IT201800009542A1

IT201800009542A1 - Utensile e sistema perfezionato per un manipolatore in centri di taglio di lamiere

Info

Publication number: IT201800009542A1
Application number: IT102018000009542A
Authority: IT
Inventors: Roberto Zaffaroni
Original assignee: Astes4 Sa
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-04-17
Also published as: EP3639988B1; US20200122317A1; JP7369004B2; EP3639988A1; FI3639988T3; JP2020097098A; CN111055303A; US10906170B2; KR20200043919A

Description

UTENSILE E SISTEMA PERFEZIONATO PER UN MANIPOLATORE IN CENTRI DI TAGLIO DI LAMIERE

DESCRIZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione riguarda il settore della manipolazione di lamiere nei centri di taglio, in particolare riguarda un utensile e sistema per un manipolatore per il prelievo e l'ordinamento di pezzi di lamiera e i relativi sfridi.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

Come noto, nei centri di taglio di lamiere - in cui, da una lamiera metallica, vengono ricavati singoli pezzi sagomati mediante vari dispositivi di taglio (taglio con fascio laser, con lancia ad ossigeno, a getto d'acqua, al plasma e così via) - esiste l'esigenza di prelevare i vari pezzi ritagliati (o gli sfridi risultanti) e deporli in modo ordinato su postazioni o magazzini di deposizione.

I pezzi da trattare sono costituiti da lamiere di esiguo spessore (ad esempio da 0,5 a 25 mm) che però hanno sagome molto diverse, sia in termini di estensione sulla singola dimensione, sia in termini di superficie, sia in termini di complessità geometrica.

Nella tecnica nota esistono già svariate macchine di manipolazione, destinate appositamente alla gestione di questi pezzi, con operazioni di identificazione, aggancio, movimentazione ed ordinamento dei pezzi che vengono complessivamente indicate come 'sorting'. W02008/139409 descrive una di queste macchine particolarmente efficace.

In vista della significativa variabilità di sagoma dei pezzi ritagliati, è normale prassi prevedere, a fianco della macchina di manipolazione, un magazzino di utensili diversi: i manipolatori a bordo della macchina sono programmati per il cambio utensile quando necessario, ossia vengono avvicinati al magazzino, cambiano l'utensile impiegato ed eseguono il ciclo di 'sorting' previsto. In questo modo, i medesimi manipolatori vengono provvisti di utensili terminali diversi a seconda delle esigenze dei pezzi da prelevare.

Tuttavia, come comprensibile, la fase di cambio utensile costituisce un tempo morto nel lavoro della macchina. Idealmente, quindi, minore è il numero di utensili necessari a gestire i pezzi, maggiore è l'efficienza di impiego della macchina. A tal fine, è desiderato disporre di utensili flessibili, ossia utensili idonei a prelevare il maggior numero possibile di pezzi diversi, compatibilmente con la loro reale efficacia di prelievo e movimentazione.

In tale contesto, non è agevole predisporre utensili adattabili, sia perché essi devono avere una struttura robusta - dovendo prelevare pezzi metallici che possono pesare anche svariati chili - sia perché le distanze percorse dai manipolatori sono ampie (anche di svariati metri), sia infine perché l'energia a bordo dei manipolatori è tipicamente pneumatica (utilizzata da ventose di aspirazione per il prelievo dei pezzi piani) e non tanto quella elettrica.

In altri settore della tecnica sono già noti utensili per manipolatori provvisti di ventose di aspirazione che sono mobili in posizione. Questa tecnologia trova applicazione per esempio in macchine pick&place per la movimentazione di una molteplicità di piccoli oggetti che devono essere prelevati con una certa disposizione spaziale e deposti con una disposizione diversa, oppure per la manipolazione di piccoli oggetti il cui formato varia nella sequenza di lavoro. A tal fine, secondo la tecnica nota, le ventose di aspirazione con le rispettive valvole sono montate mobili su guide lineari, disposti in un'unica direzione o lungo direzioni convergenti (per esempio radiali), così da adattare il formato o il passo dei singoli punti di presa delle ventose di aspirazione.

