IT202100002267A1 - Pinza per manipolatori industriali dotata di sensore e metodo per rilevare la presenza di un pezzo tra le griffe di una pinza per manipolatori industriali - Google Patents

Description

Pinza per manipolatori industriali dotata di sensore e metodo per rilevare la presenza di un pezzo tra le griffe di una pinza per manipolatori industriali

DESCRIZIONE

Campo dell?invenzione

La presente invenzione si riferisce ad una pinza per manipolatori industriali.

Stato dell?arte

Nel settore dell?automazione industriale ? noto l?utilizzo di manipolatori robotizzati ai quali ? normalmente associata una pinza di presa degli oggetti da manipolare.

Le pinze per manipolatori industriali sono generalmente provviste di due o pi? griffe, o dita di presa, montate su un corpo di pinza. Le griffe sono movimentabili in reciproco allontanamento e avvicinamento tra una posizione di apertura, o di rilascio, nella quale non esercitano alcuna pressione sul pezzo da manipolare, e una posizione di chiusura, o di presa, nella quale esercitano sul pezzo da manipolare una pressione sufficiente a garantire che il pezzo non si svincoli accidentalmente durante la sua movimentazione.

A seconda del tipo di movimento compiuto delle griffe, si distinguono pinze a presa lineare, nelle quali le griffe si muovono linearmente in o su rispettive guide, e pinze a presa angolare, nelle quali le griffe ruotano a perno attorno a rispettivi assi di rotazione a perno.

La movimentazione delle griffe ? ottenuta tramite un dispositivo attuatore alloggiato all?interno del corpo di pinza, solitamente di tipo pneumatico,

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idraulico, o elettrico.

Le pinze sono a volte accessoriate con un sensore, generalmente di tipo magnetico, che ha il compito di generare un segnale elettrico indicativo della presenza del pezzo tra le griffe. L?uso del sensore permette di discriminare i casi in cui la pinza non ha prelevato il pezzo da movimentare, oppure il pezzo ? accidentalmente caduto. Attualmente sono note due configurazioni.

In una prima configurazione, utilizzata sulle pinze pneumatiche, un elemento magnetico ? montato a bordo del pistone pneumatico che si muove nel corpo della pinza, e un apposito sensore rileva la posizione dell?elemento magnetico e, quindi, rileva indirettamente la posizione del pistone pneumatico. Quando il pezzo ? correttamente inserito tra le griffe della pinza, il pistone pneumatico non arriva a fine corsa, proprio perch? le griffe non possono avvicinarsi oltre l?ingombro definito dal pezzo serrato tra di esse. Quando il pezzo si svincola accidentalmente dalle griffe, oppure non viene prelevato, le griffe possono chiudersi completamente una contro l?altra e il pistone pneumatico raggiunge il relativo fine corsa; in questa circostanza il segnale generato dal sensore magnetico genera un allarme.

Un limite di questa soluzione ? costituito dalla necessit? di utilizzare sensori magnetici a bassa isteresi, o sensori analogici, pi? costosi dei sensori standard, perch? altrimenti la precisione della lettura da parte del sensore non sarebbe sufficiente a discriminare piccoli movimenti del pistone pneumatico. Infatti i sensori magnetici standard, economici, comunemente usati sono sensori digitali, che generano un segnale solamente se l?intensit? di flusso del campo magnetico rilevato supera un valore di soglia, per esempio 25 Gauss, e si spengono quando l?intensit? di flusso del campo magnetico diminuisce oltre

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un valore di soglia pi? basso, per esempio 20 Gauss. Questa isteresi fa s? che i sensori magnetici standard non siano molto precisi (richiedono una lunga corsa dell?elemento magnetico del sensore magnetico). Da qui la scelta di adottare sensori magnetici a bassa isteresi, pi? costosi.

In una seconda configurazione, principalmente utilizzata nelle pinze per materozze, il sensore magnetico ? posizionato su una delle griffe, cio? proprio a bordo di una delle griffe, in modo tale che il pezzo da movimentare resti serrato tra il sensore magnetico e la griffa opposta. Il sensore magnetico ? in questo caso costruito con una porzione stazionaria rispetto alla rispettiva griffa e una porzione mobile rispetto alla porzione stazionaria. Quando un pezzo viene prelevato dalla pinza, la porzione mobile del sensore magnetico viene spinta verso la porzione stazionaria, e il sensore genera un corrispondente segnale elettrico; quando le griffe si aprono e il pezzo viene rilasciato, la parte mobile del sensore magnetico si allontana dalla parte stazionaria, sotto la spinta di un elemento elastico.

Questa soluzione comporta l?inconveniente di avere il sensore magnetico a bordo di una griffa e, quindi, il sensore magnetico limita lo spazio a disposizione intorno alle griffe, e in particolare limita l?angolo di apertura della pinza. Inoltre, dato che il sensore magnetico si trova su una griffa, rivolto verso la griffa opposta, la pinza non ? simmetrica e questo pu? comportare difficolt? nella programmazione del braccio robotizzato sul quale la pinza ? montata, per via del fatto che il prelievo e il rilascio dei pezzi deve tener conto dell?ingombro del sensore magnetico.

JP 2009 172735 descrive una pinza dedicata alla movimentazione di pezzi, provvista di un sensore che rileva la deformazione di una molla per

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discriminare la presenza, o meno, di un pezzo tra le griffe; la molla si comprime quando le griffe esercitano una pressione su un pezzo.

US 2017/182668 descrive una pinza pneumatica per trattenere lastre o lamiere. L?attuatore ? un pistone pneumatico che muove le griffe per mezzo di un meccanismo di trasmissione a camme. Un sensore elettronico ? posizionato in corrispondenza del meccanismo di trasmissione per rilevare la posizione delle griffe e discriminare la condizione di avvenuta presa della lastra o di mancanza della lastra tra le griffe.

US 2018/207807 descrive una pinza elettrica espressamente concepita per movimentare piastre Petri, cio? pezzi di diametro noto a priori, tutti uguali. La pinza comprende un meccanismo di compensazione che ha la funzione di prevenire l?applicazione di una forza eccessiva delle griffe sulle piastre Petri. In corrispondenza del meccanismo di compensazione e di una griffa ? predisposto un sensore ottico per il rilevamento della presenza di una piastra Petri tra le griffe.

JP 3825449 descrive una pinza in cui il sensore ? posizionato sulle griffe (paragrafo 28, figura 3, sensore ottico 43 e 44).

US 6,145,904 e US 2009/127879 descrivono pinze note nella tecnica, ad azionamento pneumatico e con griffe parallele.

Sommario dell?invenzione

Scopo della presente invenzione ? mettere a disposizione una pinza per manipolatori industriali, dotata di un sensore di rilevamento della presenza del pezzo tra le griffe, che superi gli inconvenienti delle soluzioni tradizionali, risultando anche semplice da realizzare.

Un primo aspetto della presente invenzione concerne pertanto una pinza

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secondo la rivendicazione 1.

Pi? in dettaglio, la pinza comprende un corpo, griffe vincolate al corpo e attivabili per trattenere e rilasciare un pezzo, un attuatore delle griffe e un sensore configurato per rilevare la presenza di un pezzo tra dette griffe. Il sensore non ? posizionato tra le griffe, nello spazio destinato ad accogliere il pezzo da trattenere, ma ? funzionalmente interposto tra l?attuatore e una delle griffe.

In altre parole, nella pinza secondo la presente invenzione il sensore ? posizionato non a valle delle griffe, ma a monte rispetto ad esse, e in particolare tra una griffa e l?attuatore.

Questa configurazione permette di ottenere i seguenti vantaggi.

In primo luogo il sensore non occupa spazio tra le griffe: lo spazio recuperato (non occupato) ? utilizzabile per prelevare e trattenere pezzi. Inoltre l?apertura e la chiusura delle griffe possono essere pi? rapide, per un dato pezzo da trattenere.

Un altro vantaggio ? costituito dal fatto che la pinza ? realizzabile in modo tale che i pezzi prelevati sono trattenuti sostanzialmente su un piano di giacitura equidistante rispetto alle griffe, cio? sulla mezzeria della pinza, e questo facilita il lavoro del manipolatore industriale.

Un altro vantaggio ? dato dal fatto che il sensore non entra in contatto con i pezzi prelevati, che possono anche essere caldi, oppure sporchi, e questo alla lunga comporta una vita utile pi? lunga per il sensore.

La soluzione proposta ? implementabile in modo semplice su pinze angolari e su pinze a griffe parallele, a costi contenuti.

Preferibilmente le griffe comprendono estremit? distali destinate a

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trattenere un pezzo ed opposte estremit? prossimali, o spalle, movibili dall?attuatore una rispetto all?altra. L?attuatore agisce sull?estremit? prossimale di almeno una griffa (una griffa pu? essere stazionaria, ad esempio, oppure tutte le griffe sono mobili). Il sensore ? funzionalmente interposto tra l?attuatore e l?estremit? prossimale di una di dette griffe, ad esempio ? configurato per generare un segnale indicativo della posizione dell?estremit? prossimale di una griffa rispetto all?attuatore, che ? anche indicativo della presenza, o meno, di un pezzo tra le griffe.

