IT202100006968A1

IT202100006968A1 - Manipolatore industriale, in particolare per pneumatici o parti di essi

Info

Publication number: IT202100006968A1
Application number: IT102021000006968A
Authority: IT
Inventors: Massimo Lenti; Paolo Martinelli
Original assignee: Marangoni Mecc S P A
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-09-23

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?MANIPOLATORE INDUSTRIALE, IN PARTICOLARE PER PNEUMATICI O PARTI DI ESSI?

SETTORE TECNICO

La presente invenzione ? relativa ad un manipolatore industriale, in particolare un manipolatore industriale adatto alla manipolazione di pneumatici o parti di essi, oppure altri manufatti/merce. Nel seguito verr? fatto riferimento alla manipolazione di pneumatici o parti essi, senza per questo perdere in generalit?.

STATO DELL?ARTE

Sono noti manipolatori industriali, in particolare manipolatori industriali utilizzati per movimentare pneumatici o parti di essi, pi? in particolare per trasportarli da una stazione di lavoro all?altra o tra pi? stazioni di lavoro nell?ambito di una linea di produzione e/o trattamento di pneumatici.

Una prima tipologia ricomprende manipolatori industriali comunemente noti come ?a coordinate cartesiane?. In una soluzione nota, tali manipolatori comprendono un telaio del tipo a portale, ovvero includente due o pi? montanti, solitamente verticali, uniti tra loro da una o pi? traverse, solitamente orizzontali.

In maggior dettaglio, nella sua forma pi? semplice un manipolatore a coordinate cartesiane comprende due montanti atti ad essere poggiati su un terreno d?appoggio in posizione verticale eretta ed una traversa orizzontale collegante i due montanti tra loro.

Un manipolatore a coordinate cartesiane del tipo noto comprende inoltre un dispositivo manipolatore avente tipicamente un organo di presa configurato per prendere, trasportare e rilasciare gli oggetti da movimentare, ad esempio i suddetti pneumatici o parti di essi. L?organo di presa ? solitamente portato dalla traversa ed ? mobile, normalmente in modo scorrevole, lungo quest?ultima.

Alla luce di quanto sopra, un manipolatore a coordinate cartesiane comprende due (X, Y) o tre (X, Y, Z) assi longitudinali di movimentazione lineare per l?organo di presa, senza invece includere alcun asse di rotazione.

In altre parole, l?organo di presa ? comandato, tipicamente mediante servomotori elettrici, per traslare linearmente lungo i due o tre assi di movimentazione del manipolatore, senza che sia prevista alcuna rotazione attorno a tali assi.

Alcune diffuse applicazioni per i manipolatori a coordinate cartesiane sono le macchine a controllo numerico computerizzato (macchine CNC) e la stampa 3D. Tali manipolatori vengono utilizzati altres? nelle fresatrici e nei plotter, in cui uno strumento scrivente portato dall?organo di presa trasla su un piano X-Y per creare un disegno preciso.

Le macchine ?pick and place? sono un'altra tipica applicazione dei manipolatori a coordinate cartesiane. Ad esempio, i manipolatori del tipo a portale vengono applicati per il carico e lo scarico continuo di pezzi su linee di produzione, eseguendo operazioni di prelievo e posizionamento su 3 assi (X, Y, Z) di carichi, con prestazioni ad alta velocit? ed elevata precisione di posizionamento.

Questa tipologia di manipolatore consente infatti una movimentazione dell?organo di presa nello spazio di lavoro precisa e ripetitiva, ? particolarmente effettiva per la movimentazione orizzontale di oggetti su lunghe distanze, ed ? definita da una tecnologia relativamente semplice.

Un?altra tipologia di manipolatori industriali ? quella dei robot multi-asse (generalmente fino a sei assi), definiti da un assieme cinematico di bracci accoppiati tra loro mediante giunti rotazionali in modo da definire una struttura antropomorfa, simile ad un braccio umano. All?estremit? libera del robot ? montato un cosiddetto polso, il quale porta l?organo di presa o lo strumento atto ad eseguire le operazioni desiderate.