Tuttavia, la movimentazione lineare dei punti di presa può far fronte a variazioni di formato, ma non a variazioni significative di sagoma e di rapporti dimensionali degli oggetti da gestire. Inoltre, quando si debbano sollevare pezzi abbastanza ampi e pesanti, la modalità di guida lineare dei singoli punti di presa non è adeguata, perché finirebbe per produrre attriti e usure incompatibili con la durata del sistema.

Pertanto, nel settore del sorting dei pezzi di lamiera metallica non è stata trovata ancora una soluzione idonea ad ottenere una adattabilità soddisfacente dell'utensile di manipolazione dei pezzi.

PROBLEMA E SOLUZIONE

Problema alla base dell'invenzione è pertanto di proporre un utensile di manipolatore che sia adattabile alle diverse sagome di pezzi gestiti da un centro di taglio di lamiera, così da ridurre il numero di cambi utensile e quindi aumentare la produttività al sistema di 'sorting' dei pezzi.

In aggiunta, si desidera fornire un utensile che sia anche sufficientemente flessibile nell'uso, per poter offrire un'ampia gamma di modalità di prelievo e deposizione dei pezzi.

Questi scopi vengono raggiunti con un utensile avente le caratteristiche essenziali menzionate nelle rivendicazioni principali allegate. Le rivendicazioni subordinate descrivono caratteristiche preferenziali dell'invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nei disegni allegati, nei quali:

fig. 1 è una vista in prospettiva di un utensile secondo l'invenzione in una condizione estesa;

fig. 2 è una vista analoga a quella di fig. 1 in una condizione ripiegata; fig.3A è una vista in prospettiva del gruppo di unità di aggancio dell'utensile in condizione estesa

fig. 3B è una vista in pianta dal basso del gruppo di fig. 3A;

fig. 4A è una vista in prospettiva del gruppo di fig. 3A in una condizione ripiegata;

fig. 4B è una vista in pianta dal basso del gruppo di fig. 4A;

fig. 5A è una vista in alzato laterale dell'utensile secondo l'invenzione, con il gruppo delle unità di aggancio in una condizione estesa e ruotato di 90°;

fig. 5B è una vista in prospettiva dell'utensile di fig. 5A;

fig. 6A è una vista analoga a quella di fig. 5A, con il gruppo delle unità di aggancio in una condizione ripiegata;

fig. 6B è una vista analoga a quella di fig. 5B con il gruppo delle unità di aggancio nelle condizioni di fig. 6A;

fig. 7 è una vista schematica in prospettiva di una rastrelliera di deposizione esemplificativa;

fig. 8 è una vista in prospettiva di una tavola di deposizione con un paio di rastrelliere di deposizione esemplificative; e

figg. 9A-9C sono viste in alzato laterale che mostrano una sequenza di deposizione dell'utensile dell'invenzione utilizzando una rastrelliera come in fig. 7.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA PREFERITA FORMA DI ESECUZIONE

Una macchina di gestione di pezzi ritagliati da lamiera, anche detta apparecchiatura di sorting, presenta uno o una pluralità di manipolatori mobili (non rappresentati) - per esempio quattro manipolatori come descritto in W02008/139409 - dotati di una testa terminale Tl, alla quale sono accoppiabili, in modo rimovibile, una serie di utensili diversi.

Un utensile di movimentazione di pezzi ritagliati presenta a sua volta una testa di aggancio T2, destinata ad accoppiarsi saldamente, mediante brevi movimenti di rotazione o di innesto reciproco, con la testa Tl del manipolatore. La testa di aggancio T2 dei vari utensili presenta una medesima configurazione, così da garantire l'intercambiabilità degli utensili sulle teste Tl dei manipolatori.