Preferibilmente il sensore ? di tipo magnetico e a sua volta comprende un elemento magnetico e un circuito elettronico di rilevamento dell?elemento magnetico, ad esempio basato sull?effetto Hall. Il circuito elettronico ? solidale a una griffa e l?elemento magnetico ? movibile rispetto al circuito elettronico in risposta alle sollecitazioni impartite dall?attuatore.

In una forma di realizzazione il circuito elettronico ? montato su una griffa, in corrispondenza della relativa estremit? prossimale, e l?elemento magnetico ? montato sull?attuatore, ad esempio su un pistone pneumatico o su un?asta di un attuatore lineare, ed ? mobile con esso rispetto al circuito elettronico tra una prima posizione, in corrispondenza della quale l?elemento magnetico si trova alla massima distanza dal circuito elettronico, e una seconda posizione, in corrispondenza della quale l?elemento magnetico si trova alla minima distanza dal circuito elettronico, in risposta alle sollecitazioni impartite dalla griffa sulla quale il sensore ? montato e in particolare in risposta alle sollecitazioni impartite da tale griffa quando l?attuatore ? azionato.

In una forma di realizzazione alternativa il circuito elettronico ? montato su una griffa, in corrispondenza della relativa estremit? prossimale, e l?elemento

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magnetico ? montato su un elemento dedicato, interposto tra il circuito elettronico e l?attuatore e movibile tra una prima posizione, in corrispondenza della quale l?elemento magnetico si trova alla massima distanza dal circuito elettronico, e una seconda posizione, in corrispondenza della quale l?elemento magnetico si trova alla minima distanza dal circuito elettronico, in risposta alle sollecitazioni impartite dalla griffa sulla quale il sensore ? montato.

Preferibilmente la posizione di minima distanza dell?elemento magnetico dal circuito elettronico corrisponde alla posizione di presa pezzo delle griffe, cio? corrisponde alla condizione in cui un pezzo ? trattenuto tra le griffe. Pertanto quando il circuito elettronico rileva che l?elemento magnetico si trova nella seconda posizione, cio? alla minima distanza, genera un segnale di conferma che il pezzo ? correttamente trattenuto dalla pinza; quando il circuito elettronico rileva che l?elemento magnetico si allontana, genera un segnale corrispondente ad un?altra condizione, ad esempio corrispondente alla posizione aperta o chiusa delle griffe, ma senza presa pezzo, oppure non genera segnali.

Vantaggiosamente il sensore comprende una prima porzione che definisce un alloggiamento di un circuito elettronico, ad esempio un alloggiamento nel quale il circuito elettronico ? posizionabile in modo da poter regolare la posizione, e una seconda porzione nella quale ? alloggiato un elemento magnetico. Inoltre il sensore comprende un elemento elastico interposto tra la prima porzione e la seconda porzione; la seconda porzione ? movibile relativamente alla prima porzione, in risposta alle sollecitazioni impartite dalla griffa sulla quale il sensore ? montato, e l?elemento elastico esercita una forza di contrasto dell?attuatore.

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Pi? preferibilmente la prima porzione del sensore ? solidale a una griffa, oppure ? realizzata di pezzo con essa, e la seconda porzione ? incernierata alla prima porzione ed ? ruotabile rispetto ad essa, oppure oscilla, per effetto delle sollecitazioni impartite dalla stessa griffa quando l?attuatore ? azionato, e per effetto della forza di contrasto esercitata dall?elemento elastico.

Ad esempio la prima porzione del sensore ? fissata a una griffa in corrispondenza di una relativa estremit? prossimale e la seconda porzione ? spinta in rotazione dalla stessa griffa, rispetto alla prima porzione. Quando un pezzo ? trattenuto tra le griffe, l?angolo tra la prima porzione e la seconda porzione ? minimo, e l?elemento elastico ? compresso.

Preferibilmente la seconda porzione del sensore ? un pattino in battuta contro una porzione dell?attuatore. L?attuatore ? mobile e insiste sul pattino, sul quale esercita una spinta.

In generale, l?attuatore pu? essere pneumatico, idraulico o elettrico.

Preferibilmente, in generale la posizione dell?elemento magnetico rispetto al relativo circuito elettronico di rilevamento dipende sia dalla posizione della griffa sul quale il sensore ? montato, che a sua volta dipende dall?ingombro di un pezzo eventualmente trattenuto tra le griffe, sia dalla posizione dell?attuatore.

In una forma di realizzazione alternativa non facente parte della presente invenzione, il sensore ? di tipo pneumatico. In questo caso il sensore comprende:

- un condotto che si apre tra una griffa della pinza e l?attuatore, e realizza la comunicazione di fluido con una sorgente esterna del vuoto o di depressione, che pu? essere anche in posizione remota e collegata al sensore con tubi di gomma, dove pu? essere predisposto uno strumento per rilevare il valore della

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pressione (cio? della depressione) nel sensore; e

- un otturatore movibile tra una posizione di apertura e una posizione di chiusura del condotto, in risposta alle sollecitazioni impartite dalla stessa griffa sulla quale il sensore ? montato.

Preferibilmente il sensore pneumatico comprende una prima porzione vincolabile a una griffa, in corrispondenza di una sua porzione prossimale, o spalla. Nella prima porzione ? definito il condotto. Il sensore comprende inoltre una seconda porzione vincolata alla prima porzione e movibile rispetto ad essa tra la posizione di apertura e la posizione di chiusura, in risposta alle sollecitazioni impartite dalla stessa griffa sulla quale la prima porzione del sensore ? montata.

Ad esempio la seconda porzione del sensore ? incernierata alla prima porzione ed ? girevole rispetto ad essa tra la posizione di apertura e la posizione di chiusura, in dipendenza della posizione angolare della griffa sulla quale la prima porzione ? montata.

Il funzionamento di questa forma di realizzazione ? semplice: quando le griffe si chiudono senza aver prelevato un pezzo P, l?otturatore non chiude il condotto del sensore, e nel condotto stesso viene rilevato un primo valore di depressione; quando un pezzo ? invece trattenuto tra le griffe, l?otturatore chiude il condotto del sensore, e nel condotto stesso viene rilevato un secondo valore di depressione maggiore del primo. Il rilevamento della differenza della pressione (depressione) nel condotto permette di discriminare tra le condizioni di avvenuta presa del pezzo e mancanza del pezzo.

Nella forma di realizzazione preferita l?attuatore comprende almeno un pistone pneumatico movibile alternativamente lungo una direzione longitudinale

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in un corrispondente cilindro definito nel corpo della pinza, sotto l?azione di un fluido in pressione alimentato nel cilindro e di un elemento elastico di ritorno.

La pinza secondo la presente invenzione pu? essere una pinza angolare, e in questa circostanza le griffe sono girevoli su perni, e comprendono ciascuna un?estremit? distale, destinata a trattenere un pezzo, e un?estremit? prossimale, o spalla, sulla quale l?attuatore esercita la propria spinta. Le estremit? distali sono opposte alle estremit? prossimali rispetto ai perni, e le griffe oscillano tra una posizione aperta, in corrispondenza della quale le estremit? distali sono divaricate e le estremit? prossimali sono ravvicinate, e una posizione chiusa, in corrispondenza della quale le estremit? distali sono ravvicinate, o in battuta, e le estremit? prossimali sono divaricate, e la posizione di presa pezzo delle griffe ? intermedia rispetto alla posizione aperta e alla posizione chiusa.

La pinza secondo la presente invenzione pu? essere una pinza a griffe parallele, e in questa circostanza almeno una griffa ? traslabile lungo una guida e comprende un corrispondente braccio oscillante su un perno, che impartisce gli spostamenti della griffa sulla guida. L?estremit? prossimale della griffa ? definita dal relativo braccio oscillante e il sensore ? funzionalmente interposto tra l?attuatore e detto braccio oscillante.

In generale la pinza pu? avere una griffa stazionaria e una singola griffa mobile, due griffe mobili, tre griffe mobili, ecc.

Preferibilmente l?attuatore comprende almeno un pistone pneumatico inseribile o movibile tra le estremit? prossimali delle griffe, per divaricarle. In alternativa, l?attuatore ? idraulico oppure elettrico.

Un altro scopo della presente invenzione ? mettere a disposizione un metodo per rilevare la presenza di un pezzo tra le griffe di una pinza per

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manipolatori industriali che superi gli inconvenienti delle soluzioni tradizionali. Un secondo aspetto della presente invenzione concerne pertanto il metodo secondo la rivendicazione 15.

