11 knúmero de publicación: kint. Cl. 6 : F16H 37/04. Número de solicitud europea: kfecha de presentación :

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1 k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 knúmero de publicación: kint. Cl. 6 : F16H 37/04 F16H 7/02 B2J 18/00 B2J 9/ H02K 7/ k TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA T3 86 k Número de solicitud europea: kfecha de presentación : k Número de publicación de la solicitud: k Fecha de publicación de la solicitud: k 4 Título: Unidad de accionamiento para un robot industrial. k Prioridad: SE 9164 k 73 Titular/es: ABB AB Västeras, SE k 4 Fecha de la publicación de la mención BOPI: k 72 Inventor/es: Kullborg, Ove ES T3 k 4 Fecha de la publicación del folleto de patente: Aviso: k 74 Agente: Ungría López, Javier En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, Madrid

2 1 ES T3 2 DESCRIPCION Unidad de accionamineto para un robot industrial. Campo técnico La presente invención se refiere a una unidad de accionamiento, destinada preferiblemente para un robot industrial, del tipo descrito en el preámbulo de acuerdo con la reivindicación 1. La unidad de accionamiento comprende un motor y un engranaje de reducción para accionar los movimientos de los brazos del robot. Técnica anterior Un robot industrial de un tipo denominado antropomórfico tiene una plataforma que estádispuesta de forma giratoria sobre un pie y que soporta un primer brazo del robot que es giratorio con relación a la plataforma. En el extremo exterior de este brazo, está articulado un segundo brazo del robot de forma giratoria. Este segundo brazo soporta, en su extremo exterior, una mano del robot que está provista con una fijación para herramienta y que es giratorio en dos grados de libertad con respecto al segundo brazo. Para cada uno de los brazos del robot y la mano del robot mencionados anteriormente, se proporciona una unidad de accionamiento. Las unidades de accionamiento para el primero y el segundo brazos del robot comprenden cada una de ellas un motor y un engranaje de reducción con relación de engranaje muy alta, por ejemplo un engranaje denominado RV (vector giratorio) o un denominado accionamiento armónico. Estas unidades de accionamiento se colocan con frecuencia en la plataforma en lados opuestos del centro de rotación del primer brazo y están orientadas con sus árboles de motor respectivos en paralelo con el eje giratorio del primer brazo (ver por ejemplo la patente de los Estados Unidos , figura ). Un inconveniente que surge cuando las unidades de accionamiento se extienden desde la plataforma es que el espacio acodado del robot, que define el radio dentro del cual no pueden existir objetos, aumenta y de aquí reduce el intervalo de funcionamiento del robot. Una forma de resolver el problema es utilizar motores con un rotor corto conundiámetro grande. Sin embargo, éstos son costosos. Los motores de accionamiento para robots industriales constan actualmente de motores síncronos alimentados con inversor con imanes permanentes en el rotor. El rendimiento de estos motores se determina principalmente por el volumen y la relación entre la longitud del rotor y su diámetro. Un diámetro grande proporciona un par de torsión más grande, mientras que un diámetro más pequeño proporciona un momento de inercia más pequeño y, por lo tanto, una aceleración más alta. El motor de mejor coste efectivo se obtiene cuando el cociente entre la longitud del rotor y su diámetro alcanza 1, que, debido a la extensión del arrollamiento del estator y de los carcasas de los cojinetes, da al motor una apariencia larga y estrecha. El par de torsión inferior que se obtiene con un motor de este tipo puede compensarse por una velocidad más alta y por relación de engranaje mayor. El número de revoluciones del motor se deter mina ampliamente por la velocidad de la electrónica instalada en el inversor que está para accionar el motor, y actualmente son posibles velocidades hasta aproximadamente RPM (revoluciones por minuto). Para ser capaz de utilizar un motor con una velocidad de hasta RPM, el engranaje debe ser capaz de reducir la velocidad en un factor de 2. Con diámetros aceptables de la rueda de engranaje, esto no puede conseguirse con una unidad de engranaje de ejes paralelos en dos etapas. Esto necesita cambiar a una unidad de engranaje de tres etapas. El documento EP-A-7961, que se utiliza para delimitar la reivindicación 1, describe un reductor de engranaje ortogonal que comprende una pareja de engranajes cónicos y una unidad de engranajes de ejes paralelos, accionados por un motor eléctrico alargado. Resumen de la invención El objeto de la presente invención es proporcionar una unidad de accionamiento de coste efectivo para un robot industrial, cuya unidad de accionamiento comprende un motor y una unidad de engranaje y que posee las propiedades de relación alta de engranaje de reducción con un mínimo de juego, aceleración rápida y un volumen general mínimo. Esto se consigue de acuerdo con la invención por una unidad de accionamiento que comprende un motor alargado, orientado transversalmente, cuya proyección se encuentra en la caja de engranaje, y una unidad de engranaje con dos etapas. La primera etapa comprende una pareja de engranajes cónicos y una segunda etapa una pareja de engranajes cilíndricos. Breve descripción de los dibujos La invención se explicará en mayor detalle describiendo las formas de realización con referencia al dibujo que se acompaña, donde La figura 1 es una vista lateral de una unidad de accionamiento de acuerdo con la invención, y La figura 2 es una sección vertical a través de la unidad de accionamiento. Descripción de las formas de realización preferidas La unidad de accionamiento mostrada en el dibujo está destinada para fijarse en la plataforma de un robot industrial del tipo descrito anteriormente para hacer girar, por ejemplo, el primer brazo del robot alrededor de un eje horizontal. La unidad de accionamiento comprende un motor estrecho y largo montado en una caja de engranajes 11. El motor está orientado con su árbol 12 en ángulos rectos con respecto a una línea horizontal paralela al eje del primer brazo, y su proyección se apoya sobre la caja de engranajes. La caja de engranajes incluye una unidad de engranajes en dos etapas, siendo la primera una pareja de engranajes cónicos y la segunda una pareja de engranajes cilíndricos. La figura 2 muestra una sección a través de la caja de engranajes 11. Sobre el árbol del motor 12 está fijadoaunpistón cónico 13, que está en acoplamiento con un engranaje cónico más grande 14 fijado al extremo exterior de un árbol intermedio 1. El árbol intermedio está centrado por dos