Sulla testa di aggancio T2 dell'utensile sono montati i componenti operativi dell'utensile. Attraverso la testa di aggancio T2 passano anche le linee di trasferimento di energia, che provengono dall'estremità del manipolatore e sono destinate ai componenti operativi: tipicamente le linee di trasferimento di energia sono tubazioni pneumatiche (per vuoto o aria compressa), ma potrebbero essere anche cavi elettrici.

Facendo riferimento alla fig. 1, i componenti operativi, nella specifica applicazione del sollevamento di pezzi di lamiera, comprendono un gruppo di aggancio formato da una o più unità di adesione ed aggancio NI-N4. Queste ultime sono, per esempio, in forma di ventose di aspirazione 1-4 montate all'estremità di un apposito corpo di valvola 5-8 sul quale è innestata l'estremità di una tubazione pneumatica (non illustrata) delle suddette linee di trasferimento di energia. La tubazione pneumatica è collegata ad una pompa a vuoto atta a creare una depressione all'estremità aperta delle ventose 1-4, che così risultano idonee a trattenere una lamiera.

Le unità di adesione ed aggancio NI-N4 sono disposte in modo che le loro parti destinate ad aderire al pezzo da prelevare, ossia la parte di contatto delle ventose di aspirazione 1-4, giacciano in un piano di adesione.

Secondo l'invenzione, le singole unità di adesione ed aggancio N1-N4 sono montate sospese ad un telaio articolato 10, composto da almeno quattro bracci articolati fra di loro mediante almeno quattro elementi di cerniera Ci-C4.

Gli almeno quattro elementi di cerniera C1-C4 sono disposti in un piano di giacitura che è parallelo al piano di adesione delle ventose 1-4.

A seconda di come il telaio articolato 10 è vincolato ad un suo supporto, per esempio ad una testa intermedia T3, i suoi bracci articolati seguono un cinematismo tipico di parallelogramma articolato oppure di pantografo oppure condizioni ibride.

Nella forma di esecuzione illustrata nelle figure (si vedano in particolare figg. 3A e 3B), il telaio 10 si compone di quattro bracci IO<1>, 10<N>, 10<iN>, 10<iv>, a coppie contrapposte di lunghezza uguale, tra loro articolati mediante i quattro mezzi a cerniera C1-C4. Su una staffa di supporto 11, solidale alla testa intermedia T3, sono previsti inoltre due perni di rotazione C5 e C6 sui quali sono montati girevoli due bracci opposti 10<N>, 10<iv >del telaio articolato 10. Quest'ultimo può dunque muoversi sul suo piano intorno agli assi di rotazione dei due perni Cs e Ce perpendicolari al piano di giacitura.

I perni di rotazione C5 e C6sono preferibilmente alberini solidali ai corpi di valvola 5-8, provvisti di un'estremità filettata sulla quale si impegna un dado di fissaggio.

Preferibilmente, sia i perni di rotazione C5 e C6, sia i mezzi a cerniera C1-C4 prevedono cuscinetti volventi o a scorrimento, per ridurre gli attriti anche in presenza di pesi significativi che gravano sull'utensile.

Sulla staffa di supporto 11 è inoltre montato un attuatore 12, dotato di uno stelo di azionamento 12a vincolato con una cerniera 13 ad un braccetto 14 solidale ad uno dei perni di rotazione C5. In via alternativa, lo stelo di azionamento 12a potrebbe essere vincolato ad altre parti del telaio articolato 10 ed ha comunque la funzione di trasferire il comando dall'attuatore al telaio 10, così da cambiarne la configurazione come necessario.

L'attuatore 12 è preferibilmente un attuatore pneumatico a corsa singola (ossia non parzializzabile), ato a comandare il telaio 10 in due asseti di fine corsa opposti. Preferibilmente, l'atuatore 12 è controllato mediante un'unica eletrovalvola (non mostrata) che immete o esclude pressione d'aria nel circuito a doppio effeto dell'atuatore: quando l'eletrovalvola è diseccitata, il telaio articolato 10 assume una prima posizione richiusa mostrata nelle figg. 4A e 4B, quando invece l'eletrovalvola è eccitata, il telaio 10 assume una seconda posizione estesa mostrata nelle figg. 3A e 3B.