Pi? in dettaglio, il metodo comprende:

- mettere a disposizione una pinza dotata di un corpo, griffe vincolate al corpo e attivabili per trattenere e rilasciare un pezzo, un attuatore delle griffe e un sensore,

- per mezzo dell?attuatore muovere le griffe tra una posizione aperta, una posizione chiusa e una posizione di presa pezzo, per prelevare e trattenere un pezzo,

- per mezzo del sensore generare un segnale indicativo dell?avvenuta presa corretta del pezzo.

Il sensore rileva la posizione di (almeno) una griffa rispetto all?attuatore per ottenere i vantaggi descritti sopra, in relazione alla pinza, cio? per discriminare l?avvenuta presa di un pezzo.

In pratica il sensore ? funzionalmente interposto tra l?attuatore e una di dette griffe e genera un segnale quando la posizione di detta una griffa rispetto all?attuatore corrisponde alla corretta presa di un pezzo.

Il sensore rileva lo scostamento di detta una griffa rispetto alla posizione di chiusura delle griffe quando l?attuatore ? attivo, cio? quando l?attuatore ? nella posizione corrispondente alle griffe chiuse; lo scostamento ? causato dalla presenza del pezzo tra le griffe

Vantaggiosamente il sensore comprende una prima porzione che definisce un alloggiamento di un circuito elettronico, ad esempio un alloggiamento nel quale il circuito elettronico ? posizionabile in modo da poter

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regolare la posizione, e una seconda porzione nella quale ? alloggiato un elemento magnetico. Inoltre il sensore comprende un elemento elastico interposto tra la prima porzione e la seconda porzione; la seconda porzione ? movibile relativamente alla prima porzione, in risposta alle sollecitazioni impartite dalla griffa sulla quale il sensore ? montato, e l?elemento elastico esercita una forza di contrasto dell?attuatore.

Breve elenco delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno meglio evidenziati dall?esame della seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, illustrate a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 ? una vista prospettica di una prima forma di realizzazione di una pinza per manipolatori industriali in accordo con la presente invenzione; - la figura 2 ? una vista prospettica parzialmente in sezione della pinza mostrata in figura 1, con le griffe aperte;

- la figura 3 ? una vista in elevazione e parzialmente in sezione della pinza mostrata in figura 1, con le griffe completamente chiuse;

- la figura 4 ? una vista in elevazione e parzialmente in sezione della pinza mostrata in figura 1, con le griffe chiuse contro un pezzo da movimentare; - la figura 5 ? una vista prospettica e in esploso della pinza mostrata in figura 1, con le griffe aperte;

- la figura 6 ? una vista prospettica di una seconda forma di realizzazione di una pinza per manipolatori industriali in accordo con la presente invenzione; - la figura 7 ? una vista in elevazione e parzialmente in sezione della pinza mostrata in figura 6, con le griffe completamente chiuse;

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- la figura 8 ? una vista in elevazione e parzialmente in sezione della pinza mostrata in figura 6, con le griffe chiuse contro un pezzo da movimentare; - la figura 9 ? una vista prospettica e in esploso della pinza mostrata in figura 6, con le griffe aperte;

- la figura 10 ? una vista in prospettiva di un dettaglio della pinza mostrata in figura 6;

- la figura 11 ? una vista prospettica di una terza forma di realizzazione di una pinza per manipolatori industriali in accordo con la presente invenzione; - la figura 12 ? una vista in elevazione, in prospettiva e in parziale trasparenza, della pinza mostrata in figura 11, con le griffe aperte;

- la figura 13 ? una vista in elevazione e parzialmente in sezione della pinza mostrata in figura 11, con le griffe completamente chiuse;

- la figura 14 ? una vista in elevazione e parzialmente in sezione della pinza mostrata in figura 11, con le griffe chiuse contro un pezzo da movimentare; - la figura 15 ? una vista prospettica e in esploso della pinza mostrata in figura 11;

- la figura 16 ? una vista in sezione verticale di una quarta forma di realizzazione di una pinza per manipolatori industriali in accordo con la presente invenzione, con le griffe completamente aperte;

- la figura 17 ? una vista in sezione verticale della pinza mostrata in figura 16, con le griffe completamente chiuse;

- la figura 18 ? una vista in sezione verticale della pinza mostrata in figura 16, con le griffe chiuse contro un pezzo da movimentare;

- la figura 19 ? una vista prospettica della pinza mostrata in figura 16, con le griffe aperte;

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- la figura 20 ? una vista esplosa della pinza mostrata in figura 16;

- la figura 21 ? una vista prospettica di una forma di realizzazione di una pinza per manipolatori industriali non facente parte della presente invenzione;

- la figura 22 ? una vista in elevazione, in prospettiva e in parziale trasparenza, della pinza mostrata in figura 21, con le griffe aperte;

- la figura 23 ? una vista in elevazione e parzialmente in sezione della pinza mostrata in figura 21, con le griffe completamente chiuse;

- la figura 24 ? una vista in elevazione e parzialmente in sezione della pinza mostrata in figura 21, con le griffe chiuse contro un pezzo da movimentare; - la figura 25 ? una vista prospettica e in esploso della pinza mostrata in figura 21.

Descrizione dettagliata dell?invenzione

Le figure 1-5 mostrano una prima forma di realizzazione 100 della pinza per manipolatori industriali, secondo la presente invenzione.

La pinza 100 comprende un corpo 101 che definisce al suo interno un cilindro 102 nel quale ? movibile un pistone pneumatico 103, secondo un tipico accoppiamento cilindro-pistone. L?adduzione di aria compressa avviene attraverso l?ugello 105. La pinza comprende due griffe 106 e 107 montate sul corpo per mezzo di perni 108 e 109, in modo da risultare girevoli tra una posizione aperta, in corrispondenza della quale le griffe 106, 107 sono divaricate come mostrato nelle figure 1, 2 e 5, e una posizione chiusa, in corrispondenza della quale le griffe 106, 107 sono in battuta una contro l?altra come mostrato in figura 3. La figura 4 mostra una posizione intermedia tra la posizione aperta e la posizione chiusa, definibile posizione di presa pezzo, con

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le griffe 106, 107 leggermente divaricate e chiuse contro un pezzo P da movimentare.

Il movimento di chiusura delle griffe 106, 107 ? causato dal pistone 103, che presenta una porzione a cuneo 110 che si inserisce tra le griffe 106, 107 quando l?aria compressa viene alimentata attraverso l?ugello 105 e il pistone 103 si porta verso l?estremit? del cilindro 102 pi? vicina alle griffe stesse 106, 107, cio? si porta verso quello che pu? essere definito punto morto in chiusura. Proprio per ottenere la chiusura, le griffe 106, 107 sono provviste di spalle 106? e 107? (definibili anche estremit? prossimali) che si estendono dai rispettivi perni 108, 109 verso la porzione a cuneo 110 del pistone 103, dalla parte opposta rispetto alle estremit? distali 106? e 107? che hanno la funzione di prelevare e mantenere i pezzi P.

Un elemento resiliente 111, ad esempio una molla o un elemento in gomma, ? inserito tra le griffe 106, 107 per causare l?apertura automatica della pinza quando il pistone 103 si riporta nella posizione iniziale, cio? quando l?adduzione di aria compressa viene interrotta. La molla 111 esercita una spinta che tende a divaricare le estremit? distali 106? e 107? delle griffe 106, 107, cio? tende a riportare le griffe 106, 107 nella posizione aperta al cessare della spinta esercitata dalla porzione a cuneo 110 del pistone 103.

Nell?esempio mostrato nelle figure, la molla 111 agisce lungo una direzione ortogonale rispetto alla direzione longitudinale lungo la quale si sposta il pistone 103.

La pinza 100 comprende un sensore complessivamente indicato con il numero 112, la cui funzione ? quella di generare un segnale elettrico indicativo della posizione assunta in ogni momento dalle griffe 106, 107. A differenza di

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alcune soluzioni note nella tecnica, nella pinza 100 il sensore 112 non ? posizionato a bordo del pistone 103 oppure sull?estremit? distale 106?, 107? di una delle griffe 106, 107; il sensore 112 ? funzionalmente interposto tra il pistone 103 e una delle griffe 106, 107, in particolare tra la porzione a cuneo 110 del pistone 103 e la spalla 106?, 107? di una delle griffe 106, 107.

Nell?esempio mostrato nelle figure 1-5 il sensore 112 ? interposto tra la porzione a cuneo 110 del pistone 103 e la spalla 106? della griffa 106.

Il sensore 112 ? di tipo magnetico e la sua struttura e il suo funzionamento verranno ora descritti in dettaglio.

Considerando la figura 5, il sensore 112 comprende una prima porzione 113 destinata ad essere fissata alla spalla 106? della griffa 106, in modo da risultare stazionaria rispetto ad essa; in altre parole la prima porzione 113 del sensore 112 ? destinata a ruotare in modo solidale con la spalla 106? rispetto al perno 108. Nell?esempio mostrato, la prima porzione 113 del sensore 112 presenta delle sporgenze 114 che si inseriscono a scatto in corrispondenti fori 115 ricavati sulla spalla 106? della griffa 106.

