IT202100031052A1 - Impianto automatizzato di magazzinaggio di oggetti di forma allungata alimentabili a, da, un utilizzatore. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

IMPIANTO AUTOMATIZZATO DI MAGAZZINAGGIO DI OGGETTI DI FORMA ALLUNGATA ALIMENTABILI A, DA, UN UTILIZZATORE

Il presente trovato si riferisce ad un impianto automatizzato di magazzinaggio e di alimentazione di oggetti di forma allungata alimentabili a, da, un utilizzatore quale, ad esempio, una macchina utensile. Nell'ambito delle lavorazioni meccaniche implicanti la modellazione di forma di oggetti mediante asportazione di materiale, a mezzo di macchine utensili e a partire da semilavorati di forma elongata quali barre o tubi, ? noto impiegare magazzini di stoccaggio di semilavorati i quali sono strutturati in modo da alloggiare i semilavorati elongati in giacitura orizzontale della propria dimensione longitudinale.

Normalmente, i semilavorati pervengono all'utilizzatore sotto forma di fasci che, come tali, od allocati all'interno di idonee casse, vengono stoccati nei magazzini e, all'occorrenza prelevati dagli stessi e trasferiti alle macchine utilizzatrici, con l'ausilio di apparecchi di sollevamento, quali gru, fisse a ponte, oppure mobili su ruote, e/od anche, mediante altri mezzi di sollevamento e trasporto, quali carrelli elevatori. Questo modo di procedere implica alcuni, importanti, inconvenienti.

Infatti, la modalit? di deposito in giacitura orizzontale dei semilavorati, indifferentemente trattati, sia come unit? singole, che sotto forma di fasci collettivi, implica un'occupazione di spazio molto inefficiente in quanto lo spazio occupato in orizzontale risulta di gran lunga molto maggiore di quello occupato in verticale. Il che determina una ridotta quantit? di materiale utilmente stoccato per ogni metro quadro di superficie orizzontale a ci? destinata.

Inoltre, la movimentazione dei semilavorati, verso e dai magazzini, mediante mezzi di manipolazione di tipo generale, multiscopo, e non specializzato, implica una gestione dei materiali poco efficiente in termini di rapidit? e di adeguatezza di risposta operativa che mal si conciliano con le necessit? di approvvigionamento rapido delle macchine utensili impiegate nei moderni impianti di produzione.

Altro inconveniente ancora ? rappresentato dal fatto che, i mezzi di manipolazione di tipo noto non sono in grado di caricare i semilavorati direttamente in macchina, rendendo perci? necessario impiegare caricatori specializzati di volta in volta in relazione con il tipo di macchina servita; caricatori che, peraltro, spesso richiedono anche l?intervento di operatori umani.

Scopo del presente trovato ? pertanto quello di eliminare gli inconvenienti sopra menzionati, risolvendo il problema di fornire una metodica di magazzinaggio, manipolazione e consegna alle macchine utensili di semilavorati elongati, ed un relativo impianto attuatore di tale metodica, che si qualifichino per il fatto di prevedere una occupazione di spazio molto efficiente, con conseguente riduzione delle superfici orizzontali destinate ai magazzini; una rapida ed adeguata capacit? di risposta alle necessit? delle macchine operatrici servite; ed un'alta flessibilit? operativa in relazione con la tipologia delle macchine sopraddette e/o con la tipologia di disposizione e di orientamento delle macchine nell'ambito planimetrico di un generico reparto produttivo in cui le stesse sono allocate.