Tale seconda tipologia di manipolatore industriale ? particolarmente efficace per compiere lavorazioni su pezzi semi-finiti (ad esempio saldatura, verniciatura, montaggio, smontaggio, ispezione e testing) con velocit? e precisione, seppur essendo pi? limitata nell?estensione spaziale del proprio raggio d?azione (volume di lavoro) rispetto ai manipolatori a coordinate cartesiane, i quali possono infatti operare su distanze relativamente maggiori.

Sebbene siano funzionalmente validi, la Richiedente ha osservato che i manipolatori industriali del tipo noto sono suscettibili di ulteriori miglioramenti, in particolare per quanto riguarda la semplificazione della loro architettura, la loro adattabilit? alle differenti esigenze operative, e la loro efficacia in condizioni operative determinate dalla presenza di numerosi vincoli di spazio.

OGGETTO E RIASSUNTO DELL?INVENZIONE

Scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un manipolatore industriale il quale risulti di elevata affidabilit? e di costo limitato, e consenta di soddisfare l?esigenza sopra specificata e connessa ai manipolatori industriali di tipo noto.

Secondo l?invenzione, questo scopo viene raggiunto da un manipolatore industriale come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per una migliore comprensione della presente invenzione, ne viene descritta nel seguito una forma preferita di realizzazione non limitativa, a puro titolo esemplificativo e con l?ausilio dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 ? una vista prospettica di un manipolatore industriale realizzato secondo la presente invenzione;

- la figura 2 ? una vista frontale del manipolatore industriale di figura 1, che illustra due differenti condizioni operative dello stesso;

- la figura 3 ? una vista prospettica, in scala ingrandita, di un particolare del manipolatore industriale di figura 1; e - la figura 4 ? una vista prospettica, da parte opposta, del particolare di figura 3.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Con riferimento alle figure allegate, con 1 ? indicato nel suo complesso un manipolatore industriale, in particolare configurato per movimentare pneumatici 2 o parti di essi, cui verr? fatto riferimento nel seguito senza per questo perdere in generalit?.

Secondo l?esempio non limitativo qui descritto, il manipolatore 1 ? parte di una linea di produzione e/o trattamento di pneumatici 2 o parti di essi (nota di per s? e non illustrata) ed ? configurato per trasportare pneumatici 2 o parti di essi da una stazione di lavoro della linea di produzione ad un?altra, oppure per movimentare i pneumatici 2 tra le varie stazioni di lavoro presenti nella linea di produzione.

Alternativamente, il manipolatore 1 potrebbe essere configurato per movimentare e/o compiere lavorazioni su oggetti differenti dai suddetti pneumatici o parti di essi, pur sempre rimanendo nell?ambito di protezione della presente invenzione.

Come visibile nella figura 1, il manipolatore 1 comprende una struttura portante 3 includente un telaio 4 atto ad essere poggiato, in uso, su un terreno d?appoggio 5, preferibilmente orizzontale, ed una traversa 6 portata dal, in particolare fissata al, telaio 4 ed estendentesi lungo un primo asse X longitudinale.

Nell?esempio descritto, il telaio 4 comprende due montanti 7 atti ad essere disposti sul terreno d?appoggio 5 in posizione eretta, in particolare in posizione verticale, e la traversa 6 ? montata sui due montanti in modo da collegarli tra loro.

In dettaglio, la traversa 6 si estende trasversalmente, in particolare ortogonalmente, ai due montanti 7. Pertanto, il primo asse X ?, nell?esempio descritto, orizzontale, ossia parallelo al terreno d?appoggio 5.

Alla luce di quanto sopra, il telaio 4, ovvero la struttura portante 3 del manipolatore 1, ? del tipo ?a portale?.

Secondo una forma di realizzazione alternativa non illustrata, il telaio 4 potrebbe comprendere un solo montante 7, su cui la traversa 6 ? montata. In questo caso, il telaio 4 ha una struttura ?a gru?.

Inoltre, secondo un?ulteriore forma di realizzazione non illustrata, i montanti 7 potrebbero formare con il terreno d?appoggio 5 un angolo diverso da 90? e la traversa 6 potrebbe non essere orizzontale, ovvero il primo asse X potrebbe formare con i montanti 7 un angolo diverso da 90?.