Sulla porzione 113 del sensore 112 ? presente un circuito elettronico 116 in grado di rilevare, per effetto Hall, la presenza di un elemento magnetico ad una data distanza. Un cablaggio 117 ? previsto per alimentare il circuito elettronico 116 e per raccogliere il segnale elettrico generato dal sensore 112.

Il sensore 112 comprende anche una seconda porzione 118, definibile pattino, vincolata alla prima porzione 113 in modo girevole, grazie a un perno 119 inserito attraverso la spalla 106? della griffa 106 e attraverso sia la prima porzione 113 sia la seconda porzione 118 del sensore 112. In altre parole, la seconda porzione 118 del sensore 112 ? incernierata alla prima porzione 113

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per mezzo del perno 119.

Grazie a questa configurazione, la seconda porzione 118 ? movibile rispetto alla prima porzione 113, e quindi anche rispetto alla spalla 106? della griffa 106, tra una posizione distale, corrispondente al massimo angolo possibile tra le due parti, e una posizione prossimale, corrispondente al minimo angolo possibile tra le due parti 113 e 118.

Come visibile al meglio in figura 5, in un?apposita sede 120? nella seconda porzione 118 ? alloggiato un elemento magnetico 120, a forma di pastiglia. Dato che l?elemento magnetico 120 si muove solidale con la seconda porzione 118, il rilevamento della posizione dell?elemento magnetico 120 da parte del circuito elettronico 116 montato a bordo della prima porzione 113 del sensore 112 corrisponde ad effettuare una misura indiretta della posizione angolare della seconda porzione 118, e questa ? a sua volta univocamente dipendente dalla posizione assunta dalla griffa 106 al momento del rilevamento. La seconda porzione 118 resta sempre in battuta contro la porzione a cuneo 110 del pistone 103, agendo da pattino sulla relativa superficie, e per questo motivo la seconda porzione 118 del sensore 112 presenta preferibilmente una superficie arrotondata per facilitare lo scorrimento sulla porzione a cuneo 110 del pistone 103.

Un elemento elastico 121, preferibilmente una molla, ? funzionalmente interposto tra le due porzioni 113 e 118 del sensore 112, in modo tale da esercitare costantemente una spinta che tende ad allontanare la seconda porzione 118 dalla prima porzione 113. La molla 121 ? contrastata proprio dal pistone 103 che, muovendosi verso il relativo punto morto in chiusura, si incunea tra le spalle 106? e 107? delle griffe 106 e 107 e conseguentemente

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limita il movimento relativo della seconda porzione 118 rispetto alla prima porzione 113 del sensore 112.

In altre parole, quando la pinza 100 viene attivata e il pistone 103 viene spinto dall?aria compressa, lo stesso pistone 103 esercita una spinta sulla seconda porzione 118 del sensore 112, contrastando la forza esercitata dalla molla 121. Se un pezzo P viene preso, la nuova posizione angolare assunta dalla griffa 106 determina la rotazione della seconda porzione 118 sul perno 119 e una corrispondente diminuzione dell?angolo tra le parti 113 e 118; in questa circostanza il circuito elettronico 116 rileva l?avvicinamento dell?elemento magnetico 120. Al raggiungimento di una data posizione relativa dell?elemento magnetico 120, cio? nel momento in cui il circuito elettronico 116 rileva che l?intensit? di flusso del campo magnetico generato dall?elemento magnetico 120 raggiunge un valore di soglia, corrispondente nella pratica a una univoca posizione angolare della porzione 118 del sensore 112 e, quindi, corrispondente alla situazione di pezzo preso, il sensore 112 genera un corrispondente segnale.

Se la pinza 100 accidentalmente perde il pezzo P, o non lo prende affatto, il pistone 103 si arresta contro un fine corsa 122 (punto morto in chiusura), senza causare la compressione dell?elemento elastico 121, e quindi senza generare il segnale corrispondente all?avvenuta presa del pezzo P. Ad esempio, in figura 4 la porzione 110 del pistone 103 non si trova in battuta contro il fine corsa 122, come invece ? mostrato in figura 3.

In particolare, in figura 2 ? mostrata la pinza 100 con le griffe 106, 107 completamente aperte: l?angolo tra la seconda porzione 118 e la prima porzione 113 del sensore 112 ? massimo e l?elemento magnetico 120 si trova alla

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massima distanza dal circuito elettronico 116. In figura 3 ? mostrata la pinza 100 con le griffe 106, 107 completamente chiuse: l?angolo tra la seconda porzione 118 e la prima porzione 113 del sensore 112 ? massimo e l?elemento magnetico 120 si trova alla massima distanza dal circuito elettronico 116. In figura 4 ? mostrata la pinza 100 con le griffe 106, 107 nella posizione intermedia di presa del pezzo P: l?angolo tra la seconda porzione 118 e la prima porzione 113 del sensore 112 ? minimo, e l?elemento magnetico 120 si trova nella posizione pi? vicina al circuito elettronico 116 proprio a causa dello scostamento angolare della griffa 106 rispetto alla posizione di chiusura.

Adottando la soluzione appena descritta, il manipolatore industriale ? in grado di determinare senza errori l?eventuale caduta accidentale del pezzo P o l?eventuale mancata presa dello stesso. In entrambi i casi viene a mancare il consenso del sensore 112 e il manipolatore si ferma, cio? arresta la pinza 100.

La soluzione descritta permette di ottenere diversi vantaggi.

In primo luogo lo spazio intorno alle griffe 106, 107 resta completamente libero: il sensore 112 non ? montato su una estremit? distale 106? o 107? delle griffe 106, 107, cio? non ? montato sulla parte delle griffe 106, 107 che deve interagire col pezzo P da movimentare. Questo permette di sfruttare meglio la pinza 100.

In secondo luogo, l?assenza del sensore 112 tra le estremit? distali 106? o 107? delle griffe 106, 107 rende la pinza 100 simmetrica, perch? le griffe 106 e 107 sono simmetriche e si muovono specularmente rispetto all?asse longitudinale della pinza 100, lungo il quale il pezzo P viene mantenuto durante la movimentazione.

Un altro vantaggio ? dato dal fatto che il sensore 112 pu? essere

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realizzato con componenti economiche: infatti non ? necessario che il sensore 112 sia del tipo a bassa isteresi o analogico perch? il funzionamento del sensore 112 si basa anche sulla presenza dell?elemento elastico 121. Pi? in dettaglio, la costante elastica della molla 121 ? scelta in modo tale da permettere lo schiacciamento della molla 121 soltanto se la pinza 100 effettua la presa del pezzo P; se la pinza 100 non preleva il pezzo, per un errore, la molla 121 non viene compressa.

Le figure 6-9 mostrano una seconda forma di realizzazione 200 della pinza secondo la presente invenzione, equivalente alla prima forma di realizzazione 100. Anche in questa variante costruttiva due griffe 206 e 207 oscillano su rispettivi perni 208, 209 rispetto al corpo 201, in risposta alle sollecitazioni impartite da un pistone pneumatico 203 che ha la funzione di attuatore e si muove, alternativamente in direzione longitudinale, all?interno di un cilindro 202 ricavato nel corpo 201.

Un elemento elastico 211, in pratica una molla precaricata, ? interposto tra le due griffe 206, 207, dalla parte opposta del pistone 203 rispetto ai perni 208, 209, per portare le griffe 206, 207 nella posizione aperta quando il pistone 203 arretra nel cilindro 202. In altre parole, la molla 211 esercita una spinta sulle estremit? distali 206? e 207? delle griffe 206, 207, per divaricarle, e il pistone 203 esercita una spinta sulle spalle 206? e 207? delle griffe 206, 207, per mezzo di una porzione a cuneo 210 che si infila proprio tra le spalle 206? e 207?, per divaricarle, in contrapposizione alla forza esercitata dalla molla 211.

Il sensore 212 comprende una prima porzione 213 fissabile alla spalla 206? della griffa 206, e una seconda porzione 218 incernierata alla prima porzione 213 per mezzo di un perno 219. Un elemento elastico 221,

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preferibilmente una molla, ? interposto tra le due porzioni 213 e 218 del sensore 212. Un elemento magnetico 220, visibile in figura 9, ? inserito nella seconda porzione 218 del sensore; un circuito elettronico 216 di rilevamento dell?elemento magnetico 220 ? montato sulla prima porzione 213 del sensore 212.

La seconda porzione 218 presenta una porzione arrotondata destinata a interagire con la porzione a cuneo 210 del pistone 203, come un pattino. Il movimento alternato del pistone 203 limita la rotazione della seconda porzione 218 del sensore 212 rispetto alla prima porzione 213.

Contro il fine corsa 222 si arresta la porzione a cuneo 210 del pistone 203 quando le griffe 206, 207 si trovano nella posizione chiusa mostrata nella figura 7. La porzione a cuneo 210 del pistone 203 non tocca invece il fine corsa 222 nella posizione di presa pezzo P mostrata in figura 8.