In accordo con l'invenzione, tali scopi e risultati sono raggiunti da un impianto e da una metodica come definiti nelle allegate rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato saranno resi pi? evidenti con l'aiuto della descrizione dettagliata di un esempio indicativo e non limitativo del trovato, fatta con riferimento alle figure degli uniti disegni in cui:

- la figura 1 ? una vista prospettica, tridimensionale, d'insieme, di un impianto conforme al trovato;

- la figura 2 ? una vista prospettica, tridimensionale, d'insieme di un magazzino dell'impianto di figura 1;

- la figura 3 ? una vista prospettica, tridimensionale di un componente del trovato rappresentato con parti asportate per meglio evidenziarne delle altre;

- la figura 4 ? una vista prospettica, tridimensionale del componente di figura 3 operativamente interconnesso con altre parti componenti dell'impianto;

- la figura 5 ? una rappresentazione, in vista prospettica, tridimensionale di un manipolatore specificamente concepito ed attrezzato per operare all'interno dell'impianto conforme al trovato;

- le figure 6a e 6b sono viste di dettaglio del manipolatore di cui alla figura 5;

- la figura 7 ? una vista prospettica, tridimensionale, d'insieme dei componenti delle figure 3 e 5, rappresentati in un loro caratteristico stato operativo;

- la figura 8 ? una vista in scala di ingrandimento di alcuni particolari di figura 7;

- le figure 9a e 9b sono viste prospettiche, tridimensionali, illustrative di una transizione di stato operativo dell'impianto conforme al trovato;

- le figure 10 e 11 sono viste prospettiche, tridimensionali, illustrative di alcune fasi operative dell'impianto;

- le figure 12 e 13 sono viste laterali dell'impianto, illustrative di un ulteriore componente dell'impianto rappresentato in due consecutivi propri stati operativi; - la figura 14 ? una vista prospettica, assonometrica, tridimensionale del componente di cui alle figure 12 e 13, rappresentato con parti asportate per meglio evidenziarne alcune particolari caratteristiche proprie;

- la figura 15 ? una vista in pianta dall'alto dell'impianto secondo il trovato, rappresentativa di uno stato operativo del componente di figura 14.

Con riferimento alle figure degli uniti disegni, in Figura 1 con (1) ? globalmente individuato un impianto automatizzato di magazzinaggio di oggetti di forma allungata, quali semilavorati in barre o tubi, destinati, in particolare, all?alimentazione di un utilizzatore rappresentato ad esempio da una macchina (2) operatrice, utensile, tipo tornio.

L?impianto (1) essenzialmente comprende un magazzino (5) in cui sono ordinatamente allocate una pluralit? di casse (3), preformate, e dotate di cavit? (4) di contenimento aventi forma essenzialmente parallelepipeda, elongata longitudinalmente e complementarmente alla lunghezza dei semilavorati da contenere.

Il magazzino (5) comprende una incastellatura (5s), modulare, formata da celle (6), di forma parallelepipeda, per accoglimento delle casse (3).

All'interno delle celle (6), le casse (3) sono orientate con la propria maggiore dimensione, (lunghezza) disposta in assetto verticale; sono ordinate secondo pile a sviluppo orizzontale; e sono disposte su due pile sostanzialmente parallele, che interessano una coppia di lati contrapposti della cella (6); e che sono distanziate tra loro da un?intermedia corsia (41).

Come pu? meglio evidenziarsi dalla Figura 2, le casse (3) adiacenti di una stessa pila orizzontale non sono poste a stretto contatto reciproco. Infatti, tra ogni coppia di casse (3) adiacenti ? presente in realt? uno spazio vuoto, intermedio, individuato con riferimento (5g), che corre per l'intera lunghezza verticale delle due casse (3) di ciascuna coppia.

L'impianto (1) comprende inoltre, come sar? pi? chiaro nel seguito, degli speciali mezzi (7) manipolatori destinati ad operare con le casse (3) e, pi? in particolare congegnati per allocare le casse (3) nelle, e dalle celle (6) dell'incastellatura (5s); e comprende anche mezzi (8) trasferitori, congegnati per: prelevare i semilavorati contenuti all'interno delle casse (3); estraendoli e prendendoli poi in carico su di s?; per renderli, infine, direttamente disponibili per l'alimentazione di una detta macchina (2) operatrice destinataria di essi.