3 3 ES T3 4 cojinetes 16. Entre los cojinetes, un engranaje cilíndrico más pequeño 17 está fijadoalárbol intermedio 1, cuyo engranaje engrana con un engranaje cilíndrico más grande 18 fijado a un árbol de salida centrado por dos cojinetes 19. Una velocidad másalta del motorrequiere una relación de engranaje más alta de la unidad de engranaje. Con corte de engranaje normal de una pareja de engranajes solamente con contacto de rodadura, se obtiene una relación de engranaje máxima de :1. La eficiencia de un engranaje de este tipo es 98 % para cada etapa. Esto significa que las pérdidas son pequeñas, incluso si la unidad de engranaje está compuesta de varias etapas. Por otro lado, el volumen y el coste se incrementan para cada etapa. Para obtener una relación de engranaje de 2:1, se obtienen diámetros poco realistas de los engranajes más grandes con una unidad de engranaje de ejes paralelos en dos etapas. En una unidad de engranaje de tres etapas, se obtienen diámetros razonables de las ruedas de engranaje, pero esto significa que se incrementan tanto el volumen total como el coste de fabricación.elincrementoenelcostede la tercera etapa es entonces tan grande que no es viable económicamente una unidad de engranaje de tres etapas. Unaparejadeengranajecónico que tiene solamente contacto de rodadura da normalmente una relación de engranaje máxima de :1. En un engranaje hipoide, donde el par de torsión se transmite a través de un contacto combinado de deslizamiento y de rodadura, puede conseguirse una relación de engranaje de 1:1. Sin embargo, la eficiencia cae en un 3 % hasta aproximadamente 9 %. Las relaciones de engranaje más grandes pueden obtenerse con engranajes espiroides y engranajes helicoidales puros, pero la eficiencia cae drásticamente. En una pareja de engranajes helicoidales puros solamente con contacto de deslizamiento, la eficiencia es aproximadamente 0 %. Los últimos engranajes son auto-inhibidores, por lo que el engranaje puede bloquearse con una fuerza de momento de impulso desde el árbol del robot. Un bloqueo de este tipo no puede aceptarse en robots industriales. El número más pequeño de dientes en un engranaje depende del tamaño de la máquina de corte. Normalmente, por lo tanto, no es posible fabricar engranajes con un número más pequeño de dientes que 11. Por diferentes métodos, tales como rebaje y modificación adicional, puede reducirse el número de dientes. El primer método, sin embargo, trae consigo una debilidad de la raíz del diente, mientras que el segundo método trae consigo una debilidad adicional. Con un perfil de diente descrito en Journal of Mechanical Design, Septiembre de 1990, volumen 112, páginas 4-436, se pueden fabricar engranajes con un número extremadamente bajo de dientes, por lo tanto pueden conseguirse los engranajes dentados con una relación de engranaje alta y una sensibilidad baja con respecto al juego provocado por las desviaciones del centro. Con una combinación de una pareja de engranajes hipoides y un engranaje de ejes paralelos con un corte de engranaje de acuerdo con lo anterior, es posible por lo tanto proporcionar una relación de engranaje de 2:1 en dos etapas

4 ES T3 6 REIVINDICACIONES 1. Una unidad de accionamiento para un robot industrial, que comprende un motor eléctrico (), cuyo árbol (12) está conectado a través de una unidad de engranaje de ángulo de reducción (13, 14, 17, 18) a un árbol de salida (), comprendiendo el engranaje una pareja de engranajes cónicos (13, 14) y una unidad de engranajes de ejes paralelos (17, 18), siendo la longitud del motor () más grande que la dimensión transversal del mismo, caracterizada porque la proyección del motor en la dirección del árbol de salida se encuentra en la caja de engranajes (11). 2. Unidad de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el árbol del motor (12) está orientado aproximadamente perpendicular al árbol de salida (). 3. Una unidad de accionamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la relación de engranaje entre el árbol de entrada (12) y el árbol de salida () es mayor que 170: Una unidad de accionamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque comprende una caja de engranaje (11) que soporta el motor (), donde su árbol (12) se extiende dentro de la caja de engranajes, sobre cuyo árbolsefijanunpistón cónico (13), un árbol intermedio giratorio (1) centrado por dos cojinetes (16), sobre los que se fijan, en un extremo, un engranaje cónico más grande (14) y entre los cojinetes un engranaje cilíndrico más pequeño (17), un árbol de salida () articulado de forma giratoria en paralelo con el árbol intermedio (1), sobre el que se fija un engranaje cilíndrico más grande (18), estando adaptados dichos engranajes de manera que el pistón cónico (13) engrana con el engranaje cónico más grande (14) y el engranaje cilíndrico más pequeño (17) engrana con el engranaje cilíndrico más grande (18).. Una unidad de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque el número de dientes del engranaje cilíndrico más pequeño (17) es menor que NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del , no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluída en la mencionada reserva. 4

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