In figura 6 la pinza 200 ? mostrata con le griffe 206 e 207 aperte per effetto della spinta esercitata dalla molla 211. In figura 7 la pinza 200 ? mostrata con le griffe 206 e 207 chiuse per effetto della spinta esercitata dal pistone 203. In figura 8 la pinza 200 ? mostrata con le griffe 206 e 207 nella posizione di presa pezzo P, cio? con un pezzo P tenuto dalle estremit? distali 206? e 207?.

Il funzionamento della pinza 200 ? analogo al funzionamento della pinza 100 descritto sopra.

La figura 10 ? una vista in prospettiva ed esplosa della griffa 206 e del sensore 212 della pinza 200. Come si pu? notare, la prima porzione 213 del sensore 212 ? provvista di una cava 213? nella quale si inserisce scorrevolmente il circuito elettronico 216 (non mostrato per semplicit? in figura 10), con possibilit? di regolare e bloccare la posizione finale del circuito

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elettronico 216. La prima porzione 213 ? forata per consentire l?inserimento del perno 219, lungo un asse parallelo ai perni 208 e 209. La spalla 206? della griffa 206 ? conformata a forcella ed ? anch?essa forata con fori contrapposti 215 nei quali si inseriscono a scatto sporgenze elastiche 214 previste lateralmente sulla prima porzione 213 del sensore 212. Un foro 218? ? ricavato attraverso la seconda porzione 218 del sensore 212, per alloggiare il perno 219 e permettere di ottenere l?accoppiamento a cerniera con la prima porzione 213. Due sedi 226 e 223 sono previste sulla seconda porzione 218 per alloggiare rispettivamente la molla 221 e l?elemento magnetico 220. Opportune superfici di riscontro 224 impediscono che la prima porzione 213 ruoti rispetto alla spalla 206? della griffa 206 quando il sensore 212 ? correttamente montato su di essa. Con il riferimento 225 ? indicata la porzione arrotondata del sensore 212, e in particolare della seconda porzione 218, destinata a muoversi sulla porzione a cuneo 210 del pistone 213, come un pattino, in modo che alla seconda porzione 218 sono consentite rotazioni relative rispetto alla prima porzione 213 in risposta alla sollecitazione impartite dalla griffa 206 durante la presa del pezzo P.

Anche in questa seconda forma di realizzazione 200 lo spazio tra le griffe 206, 207 resta completamente libero: il sensore 212 non ? montato su una estremit? distale 206? o 207? delle griffe 206, 207, cio? non ? montato sulla parte delle griffe 206, 207 che deve interagire col pezzo P da movimentare.

Anche il sensore 212 ? realizzabile con componenti economiche, perch? non ? necessario che sia del tipo a bassa isteresi. La costante elastica della molla 221 ? scelta in modo tale da permettere lo schiacciamento della molla 221 soltanto se la pinza 200 effettua la presa del pezzo P; se la pinza 200 non

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preleva il pezzo P, per un errore, la molla 221 non viene compressa e il sensore 212 discrimina questa circostanza.

Le figure 11-15 mostrano una terza forma di realizzazione 300 della pinza. Si tratta di una pinza 300 pneumatica, cio? il cui attuatore ? un pistone 303 che si muove all?interno di un cilindro 302 definito nel corpo 301 della pinza 300, lungo una direzione definita longitudinale. A differenza delle pinze 100 e 200 descritte sopra, nella pinza 300 le griffe 306 e 307 non ruotano, ma traslano in avvicinamento e in allontanamento. In altre parole, le pinze 100 e 200 sono pinze angolari, e la pinza 300 ? una pinza a griffe 306, 307 parallele.

Le griffe 306, 307 sono scorrevoli su un?apposita guida 301? solidale al corpo 301 della pinza 300. La guida 301? ? orientata ortogonale alla direzione longitudinale di spostamento del pistone 303: lo spostamento del pistone 303 nel relativo punto morto in chiusura determina l?avvicinamento delle griffe 306, 307, una rispetto all?altra e viceversa, l?allontanamento del pistone 303 dal punto morto in chiusura provoca l?allontanamento delle griffe 306, 307 una rispetto all?altra, per effetto della forza esercitata dall?elemento elastico 311.

Le griffe 306, 307 sono movimentate sulla guida 301? da rispettivi bracci oscillanti 330, 331 imperniati al corpo 301 della pinza 300, in corrispondenza dei perni 308 e 309. In particolare, i bracci oscillanti 330 e 331 comprendono ciascuno una porzione lobata 332, 333 che si inserisce nella corrispondente griffa 306, 307 per impartire le spinte nelle due direzioni di traslazione.

In questa forma di realizzazione 300 le estremit? distali 306?, 307? delle griffe 306, 307 sono individuate nei blocchetti scorrevoli sulla guida 301? mostrati nelle figure, e le estremit? prossimali 306?, 307? sono individuate nei bracci oscillanti 330 e 331, che ai fini della presente invenzione possono essere

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considerati come parti delle griffe 306, 307 anche se non sono realizzati di pezzo con esse.

La figura 11 mostra la pinza 300 in elevazione e in prospettiva, con le griffe 306, 307 aperte. Nella figura si intravedono la molla 311 che contrasta il pistone 303 e la guida 301?, nonch? il sensore 312 funzionalmente interposto tra il pistone 303 e l?estremit? prossimale 306? della griffa 306. La figura 12 mostra la pinza 300 in elevazione e in prospettiva, e in parziale trasparenza; il pistone 303 si trova nel relativo punto morto in apertura (opposto al punto morto in chiusura) e pertanto non esercita una spinta sui bracci oscillanti 330, 331 con la propria porzione a cuneo 310, cosicch? la molla 311 mantiene i bracci oscillanti 330, 331 divaricati, e quindi mantiene le griffe 306, 307 aperte. La figura 13 ? una vista in elevazione e in sezione (longitudinale) della pinza 300 nella configurazione con le griffe 306, 307 completamente chiuse; il pistone 303 si trova nel relativo punto morto in chiusura, in battuta contro il finecorsa 322, e la sua porzione a cuneo 310 ? inserita tra i bracci oscillanti 330, 331 in modo da divaricarli nella zona compresa tra lo stesso pistone 303 e i perni 308, 309. In questa configurazione le porzioni lobate 332, 333 dei bracci oscillanti 330, 331 si trovano alla minima distanza reciproca. La figura 14 ? una vista in elevazione e in sezione (longitudinale) della pinza 300 nella configurazione con le griffe 306, 307 nella posizione di presa pezzo P, cio? in battuta contro un pezzo P da movimentare, da parti opposte rispetto ad esso.

Considerando che la prima porzione 313 del sensore 312 ? fissata al braccio oscillante 330, che definisce anche l?estremit? prossimale 306? della griffa 306, il funzionamento della pinza 300 ? il seguente. Quando il pistone si porta verso il relativo punto morto in chiusura, contrasta la seconda porzione

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318 del sensore 312, limitandone la rotazione sul perno 319 rispetto alla prima porzione 313 che resta stazionaria rispetto al braccio oscillante 330. Il circuito elettronico 316 inserito nella prima porzione 313 e fissato ad essa genera un segnale elettrico indicativo della posizione dell?elemento magnetico 320 rispetto al circuito elettronico 316 stesso. La molla 321 serve a riportare la seconda porzione 318 nella posizione iniziale quando la pinza 300 viene disattivata, cio? quando il pistone 303 non ? pi? alimentato con l?aria compressa. Analogamente, la molla 311 riapre le griffe 306, 307 quando il pistone 303 ritorna al punto morto in apertura.

Come ? gi? stato fatto notare per le pinze 100 e 200, anche per la pinza 300 la presenza della molla 321 tra le due porzioni 313, 318 del sensore 312 contribuisce a rendere il sistema efficace. Infatti dal confronto tra le figure 13 e 14 ? possibile dedurre che nella condizione di griffe 306, 307 chiuse la molla 321 non ? compressa, oppure lo ? solo lievemente, mentre nella condizione di griffe 306, 307 in presa sul pezzo P, la molla 321 ? compressa. Come spiegato sopra, la molla 321 coopera con il circuito elettronico 316 e con l?elemento magnetico 320 per consentire al sensore 312 di rilevare senza errori il caso in cui il pezzo P non ? presente tra le griffe 306, 307. Infatti, grazie alla configurazione descritta, la molla 321 viene compressa solamente nel caso mostrato in figura 14 in cui le griffe 306, 307 effettivamente prendono il pezzo P, altrimenti la molla 321 resta non compressa, oppure compressa solo in parte. Il motivo sta nel fatto che la griffa 306 ? ruotata rispetto alla posizione di chiusura, quando un pezzo P ? trattenuto. Ne consegue che scegliendo opportunamente la costante elastica della molla 321, ad esempio effettuando delle prove, ? possibile realizzare il sensore 312 senza utilizzare componenti a bassa isteresi.