Come visibile nelle figure da 1 a 3, la traversa 6 comprende una guida di scorrimento 8 estendentesi lungo il primo asse X.

In dettaglio, la traversa 6 comprende, lungo la sua estensione longitudinale, un binario di scorrimento che definisce la guida di scorrimento 8.

Convenientemente, tale binario di scorrimento, e dunque la guida di scorrimento 8, ? disposto su una faccia superiore della traversa 6, ovvero sulla faccia della traversa 6 opposta (ossia non affacciata), in uso, al terreno d?appoggio 5.

Secondo l?invenzione, il manipolatore 1 comprende almeno un dispositivo manipolatore 10 che include un primo braccio 11 estendentesi lungo un secondo asse Y longitudinale e montato sulla traversa 6 tramite un pattino 12 scorrevole sulla guida di scorrimento 8, in particolare sul binario di scorrimento definente quest?ultima. Il primo braccio 11 ? accoppiato al pattino 12 mediante una prima ralla 13 di rotazione per ruotare attorno ad un primo asse A di rotazione trasversale, in particolare ortogonale, al secondo asse Y, in modo tale che il primo braccio 11 possa ruotare, in uso, rispetto alla traversa 6.

In una preferita forma di realizzazione, il primo braccio 11 ? telescopico.

Convenientemente, il primo braccio 11 comprende un primo elemento tubolare esterno ed un secondo elemento interno impegnante il primo elemento in modo scorrevole, cos? da definire un organo telescopico di tipo noto.

Nell?esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, il primo asse A di rotazione ? ortogonale al secondo asse Y e al primo asse X, come mostrato in figura 1.

Il dispositivo manipolatore 10 include inoltre un secondo braccio 14 estendentesi lungo un terzo asse Z longitudinale e montato sul primo braccio 11 tramite una seconda ralla 15 di rotazione per ruotare attorno ad un secondo asse B di rotazione trasversale al primo asse A di rotazione della prima ralla 13.

In dettaglio, la seconda ralla 15 ? portata dal primo braccio 11, pi? in dettaglio ? fissata ad un?estremit? assiale del primo braccio 11 in posizione distale rispetto alla prima ralla 13 e, in particolare, al pattino 12. Preferibilmente, il terzo asse Z ? ortogonale al secondo asse Y.

Pi? precisamente, il secondo asse B di rotazione ? ortogonale al primo asse A di rotazione.

In una preferita forma di realizzazione, il secondo braccio 14 ? telescopico.

Convenientemente, il secondo braccio 14 ? dello stesso tipo del primo braccio 11 e definisce un organo telescopico del tutto simile a quest?ultimo.

Sempre secondo l?invenzione, il dispositivo manipolatore 10 include inoltre un dispositivo di presa 16 montato sul secondo braccio 14 tramite una terza ralla 17 di rotazione per ruotare attorno ad un terzo asse C di rotazione trasversale al secondo asse B di rotazione della seconda ralla 15.

In dettaglio, il dispositivo di presa 16 ? montato su di un?estremit? assiale del secondo braccio 14 in posizione distale rispetto alla seconda ralla 15.

In particolare, il terzo asse C di rotazione ? ortogonale al secondo asse B di rotazione.

Secondo la preferita forma di realizzazione qui descritta ed illustrata, il secondo asse B di rotazione coincide con, ovvero ? coassiale al, secondo asse Y longitudinale e il terzo asse C di rotazione coincide con, ovvero ? coassiale al, terzo asse Z longitudinale.

Alla luce di quanto sopra descritto, il terzo asse C di rotazione e il terzo asse Z longitudinale sono configurati per ruotare attorno al secondo asse B di rotazione (e quindi al secondo asse Y longitudinale) per mezzo della seconda ralla 15 e su un piano di rotazione parallelo al piano su cui giace il primo asse X longitudinale e al piano su cui giace il primo asse A di rotazione.

Inoltre, il secondo asse B di rotazione e il secondo asse Y longitudinale sono configurati per ruotare attorno al primo asse A di rotazione per mezzo della prima ralla 13 e su un piano di rotazione perpendicolare al suddetto piano di rotazione del terzo asse C di rotazione e del terzo asse Z longitudinale.