Le due posizioni possono essere conseguite mediante un attuatore a doppio effeto oppure con un atuatore a singolo effeto che coopera con mezzi elastici di richiamo.

In particolare, come visibile nelle figure, il telaio 10 passa da una prima configurazione richiusa, in cui le unità di adesione ed aggancio N1-N4 sono allineate fra di loro ed in posizione ravvicinata, ad una seconda configurazione estesa, in cui le unità di adesione ed aggancio N1-N4 sono disposte ai vertici di un retangolo avente lati coincidenti con i quatro bracci 10', 10", 10<m>, 10<iv>.

La variazione geometrica che è possibile conseguire, rende efficace l'impiego dello stesso utile sia per pezzi lunghi e streti (nella configurazione richiusa), sia per pezzi con rapporto dimensionale più squadrato (nella configurazione dispiegata) o comunque avente una forma geometrica in cui il rapporto dimensionale permete di ospitare una configurazione dei dispositivi di aggancio che stabilizza maggiormente il pezzo durante la fase di prelievo e durante la fase di trasporto.

Questa capacità di variazione geometrica, consente di unire in un unico utensile più configurazioni diverse, che rappresentano ben quatro diversi utensili di tecnica nota. Si elimina quindi l'esigenza del cambio utensili in più condizioni, riducendo i tempi ciclo, e si riduce lo spazio occupato nel magazzino utensili (e quindi il relativo ingombro a terra in prossimità della macchina).

La testa intermedia T3 presenta preferibilmente due piatelli omologhi, uno solidale alla staffa 11 del telaio articolato 10 ed uno solidale, diretamente o indiretamente, alla testa di aggancio Ti. La suddivisione in due piatelli stabilizza la connessione (due flange accoppiabili con viti, ad esempio), semplifica le operazioni di montaggio/smontaggio e consente di disporre di connessioni in registro per le linee di trasmissione di energia.

Secondo una forma di esecuzione preferita dell'invenzione, inoltre, un lato della testa intermedia T3 è solidale ad una unità di prolunga snodata, atta a far ruotare la stessa testa intermedia intorno ad un asse orizzontale. In particolare, l'unità di prolunga esemplificativa illustrata, prevede un componente di braccio orientabile 15 montato girevole su un motore o cilindro pneumatico Mi a sua volta solidale alla testa di aggancio T2. L'asse di rotazione del cilindro pneumatico Mi è disposto orizzontale. Il cilindro pneumatico rotante Mi può assumere due posizioni di fondo corsa, facendo ruotare corrispondentemente il braccio orientabile 15, per esempio di 90°. L'angolo di rotazione del braccio snodato 15, ad esempio di 90° o di altro angolo predefinito (tra 0 e 90°), viene preferibilmente definito mediante mezzi di registro meccanici, coi quali si regola la posizione di due riscontri di fondo corsa di rotazione della testa snodata.

La previsione di questa prolunga snodata consente vantaggiosamente di spostare il piano di giacitura delle unità di adesione ed aggancio NI-N4 da un assetto orizzontale (figg. 1-2) ad un assetto verticale (figg. 5A-6B), con il gruppo delle unità sia in condizione richiusa che in condizione estesa.

Grazie alla caratteristica di adattabilità del gruppo di unità Ni-INU, sia nel piano di giacitura, sia nell'orientamento spaziale, è possibile svolgere anche delle operazioni di sorting innovative in questo settore.

In particolare, come accessorio dell'utensile secondo l'invenzione, si fornisce una rastrelliera R (figg. 7 e 8), formata da un telaio di supporto 20 su cui sono fissate copie di asticelle di appoggio 21a e 21b, parallele, tra le quali è inoltre previsto un sostegno eretto 22.