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Anche la pinza 300, come le pinze 100 e 200 precedentemente descritte ? autocentrante. In figura 14 si pu? apprezzare il fatto che il pezzo P ? tenuto lungo l?asse longitudinale della pinza 300.

Le figure 16-20 mostrano una quarta forma di realizzazione 400 della pinza. Si tratta di una pinza angolare con attuatore pneumatico 440 ortogonale all?asse longitudinale lungo il quale viene mantenuto il pezzo P. In particolare, le figure 16-18 mostrano la pinza 400 in elevazione e in sezione longitudinale, rispettivamente con le griffe 406, 407 aperte, chiuse, e in presa sul pezzo P. La figura 19 mostra la pinza 400 in elevazione e in prospettiva, con le griffe 406, 407 aperte. La figura 20 ? una vista esplosa della pinza 400.

Pi? in dettaglio, le griffe 406, 407 sono montate sul corpo 401 della pinza 400 in modo girevole sui perni 408, 409, cio? sono oscillanti. L?aria compressa viene alimentata nel corpo 401 attraverso l?ugello 405. All?interno del corpo 401 ? presente un volume 440 collegato all?ugello 405 e parzializzato in due camere contrapposte 441 e 442, disposte da parti opposte rispetto all?ugello 405, nelle quali sono movibili rispettivi pistoni pneumatici 403? e 403?. L?aria compressa immessa attraverso l?ugello 405 provoca il movimento dei pistoni 403? e 403? nelle rispettive camere 441 e 442 in allontanamento reciproco; i pistoni 403? e 403? sono scorrevoli nelle rispettive camere 441 e 442 e sono tra loro vincolati con un accoppiamento telescopico. In particolare, il pistone 403? presenta un albero parzialmente inserito in modo scorrevole nel pistone 403?.

Il pistone 403? insiste sulla spalla 406? della griffa 406, e il pistone 403? insiste sulla spalla 407? della griffa 407, cosicch? quando la pinza viene attivata alimentando l?aria compressa, i pistoni 403?, 403? si allontanano e divaricano le spalle 406?, 407? delle griffe 406, 407, causandone la rotazione sui perni 408,

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409 e determinando l?avvicinamento reciproco delle estremit? distali 406? e 407? delle stesse griffe 406, 407. Come anticipato sopra, il movimento dei pistoni 403?, 403? avviene lungo una direzione ortogonale all?asse longitudinale della pinza 400.

Quando la pinza 400 viene disattivata, un elemento elastico 411, in pratica una molla, riporta le griffe 406, 407 nella posizione aperta mostrata nelle figure 16 e 19. La molla 411 ? alloggiata in un?apposita sede nel corpo 401 della pinza 400, orientata parallelamente alla direzione di movimento dei pistoni 403?, 403?, ma disposta ovviamente opposta ad essi rispetti ai perni 408, 409.

La pinza 400 ? dotata di un sensore 412 montato a bordo della griffa 407, e in particolare disposto sulla spalla 407?. In figura 20 il sensore 412 ? stato omesso per semplicit?, ma ? ben visibile nelle figure 16-19.

Il sensore 412 comprende una prima porzione 413, realizzata di pezzo con la spalla 407? della griffa 407, nella quale trova posto un circuito elettronico 416 dotato di LED luminoso di segnalazione 450. L?elemento magnetico 420 del sensore 412 ? alloggiato a bordo del pistone 403?, in una corrispondente sede, e tra il pistone 403? e la spalla 407? della griffa 407 ? funzionalmente interposta una molla 421. La molla 421 ? trattenuta sul pistone 403? proprio dalla spalla 407? della griffa 407, che impedisce la fuoriuscita accidentale della molla 421.

Il funzionamento del sensore 412 ? il seguente. Nella condizione iniziale di pinza 400 inattiva, mostrata in figura 16, con le griffe 406, 407 aperte, la molla 421 non ? compressa, o lo ? solo lievemente, e l?elemento magnetico 420 si trova a una prima distanza dal circuito elettronico 416. Quando la pinza 400 viene attivata, cio? alimentata con aria compressa, i pistoni 403? e 403? spingono le griffe 406, 407 nella posizione chiusa, mostrata in figura 17: dato

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che i pistoni 403? e 403? raggiungono un fine corsa sugli anelli elastici 436 e 437, l?allontanamento relativo dei pistoni 403?, 403? uno rispetto all?altro non provoca la compressione della molla 421.

In altre parole gli anelli elastici 436 e 437 fermano i pistoni 403? e 403? impedendo che l?elemento magnetico 420 possa sollecitare il circuito elettronico 416 se la pinza 400 si chiude a vuoto, cio? se il pezzo P non viene prelevato e trattenuto tra le griffe 406, 407.

Quando la pinza 400 preleva un pezzo P, come mostrato in figura 18, l?ingombro del pezzo P viene compensato dalla compressione della molla 421: in questa posizione la spalla 407? della griffa 407 ? pi? vicina al pistone 403? rispetto alla posizione mostrata in figura 17 e, quindi, l?elemento magnetico 420 ? pi? vicino al circuito elettronico 416, che ne rileva la presenza e accende il LED 450 a conferma dell?avvenuta presa del pezzo P. La disattivazione della pinza 400 causa il ritorno delle componenti nella posizione iniziale di figura 16.

Pertanto anche nella pinza 400 la compressione della molla 421 del sensore 412 si verifica solamente quando il pezzo P viene prelevato, mentre in tutte le altre posizioni delle griffe 406, 407 non si verifica una sostanziale compressione della molla 421. La molla 421 coopera con il circuito elettronico 416 e con l?elemento magnetico 420 per discriminare efficacemente e senza errori, e in modo semplice, la condizione di presa pezzo P.

Anche nella pinza 400 il sensore 412 non ingombra lo spazio intorno alle griffe 406, 407, che resta completamente fruibile. Anche per la pinza 400 non ? necessario che il sensore 412 sia di tipo costoso.

Basandosi sugli esempi forniti, ? possibile considerare il seguente metodo per rilevare la presenza di un pezzo P tra le griffe di una pinza per

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manipolatori industriali. Il metodo si basa sul fatto di predisporre un sensore magnetico 112, 212, 312, 412 non tra le estremit? distali delle griffe, come previsto nelle soluzioni tradizionali, tra le quali viene a trovarsi proprio il pezzo P da movimentare, ma in una posizione differente, funzionalmente interposto tra l?attuatore della pinza e le estremit? prossimali, o spalle, delle griffe.

Si realizza il sensore 112, 212, 312, 412 con un elemento magnetico 120, 220, 320, 420 movibile rispetto a un corrispondente circuito elettronico di rilevamento 116, 216, 316, 416 in dipendenza rispetto alla posizione relativa delle griffe 106-107, 206-207, 306-307, 406-407, in modo univoco, e con un elemento elastico 121, 221, 321, 421 che contrasta l?avvicinamento dell?elemento magnetico 120, 220, 320, 420 rispetto al circuito elettronico 116, 216, 316, 416. Avendo cura di scegliere correttamente l?elemento elastico, cio? scegliere la corretta forza esercitata da questo, si configura la pinza in modo tale che l?elemento elastico 121, 221, 321, 421 ? soggetto a compressione solamente nella circostanza in cui la pinza 100, 200, 300, 400 effettivamente trattiene un pezzo P.

Questo metodo comporta principalmente due vantaggi:

- rispetto alla soluzione tradizionale in cui l?elemento magnetico viene posizionato sul pistone e conseguentemente il sensore deve essere del tipo analogico o a bassa isteresi, il metodo secondo la presente invenzione ? implementabile anche con sensori digitali ON-OFF pi? economici, perch? l?elemento elastico 121, 221, 321, 421 garantisce il corretto funzionamento, cio? garantisce che il sensore 112, 212, 312, 412 genera un segnale di presa del pezzo P solo quando il pezzo P si trova effettivamente tra le griffe 106-107, 206-207, 306-307, 406-407 della pinza;

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- rispetto alla soluzione tradizionale in cui l?elemento magnetico viene posizionato su una griffa della pinza, il metodo secondo la presente invenzione ? implementabile posizionando il sensore 112, 212, 312, 412 a contatto con l?attuatore, in una posizione meno ingombrante.

Nelle figure 1-20 sono mostrati esempi di pinza 100, 200, 300, 400 a due griffe, ma in generale la presente invenzione ? applicabile anche a pinze con una sola griffa, oppure con pi? griffe, ad esempio pinze a tre griffe radiali.

Nelle figure 1-20 sono mostrati esempi di pinza 100, 200, 300, 400 con attuatore pneumatico, ma in generale la presente invenzione ? applicabile anche a pinze con attuatore idraulico o elettrico.

Le figure 21-25 mostrano una forma di realizzazione 500 della pinza non facente parte della presente invenzione. Si tratta anche in questo caso di una pinza 500 angolare, in cui due griffe 506 e 507 oscillano su rispettivi perni 508, 509 rispetto al corpo 501, in risposta alle sollecitazioni impartite da un pistone pneumatico 503 che ha la funzione di attuatore e si muove, alternativamente in direzione longitudinale, all?interno di un cilindro 502 ricavato nel corpo 501.