Grazie alla configurazione sopra descritta, ? possibile dunque ottenere un manipolatore industriale 1 in cui le caratteristiche tipiche dei manipolatori a coordinate cartesiane siano combinate alle caratteristiche tipiche dei robot a sei assi, con l?ulteriore vantaggio dei bracci 11, 14 telescopici.

In tal modo, viene migliorata l?adattabilit? del manipolatore 1 alle differenti esigenze operative in seno alla linea di produzione e vengono superati in modo efficace eventuali vincoli di spazio che avrebbero precluso l?attivit? di un robot a sei assi o di un manipolatore a coordinate cartesiane. Ci? viene inoltre ottenuto mediante implementazione di un?architettura piuttosto semplice.

Preferibilmente, il movimento scorrevole del pattino 12 sulla guida di scorrimento 8, l?estensione telescopica dei bracci 11, 14 e le rotazioni delle ralle 13, 15, 17 sono comandate mediante servomotori elettrici, di tipo noto e non descritto in dettaglio, controllati mediante un?apposita unit? di controllo (anch?essa di tipo noto e non descritta in dettaglio).

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, la traversa 6 ? mobile, preferibilmente mediante un servomotore elettrico dedicato, rispetto al telaio 4 lungo un quarto asse W longitudinale (figura 2) da e verso il terreno d?appoggio 5.

Convenientemente, la traversa 6 ? accoppiata in modo mobile ai montanti 7, ad esempio per mezzo di una relativa guida di scorrimento (non illustrata) allo scopo di essere mobile rispetto ai montanti 7 lungo il quarto asse W, quest?ultimo essendo parallelo ai montanti 7 stessi, ovvero essendo ortogonale al primo asse X e al terzo asse Z.

In tal modo, ? possibile dotare il manipolatore 1 di un ulteriore grado di libert?, aumentandone ulteriormente la versatilit? e l?efficacia.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, il manipolatore 1 comprende almeno un ulteriore dispositivo manipolatore 10? (figure 1 e 2), dello stesso tipo e comprendente gli stessi componenti del suddetto dispositivo manipolatore 10, montato sulla traversa 6 tramite un ulteriore pattino (non illustrato) simile al pattino 12 e scorrevole lungo la guida di scorrimento 8, in modo tale che l?ulteriore dispositivo manipolatore 10? sia anch?esso mobile lungo il primo asse X longitudinale.

Preferibilmente, la traversa 6 comprende un?ulteriore guida di scorrimento 8? disposta distanziata dalla suddetta guida di scorrimento 8 ed estendentesi anch?essa lungo il primo asse X longitudinale. Convenientemente, l?ulteriore pattino ? scorrevole lungo l?ulteriore guida di scorrimento 8?, come mostrato nelle figure 1 e 2.

Nell?esempio descritto, l?ulteriore guida di scorrimento 8? ? disposta da parte opposta rispetto alla guida di scorrimento 8. In altre parole, l?ulteriore guida di scorrimento 8? ? disposta su una faccia inferiore della traversa 6, ovvero sulla faccia della traversa 6 affacciata, in uso, al terreno d?appoggio 5.

Secondo l?esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, il dispositivo di presa 16 comprende una serie di organi di presa 18 configurati per afferrare, trasportare e rilasciare un pneumatico 2 (o parti di esso) alla volta.

Secondo una forma di realizzazione alternativa non illustrata, il dispositivo di presa 16 potrebbe comprendere mezzi atti ad eseguire lavorazioni su pneumatici 2 o parti di essi o su altri oggetti diversi da pneumatici.

Da un esame delle caratteristiche del manipolatore 1 realizzato secondo la presente invenzione sono evidenti i vantaggi che esso consente di ottenere.

In particolare, grazie alla configurazione sopra descritta, ? possibile ottenere un manipolatore industriale in cui le caratteristiche tipiche dei manipolatori a coordinate cartesiane siano combinate alle caratteristiche tipiche dei robot a sei assi, con l?ulteriore vantaggio dei bracci 11, 14 telescopici.

Inoltre, grazie al fatto di poter montare una pluralit? di dispositivi manipolatori 10, 10? alla traversa 6 o ad altre traverse 6, come sotto specificato, ? possibile ottenere un manipolatore 1 di tipo modulare, altamente adattabile a seconda delle esigenze operative.