Le asticelle di appoggio 21a e 21b presentano almeno una porzione di superficie trattata opportunamente - per esempio rivestita di materiale morbido - per fungere da appoggio ai pezzi di lamiera ritagliati P, con lo scopo di non rovinarli e trattenerli in equilibrio. Preferibilmente le asticelle 21a e 21b sono montate orientabili sul telaio 20, ossia girevoli sul loro asse longitudinale, così da essere disposte in modo da rivolgere la porzione di superficie trattata nel modo migliore per accogliere la specifica forma dei pezzi ritagliati P.

La rastrelliera R è prevista per disporre i pezzi di lamiera ritagliati P uno accanto all'altro in posizione quasi eretta (come mostrato nelle figure). A tal fine, all'estremità delle asticelle di appoggio 21a e 21b, su un lato della rastrelliera, sono previsti i sostegni eretti 22.

I pezzi ritagliati P vanno dunque in appoggio, verso il basso sulle asticelle 21a e 21b, verso il lato posteriore sui sostegni 22, mantenendo così una posizione sostanzialmente eretta.

Come rappresentato in fig. 8, il magazzino di deposizione dei pezzi P può essere così configurato con un cassetto D sul quale alcuni pezzi Pi sono adagiati tradizionalmente in piano, altri pezzi P sono accostati eretti su una o più rastrelliere.

Nelle figg. 9A-9C è illustrata una sequenza di deposizione di un pezzo P sulla rastrelliera 20 mediante l'utensile secondo l'invenzione.

In fig. 9A, il pezzo P è a bordo dell'utensile, che è già stato ruotato di 90° dopo aver prelevato il pezzo P in assetto orizzontale. Il manipolatore avvicina l'utensile alla rastrelliera 20, poi viene effettuata una traslazione verticale sino ad appoggiare il bordo inferiore del pezzo P sulle asticelle di appoggio 21a e 21b. La pompa a vuoto che mantiene le ventose 1-4 in aspirazione e quindi in aderenza con il pezzo di lamiera P, viene spenta (fig. 9B). Il circuito pneumatico viene eventualmente invertito, producendo un soffio di aria compressa fuori dalle ventose 1-4, così da sospingere il pezzo in appoggio sul sostengo eretto 22 (fig. 9C). Questa stessa sequenza viene ripetuta anche con i pezzi successivi, che vengono progressivamente accostati ai precedenti, provvedendo a spostare la posizione di discesa dell'utensile ad ogni ciclo, così da deporre i singoli pezzi già nella loro posizione corretta sulla rastrelliera.

Come si evince dalla descrizione sovrastante, l'utensile secondo l'invenzione consegue perfettamente gli scopi esposte nelle premesse.

II gruppo delle unità di adesione ed aggancio presenta una geometria variabile idonea a prelevare pezzi di lamiera di differente estensione lineare ma anche di sagoma e rapporti dimensionali variabili. La struttura di questo gruppo è definita in modo semplice, economico e adatto a sostenere anche pesi significativi, non prevedendo guide lineari.

L'utensile prevede azionamenti che possono essere comandati con una linea di energia anche solo di tipo pneumatico, a beneficio della sua applicazione a molteplici manipolatori esistenti.

S'intende comunque che l'invenzione non deve considerarsi limitata alla particolare disposizione illustrata sopra, che costituisce soltanto una forma di esecuzione esemplificative di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire daN'ambito di protezione dell'invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Ad esempio, accanto o al posto degli attuatori pneumatici è possibile prevedere, se preferito, attuatori elettrici, eventualmente controllati in modo continuo.

Inoltre, benché si siano illustrate solo quattro unità di adesione ed aggancio, se ne potrebbero prevedere anche in numero maggiore, compatibilmente con gli ingombri disponibili. La previsione del braccio snodato non è strettamente necessaria per l'insegnamento principale dell'invenzione, anche se è preferita per configurare il sistema di deposizione con rastrelliere.