Un elemento elastico 511, in pratica una molla precaricata, ? interposto tra le due griffe 506, 507, dalla parte opposta del pistone 503 rispetto ai perni 508, 509, per portare le griffe 506, 507 nella posizione aperta quando il pistone 503 arretra nel cilindro 502. In altre parole, la molla 511 esercita una spinta sulle estremit? distali 506? e 507? delle griffe 506, 507, per divaricarle, e il pistone 503 esercita una spinta sulle spalle 506? e 507? delle griffe 506, 507, per mezzo di una porzione a cuneo 510 che si infila proprio tra le spalle 506? e 507?, per divaricarle, in contrapposizione alla forza esercitata dalla molla 511.

La pinza 500 comprende un sensore 512 di tipo pneumatico. Il sensore

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512 a sua volta comprende una prima porzione 513 fissabile alla spalla 506? della griffa 506, e una seconda porzione 518 incernierata alla prima porzione 513 per mezzo di un perno 519. Un elemento elastico 521, preferibilmente una molla, ? interposto tra le due porzioni 513 e 518 del sensore 512.

Nella prima porzione 513 ? definito un condotto 513? collegabile per mezzo di un ugello a una sorgente esterna del vuoto, ad esempio un aspiratore, o una pompa del vuoto, in modo tale che nel condotto 513? possa essere creata una depressione, o il vuoto.

Un otturatore 520, preferibilmente sferico come mostrato nelle figure, ad esempio realizzato in gomma, ? inserito nella seconda porzione 518 del sensore 512; a differenza delle soluzioni descritte in precedenza, provviste di un circuito elettronico di rilevamento di un elemento magnetico, nel sensore pneumatico 512 non ? previsto il rilevamento di un elemento magnetico per effetto Hall, ma ? previsto il rilevamento del valore della pressione (della depressione in particolare) nel condotto 513, come verr? descritto pi? avanti.

La seconda porzione 518 presenta una porzione arrotondata destinata a interagire con la porzione a cuneo 510 del pistone 503, come un pattino. Il movimento alternato del pistone 503 provoca la rotazione della seconda porzione 518 del sensore 512 rispetto alla prima porzione 513 e, quindi, determina lo spostamento relativo dell?otturatore 520 rispetto alla prima porzione 513 e, quindi rispetto al condotto 513?.

Contro il fine corsa 522 si arresta la porzione a cuneo 510 del pistone 503 quando le griffe 506, 507 si trovano nella posizione chiusa mostrata nella figura 23. La porzione a cuneo 510 del pistone 503 non tocca invece il fine corsa 522 nella posizione di presa pezzo P mostrata in figura 24.

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Nelle figure 21 e 22 la pinza 500 ? mostrata con le griffe 506 e 507 aperte per effetto della spinta esercitata dalla molla 511. In figura 23 la pinza 500 ? mostrata con le griffe 506 e 507 chiuse per effetto della spinta esercitata dal pistone 503. In figura 24 la pinza 500 ? mostrata con le griffe 506 e 507 nella posizione di presa pezzo P, cio? con un pezzo P tenuto dalle estremit? distali 506? e 507?.

La figura 25 ? una vista in prospettiva ed esplosa della pinza 500. Come si pu? notare, la prima porzione 513 ? forata per consentire l?inserimento del perno 519, lungo un asse parallelo ai perni 508 e 529. La porzione prossimale, o spalla, 506? della griffa 506 ? conformata a forcella ed ? anch?essa forata con fori contrapposti 515 nei quali si inseriscono a scatto sporgenze elastiche 514 previste lateralmente sulla prima porzione 513 del sensore 512. Un foro 518? ? ricavato attraverso la seconda porzione 518 del sensore 512, per alloggiare il perno 519 e permettere di ottenere l?accoppiamento a cerniera con la prima porzione 513. Due sedi sono previste sulla seconda porzione 518 per alloggiare rispettivamente la molla 521 e l?otturatore 220. Opportune superfici di riscontro 524 impediscono che la prima porzione 513 ruoti rispetto alla spalla 506? della griffa 506 quando il sensore 512 ? correttamente montato su di essa. Con il riferimento 525 ? indicata la porzione arrotondata del sensore 512, e in particolare della seconda porzione 518, destinata a muoversi sulla porzione a cuneo 510 del pistone 513, come un pattino, in modo che alla seconda porzione 518 sono impartite rotazioni relative rispetto alla prima porzione 513.

Con particolare riferimento alle figure 23 e 24, quando la pinza 500 viene attivata, cio? quando il pistone 503 spinge in chiusura le griffe 506, 507, possono verificarsi due circostanze:

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- in un primo caso la pinza 500 non preleva il pezzo P, come in figura 23. Tra la prima porzione 513 e la seconda porzione 518 del sensore 512 ? definito un angolo e l?otturatore 520 non chiude il condotto 513?. Un apposito strumento esterno configurato per rilevare la depressione nel condotto 513? rileva un primo valore, ad esempio corrispondente a -0.3 bar;

- in un secondo caso, la pinza preleva a trattiene un pezzo P tra le griffe 506 e 507. La seconda porzione 518 del sensore 512 si trova in battuta contro la prima porzione 513, per effetto della spinta esercitata dalla griffa 506, e l?otturatore 520 chiude il condotto 513?. Lo strumento esterno rileva un secondo valore della depressione nel condotto 513?, ad esempio corrispondente a -0.8 bar.

Pertanto il funzionamento del sensore 512 ? semplice ed ? basato sul rilevamento del valore della pressione (depressione) nel condotto 513?: la variazione del valore misurato discrimina il caso in cui la pinza 500 ha correttamente prelevato un pezzo P dal caso in cui la pinza 500 si ? attivata a vuoto, senza prelevare il pezzo P.

Anche in questa forma di realizzazione 500 lo spazio tra le griffe 506, 507 resta completamente libero: il sensore 512 non ? montato su una estremit? distale 506? o 507? delle griffe 506, 507, cio? non ? montato sulla parte delle griffe 506, 507 che deve interagire col pezzo P da movimentare.

Anche il sensore 512 ? realizzabile con componenti economiche, facilmente reperibili sul mercato e inoltre ha il vantaggio che la lettura del valore della pressione nel condotto 513? ? attuabile da mezzi esterni collegati al sensore 512, anche posizionati remoti, e molto precisi, non suscettibili di spostamenti e sollecitazioni proprio perch? non montati a bordo della pinza 500.

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Claims (16)

RIVENDICAZIONI

1. Una pinza (100, 200, 300, 400) per manipolatori industriali, comprendente un corpo (101, 201, 301, 401), griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407) vincolate al corpo (101, 201, 301, 401) e attivabili per trattenere e rilasciare un pezzo (P), un attuatore (103, 203, 303, 440) delle griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407) e un sensore (112, 212, 312, 412) configurato per rilevare la presenza di un pezzo (P) tra dette griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407),

in cui il sensore (112, 212, 312, 412) ? funzionalmente interposto tra l?attuatore (103, 203, 303, 440) e una di dette griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407),

caratterizzata dal fatto che il sensore (112, 212, 312, 412) comprende una prima porzione (113, 213, 313, 413) che definisce un alloggiamento di un circuito elettronico (116, 216, 316, 416), e una seconda porzione (118, 218, 318, 418) nella quale ? alloggiato un elemento magnetico (120, 220, 320, 420), e comprendente un elemento elastico (121, 221, 321, 421) interposto tra la prima porzione (113, 213, 313, 413) e la seconda porzione (118, 218, 318, 418), e dal fatto che la seconda porzione (118, 218, 318, 418) ? movibile relativamente alla prima porzione (113, 213, 313, 413), in risposta alle sollecitazioni impartite da una griffa (106; 206; 306; 406), e in cui l?elemento elastico (121, 221, 321, 421) esercita una forza di contrasto.

2. Pinza (100, 200, 300, 400) secondo la rivendicazione 1, in cui le griffe comprendono estremit? distali (106?-107?; 206?-207?; 306?-307?; 406?-407?) destinate a trattenere un pezzo (P) ed opposte estremit? prossimali, o spalle, (106?-107?; 206?-207?; 306?-307?; 406?-407?) movibili da detto attuatore

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(103, 203, 303, 440), una rispetto all?altra, e in cui il sensore (112, 212, 312, 412) ? funzionalmente interposto tra l?attuatore (103, 203, 303, 440) e l?estremit? prossimale (106?; 206?; 306?; 406?) di una di dette griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407).