Risulta chiaro che al manipolatore 1 qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall?ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

In particolare, il telaio 4 potrebbe comprendere un numero di montanti 7 superiore a due e due o pi? traverse 6 aventi altrettante guide di scorrimento 8. Di conseguenza, il manipolatore 1 potrebbe comprendere un numero di dispositivi manipolatori 10, 10? superiore a due. Da ci? risulta, dunque, una modularit? del manipolatore 1, il quale pu? dunque essere adattato in maniera semplice a differenti esigenze produttive.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Manipolatore industriale (1) comprendente un telaio (4) atto ad essere poggiato su un terreno d?appoggio (5) e una traversa (6) portata dal telaio (4), estendentesi lungo un primo asse longitudinale (X) e comprendente una guida di scorrimento (8) lungo il primo asse longitudinale (X); il manipolatore industriale (1) comprendendo almeno un dispositivo manipolatore (10) includente:

- un primo braccio (11) telescopico estendentesi lungo un secondo asse longitudinale (Y) e montato sulla traversa (6) tramite un pattino (12) scorrevole sulla guida di scorrimento (8), il primo braccio (11) essendo accoppiato al pattino (12) mediante una prima ralla (13) di rotazione per ruotare attorno ad un primo asse di rotazione (A) trasversale a detto secondo asse longitudinale (Y), in modo tale che il primo braccio (11) possa ruotare, in uso, rispetto alla traversa (6);

- un secondo braccio (14) telescopico estendentesi lungo un terzo asse longitudinale (Z) e montato sul primo braccio (11) tramite una seconda ralla (15) di rotazione per ruotare attorno ad un secondo asse di rotazione (B) trasversale al primo asse di rotazione (A) della prima ralla (13); e

- un dispositivo di presa (16) montato sul secondo braccio (14) tramite una terza ralla (17) di rotazione per ruotare attorno ad un terzo asse di rotazione (C) trasversale al secondo asse di rotazione (B) della seconda ralla (15).

2. Manipolatore industriale secondo la rivendicazione 1, in cui detto terzo asse longitudinale (Z) ? ortogonale a detto secondo asse longitudinale (Y).

3. Manipolatore industriale secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il primo asse (A) di rotazione della prima ralla (13) ? ortogonale al primo asse longitudinale (X) e al secondo asse longitudinale (Y).

4. Manipolatore industriale come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il secondo asse di rotazione (B) della seconda ralla (15) ? ortogonale al primo asse di rotazione (A) della prima ralla (13).

5. Manipolatore industriale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il terzo asse di rotazione (C) della terza ralla (17) ? ortogonale al secondo asse di rotazione (B) della seconda ralla (15).

6. Manipolatore industriale come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il secondo asse di rotazione (B) coincide con il secondo asse longitudinale (Y) ed in cui il terzo asse di rotazione (C) coincide con il terzo asse longitudinale (Z).

7. Manipolatore industriale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto telaio (4) ? del tipo a portale ed ha almeno due montanti (7) atti ad essere disposti sul terreno d?appoggio (5) in posizione eretta; detta traversa (6) essendo trasversale, in particolare ortogonale, ai due montanti (7) e collegando i due montanti (7) tra loro.

8. Manipolatore industriale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la traversa (6) ? mobile, in uso, rispetto al telaio (4) lungo un quarto asse longitudinale (W) selettivamente da e verso il terreno d?appoggio (5).

9. Manipolatore industriale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, e comprendente inoltre un ulteriore detto dispositivo manipolatore (10?) montato su detta traversa (6) tramite un ulteriore pattino scorrevole lungo la guida di scorrimento (8; 8?), in modo tale che l?ulteriore dispositivo manipolatore (10?) sia mobile lungo detto primo asse longitudinale (X).

10. Manipolatore industriale secondo la rivendicazione 9, in cui la traversa (6) comprende un?ulteriore guida di scorrimento (8?) disposta distanziata da detta guida di scorrimento (8) ed estendentesi anch?essa lungo il primo asse longitudinale (X); ed in cui l?ulteriore pattino ? scorrevole lungo detta ulteriore guida di scorrimento (8?).