sobre el plano horizontal, aumentando así la capacidad de maniobra del equipo manipulador. En configuraciones alternativas de diseño de la invención, la dirección de desplazamiento del robot colaborativo (8) sobre el carril puede estar configurada para su desplazamiento cualquier otro plano diferente al horizontal como por ejemplo el vertical para permitir la elevación de las cargas.