3. Pinza (100, 200, 300, 400) secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui il sensore (112, 212, 312, 412) a sua volta comprende un elemento magnetico (120, 220, 320, 420) e un circuito elettronico (116, 216, 316, 416) di rilevamento dell?elemento magnetico (120, 220, 320, 420), e in cui il circuito elettronico (116, 216, 316, 416) ? solidale a una griffa (106; 206; 306; 406) e l?elemento magnetico (120, 220, 320, 420) ? movibile rispetto al circuito elettronico (116, 216, 316, 416) in risposta alle sollecitazioni impartite da detta una griffa (106; 206; 306; 406).

4. Pinza (100, 200, 300, 400) secondo la rivendicazione 3, in cui il circuito elettronico (116, 216, 316, 416) ? montato su una griffa (106; 206; 306; 406) in corrispondenza di una relativa estremit? prossimale (106?; 206?; 306?; 406?) e

in cui l?elemento magnetico (120, 220, 320, 420) ? montato:

- sull?attuatore (440), ed ? mobile con esso rispetto al circuito elettronico (416) tra una prima posizione, in corrispondenza della quale l?elemento magnetico (420) si trova alla massima distanza dal circuito elettronico (416), e una seconda posizione, in corrispondenza della quale l?elemento magnetico (420) si trova alla minima distanza dal circuito elettronico (416),

oppure

- su un elemento (118, 218, 318, 418) interposto tra il circuito elettronico (116, 216, 316, 416) e l?attuatore (103, 203, 303) e movibile tra una prima

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posizione, in corrispondenza della quale l?elemento magnetico (120, 220, 320, 420) si trova alla massima distanza dal circuito elettronico (116, 216, 316, 416), e una seconda posizione, in corrispondenza della quale l?elemento magnetico (120, 220, 320, 420) si trova alla minima distanza dal circuito elettronico (116, 216, 316, 416),

in risposta alle sollecitazioni impartite da detta una griffa (106; 206; 306; 406).

5. Pinza (100, 200, 300, 400) secondo la rivendicazione 4, in cui la posizione di minima distanza dell?elemento magnetico (120, 220, 320, 420) dal circuito elettronico (116, 216, 316, 416) corrisponde alle griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407) in presa su un pezzo (P), cio? corrisponde alla condizione in cui un pezzo (P) ? trattenuto tra le griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407).

6. Pinza (100, 200, 300, 400) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-5, in cui la prima porzione (113, 213, 313) ? solidale a una griffa (106; 206; 306; 406) oppure ? realizzata di pezzo con essa, e la seconda porzione (118, 218, 318) ? incernierata alla prima porzione (113, 213, 313) ed ? ruotabile rispetto ad essa per effetto delle sollecitazioni impartite da detta una griffa (106; 206; 306; 406) e per effetto della forza di contrasto esercitata dall?elemento elastico (121, 221, 321).

7. Pinza (100, 200, 300, 400) secondo la rivendicazione 6, in cui la prima porzione (113, 213, 313) ? fissata a una griffa (106; 206; 306) in corrispondenza di una relativa estremit? prossimale (106?; 206?; 306?) e la seconda porzione (118, 218, 318) ? spinta in rotazione da detta una griffa (106; 206; 306; 406), rispetto alla prima porzione (113, 213, 313), e in cui l?angolo tra

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la prima porzione (113, 213, 313) e la seconda porzione (118, 218, 318) ? minimo, e l?elemento elastico (121, 221, 321) ? compresso, quando un pezzo (P) ? trattenuto tra le griffe (106-107; 206-207; 306-307).

8. Pinza (100, 200, 300, 400) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7, in cui la seconda porzione (118, 218, 318) del sensore (112, 212, 312) ? un pattino in battuta contro una porzione (110, 210, 310) dell?attuatore (103, 203, 303).

9. Pinza (100, 200, 300, 400) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-8, in cui la posizione dell?elemento magnetico (120, 220, 320, 420) rispetto al relativo circuito elettronico (116, 216, 316, 416) di rilevamento dipende sia dalla posizione di almeno una griffa (106; 206; 306; 406), sia dall?eventuale presenza di un pezzo (P) trattenuto tra le griffe (106-107; 206-207; 306-307).

10. Pinza (100, 200, 300, 400) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-9, in cui l?attuatore (103, 203, 303, 440) comprende almeno un pistone pneumatico (103, 203, 303, 403?, 403?) movibile alternativamente lungo una direzione longitudinale in un corrispondente cilindro (102, 202, 302, 402) definito nel corpo (101, 201, 301, 401) della pinza, sotto l?azione di un fluido in pressione alimentato nel cilindro (102, 202, 302, 402) e di un elemento elastico di ritorno (111, 211, 311, 411).

11. Pinza (100, 200, 400) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-9, in cui l?attuatore ? pneumatico, idraulico o elettrico.

12. Pinza (100, 200, 400) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-11, in cui le griffe (106-107; 206-207; 406-407) sono girevoli su perni (108-109; 208-209; 408-409) e comprendono ciascuna un?estremit?

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distale (106?-107?; 206?-207?; 406?-407?), destinata a trattenere un pezzo (P), e un?estremit? prossimale, o spalla, (106?-107?; 206?-207?; 406?-407?) sulla quale l?attuatore (103, 203, 303, 440) esercita una spinta, e in cui le estremit? distali (106?-107?; 206?-207?; 406?-407?) sono opposte alle estremit? prossimali (106?-107?; 206?-207?; 406?-407?) rispetto ai perni (108-109; 208-209; 408-409), e le griffe oscillano tra una posizione aperta, in corrispondenza della quale le estremit? distali (106?-107?; 206?-207?; 406?-407?) sono divaricate e le estremit? prossimali (106?-107?; 206?-207?; 406?-407?) sono ravvicinate, e una posizione chiusa, in corrispondenza della quale le estremit? distali (106?-107?; 206?-207?; 406?-407?) sono ravvicinate e le estremit? prossimali (106?-107?; 206?-207?; 406?-407?) sono divaricate, e la posizione di presa pezzo (P) delle griffe (106-107; 206-207; 406-407) ? intermedia rispetto alla posizione aperta e alla posizione chiusa.

13. Pinza (300) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-11, in cui almeno una griffa (306-307) ? traslabile lungo una guida (301?) e comprende un corrispondente braccio oscillante (330, 331) su un perno (308, 309), che impartisce le spinte alla griffa (306, 307) nelle due direzioni lungo la guida (301?), e in cui l?estremit? prossimale (306?-307?) ? definita da detto braccio oscillante (330, 331) e il sensore (312) ? funzionalmente interposto tra l?attuatore (303) e detto braccio oscillante (330, 331).

14. Pinza (100, 200, 300, 400) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-13, in cui l?attuatore (103, 203, 303, 440) comprende almeno un pistone pneumatico (103, 203, 303, 403?, 403?) inseribile o movibile tra le estremit? prossimali (106?-107?; 206?-207?; 406?-407?) delle griffe (106-107; 206-207; 406-407), per divaricarle.

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15. Un metodo per rilevare la presenza di un pezzo (P) tra le griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407) di una pinza (100, 200, 300, 400) per manipolatori industriali, comprendente:

- mettere a disposizione una pinza (100, 200, 300, 400) comprendente un corpo (101, 201, 301, 401), griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407) vincolate al corpo (101, 201, 301, 401) e attivabili per trattenere e rilasciare un pezzo (P), un attuatore (103, 203, 303, 440) delle griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407) e un sensore (112, 212, 312, 412),

- per mezzo dell?attuatore (103, 203, 303, 440) muovere le griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407) tra una posizione aperta, una posizione chiusa e una posizione di presa pezzo (P), per prelevare e trattenere un pezzo (P),

- per mezzo del sensore (112, 212, 312, 412) generare un segnale indicativo della posizione delle griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407),

in cui il sensore (112, 212, 312, 412) ? funzionalmente interposto tra l?attuatore (103, 203, 303, 440) e una (106, 206, 306, 407) di dette griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407) e genera un segnale quando detta una griffa (106, 206, 306, 407) ? in presa su un pezzo (P),

caratterizzato dal fatto che il sensore (112, 212, 312, 412) comprende una prima porzione (113, 213, 313, 413) che definisce un alloggiamento di un circuito elettronico (116, 216, 316, 416), e una seconda porzione (118, 218, 318, 418) nella quale ? alloggiato un elemento magnetico (120, 220, 320, 420), e comprendente un elemento elastico (121, 221, 321, 421) interposto tra la prima porzione (113, 213, 313, 413) e la seconda porzione (118, 218, 318, 418), e dal fatto che la seconda porzione (118, 218, 318, 418) ? movibile

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relativamente alla prima porzione (113, 213, 313, 413), in risposta alle sollecitazioni impartite da una griffa (106; 206; 306; 406), e in cui l?elemento elastico (121, 221, 321, 421) esercita una forza di contrasto.

16. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui il sensore (112, 212, 312, 412) rileva lo scostamento di detta una griffa (106, 206, 306, 407) rispetto alla posizione di chiusura delle griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407) quando l?attuatore (103, 203, 303, 440) ? nella posizione corrispondente alle griffe (106-107; 206-207; 306-307; 406-407) chiuse.

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