Ancora, come accennato più sopra, la forma del telaio articolato, la posizione ed il numero di cerniere di articolazione e di vincolo alla staffa, nonché la posizione di fissaggio delle unità di adesione ed aggancio, può differire notevolmente da quella illustrata.

Infine, le unità di adesione ed aggancio potrebbero comprendere dispositivi di diversa natura rispetto alle ventose, per esempio potrebbero essere in forma di elettromagneti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Utensile da montare su un manipolatore per la gestione di pezzi ritagliati da lamiere, comprendente una testa di aggancio (T2) accoppiabile in modo intercambiabile ad un'estremità di lavoro di un manipolatore mobile, mezzi di azionamento solidali a detta testa di aggancio (T2), comprendenti almeno una prima unità di attuatore (12), e una pluralità di unità di adesione ed aggancio (N1-N4) dotate di dispositivi di adesione e cattura (1-4) di un pezzo (P) ritagliato da lamiera, montate su detta testa di aggancio (T2), caratterizzato da ciò che dette unità di adesione ed aggancio (NI-N4) sono vincolate ad un telaio (10) articolato mediante almeno quattro mezzi a cerniera (Ci-C4) disposti su un piano di giacitura, in modo tale che detti dispositivi di adesione e cattura (1-4) si trovino su un piano parallelo a detto piano di giacitura, detto telaio articolato (10) essendo supportato su detta testa di aggancio (T2), e da ciò che detta prima unità di attuatore (12) comanda in movimento detto telaio articolato (10) per spostare almeno una coppia di detti mezzi a cerniera (Ci-C4) su detto piano di giacitura.
2. Utensile come in 1, in cui detta prima unità di attuatore (12) comanda detto telaio articolato in due configurazioni di fondo corsa, una richiusa, in cui dette unità di adesione ed aggancio (N1-N4) sono ravvicinate ed allineate, una estesa, in cui dette unità di adesione ed aggancio (N1-N4) sono disposte distanziate su un piano.
3. Utensile come in 2, in cui dette unità di adesione ed aggancio (N1-N4) sono disposte in corrispondenza dei mezzi a cerniera (C1-C4).
4. Utensile come in 2 o 3, in cui detto telaio articolato (10) è supportato su detta testa di aggancio (T2) mediante due perni di rotazione paralleli (C5, C6) perpendicolari a detto piano di giacitura.
5. Utensile come in 4, in cui detto telaio articolato (10) presenta almeno quattro bracci articolati (10<i>, 10<ii>, 10<iii>, 10<iv>), due dei quali sono connessi in rotazione a detti perni di rotazione paralleli (C5, C6).
6. Utensile come in 1, in cui detti dispositivi di adesione e cattura sono in forma di ventose di aspirazione (1-4) supportate su rispettivi corpi di valvola (5-8).
7. Utensile come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui è prevista una unità di prolunga snodata tra detta testa di aggancio (T2) e detto telaio articolato (10), configurata in modo che detto piano di giacitura possa essere ruotato da un assetto orizzontale ad un assetto verticale.
8. Utensile come in 7, in cui detta unità di prolunga snodata presenta un braccio orientabile (15) montato girevole su un cilindro pneumatico (Mi) solidale a detta testa di aggancio T2, l'asse di rotazione di detto cilindro pneumatico (Mi) essendo disposto orizzontale.
9. Utensile come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto telaio articolato (10) è supportato su detta testa di aggancio (T2) mediante una testa intermedia (T3) disassemblabile, composta da due piattelli accoppiati.
10. Sistema di sorting per pezzi di lamiera ritagliati (P) caratterizzato da ciò che comprende un utensile come in 7 o 8 ed inoltre una rastrelliera di deposizione (R) dotata di asticelle di appoggio parallele (21a, 21b) ed un corrispondente sostegno eretto (22) per sostenere una pluralità di pezzi (P) eretti accostati fra loro.