In Figura 3 si nota, in particolare, che le casse (3) comprendono essenzialmente un corpo (9) contenitore, provvisto di almeno una base, piana, stretta e lunga, complessivamente indicata con (10), la quale ? interrotta in varie zone della propria lunghezza, laddove ? attraversata da alcune aperture (11), rettangolari, intervallate lungo la direzione longitudinale della cassa (3), direzione, che - conformemente all'orientamento di figura - ? sostanzialmente parallela ad una delle direzioni orizzontali, ivi identificata con (x).

Le aperture (11) sono preferibilmente estese fino ad interessare anche una larga parte di una coppia di contraffacciate pareti (31p,31a), laterali, della cassa (3), le quali, insieme con la base (10), concorrono a delimitare una coppia di angoli spaziali, i cui vertici sono individuati con riferimento (12).

In altre parole, la cavit? (4) di contenimento della cassa (3) presenta una forma delimitata da un contorno trilaterale a forma di "U", dotato di due vertici (12) definenti angoli spaziali retti, adiacenti alla base (10) del corpo (9) della cassa (3).

La Figura 4 evidenzia che la cassa (3) ? provvista anche di un coperchio (13); nonch? di mezzi (14) di vincolosvincolo rapido del coperchio (13) alla cassa (3), ovvero al corpo (9) contenitore della medesima.

Il coperchio (13) - la cui lunghezza ? preferibilmente tale da coprire solo parzialmente la cavit? (4) di contenimento - svolge la funzione di impedire che gli oggetti di forma allungata contenuti all'interno della cassa (3) abbiamo a cadere quando la cassa (3) venga eretta in assetto verticale e, come tale, allocata poi all'interno della struttura dell'incastellatura (5s). A tale ultimo proposito, si deduce peraltro che la struttura dell'incastellatura (5s) pu? vantaggiosamente presentare anche dei mezzi di supporto integrativi -preferibilmente dei ganci ubicati in zone sommitali delle celle (6) (non illustrati nei disegni) che permettono alla cassa (3) di essere appesa ai ganci in assetto verticale stabile, eventualmente con o senza il contributo di vincolo offerto dall?appoggio della cassa (3) al suolo. La figura 5 mostra che i mezzi (7) manipolatori comprendono un robot (7r), preferibilmente di tipo cartesiano, dotato di un effettore (15) terminale provvisto di una coppia di perni (16) per aggancio e presa delle casse (3), i quali sono innestabili rapidamente in complementari asole (17) passanti recate da una delle pareti (31p) laterali della cassa (3). I mezzi (7) manipolatori comprendono anche una piastra (32) piana, di forma trilobata, che, in corrispondenza di una coppia di lobi (32a), porta detta coppia di perni (16), di sbalzo, ciascuno lungo una direzione (x;y) sostanzialmente orizzontale; e che in corrispondenza di un terzo lobo (32b) ? supportata invece da un carro (37) corredato di un organo (33) motore della piastra (32).

L'organo (33) di supporto e motorizzazione della piastra (32) trilobata, ? motorizzato girevolmente intorno ad un proprio asse di rotazione che, nell'assetto di figura ? orizzontale e parallelo alla direzione (y).

L'organo (33) ? condotto in rotazione da un idoneo motoriduttore (50) (Figura 6a) in modo da attuare l'orientazione della piastra (32) tra gli assetti verticale ed orizzontale dei lobi (32a) afferenti ai perni (16) ovvero delle casse (3) ad essi vincolate, come evidenziato dall'osservazione comparata delle Figure 9a e 9b.

La piastra (32) trilobata ha uno spessore proprio tale da permettere alla piastra (32) stessa di inserirsi negli spazi (5g) vuoti che sono interposti, separando le casse (3), quando queste sono alloggiate all'interno delle celle (6) della incastellatura (5).

I mezzi (7) manipolatori comprendono anche un primo carro (34) di supporto dell'effettore (15), ed un montante (35) parallelepipedo, verticale, che sostiene detto primo carro (34) in guida lungo una direzione di traslazione parallela alla direzione (z) verticale.

Un secondo carro (36), mobile rispetto al suolo e secondo almeno una direzione di traslazione, parallela alla direzione (x) orizzontale, sostiene il montante (35) alla sua base concedendogli l?ulteriore grado di libert? di ruotare - mediante un?idonea ralla (52) piana, motorizzata ed interposta tra detto montante (35) ed il sottostante secondo carro (36) - girevolmente intorno ad una direzione (z) verticale.

Il carro (37), che nel seguito sar? indicato come terzo carro, porta l'organo (33) di supporto della piastra (32), essendo supportato a sua volta dal primo carro (34) con libert? di traslare lungo guide (51) di traslazione orizzontali parallele alla direzione (x).

L'effettore (15) integra anche dei mezzi di serraggio generalmente indicati con (38), i quali sono previsti per ammorsare la cassa (3) e la piastra (32) dell?effettore (15) in condizione di reciproco riscontro planare, forzato.

Detti mezzi (38) di serraggio, meglio evidenziati in Figura 8 comprendono in particolare degli attuatori (39) lineari, congegnati per azionare in trazione ed in spinta assiale, nella direzione (y), i perni (16).

Dal momento che questi ultimi sono provvisti di teste (40) che aggettano a sbalzo in direzione trasversale all'asse dei perni (16), ovvero agli attuatori (39) lineari, gli attuatori (39) medesimi sono in grado di portare la cassa (3) a diretto contatto della propria parete (31p) con la piastra (32) trilobata, nonch? a reciproco riscontro forzato tra le medesime.

Per effetto dei gradi di libert? posseduti, i mezzi (7) manipolatori sono in grado di interagire con il magazzino (5) risultando in grado di trasferirsi all'interno della incastellatura (5s) e di traslare - ad esempio lungo una delle prime corsie (41) ? percorrendola tra le pile orizzontalmente crescenti di casse (3) orientate verticalmente come mostrato in Figura 2.

Previo idoneo comando di rotazione del montante (35) intorno all'asse (z); una idonea orientazione delle piastra (32) in assetto tale da disporre i perni (16) in allineamento verticale; ed infine, previa traslazione della piastra (32) sulle guide (51); la piastra (32) viene inserita tra due casse (3) adiacenti di una medesima pila orizzontale, e messa in condizione di poter agganciare una cassa (3), traslarla in verticale per sollevarla dal suolo, ovvero per sganciarla dai mezzi di aggancio eventualmente presenti nella parte superiore della incastellatura (5s); ed infine, di trasferirla con movimento retrogrado fino ad una seconda corsia (42), esterna al magazzino (5) (Figure 9a e 9b), laddove la cassa (3) viene sottoposta ad una transizione d?assetto passando progressivamente dall?orientamento verticale a quello orizzontale.

La rotazione di 90? della piastra (32) trilobata porta quindi i perni (16) in una condizione di allineamento tale per cui la cassa (3) perviene allo stato orizzontale come mostrato in Figura 9b.

A questo punto, la cassa (3), (preventivamente liberata del coperchio (13) attraverso una fase intermedia corrispondente alla condizione di Figura 4), ? pronta per essere trasferita all?utilizzatore.

Per tale scopo l'impianto (1) prevede, accanto a ciascuna macchina (2) operatrice destinataria dei prodotti contenuti nelle casse (3), la presenza dei citati mezzi (8) trasferitori che, in particolare, comprendono (Figura 10) una doppia serie di supporti (43) mobili e di supporti (44) fissi reciprocamente alternati.

Pi? in particolare, i supporti (44) fissi (Figura 14) sono intervallati tra loro secondo la direzione longitudinale della cassa (3) (parallela alla direzione (x) orizzontale) in modo tale da potersi allocare in corrispondenza delle aperture (11) della base (10) e delle pareti (31p,31a) della cassa (3).

I supporti (43) mobili, invece, sono allocati in corrispondenza di partizioni chiuse della base (10) della cassa (3) e delle relative pareti (31p,31a), bilaterali alla base (10); nonch? preferibilmente in corrispondenza di sedi (60) scanalate ricavate sulle facce esterne della base (10) e delle pareti (31p,31a).

Detti supporti (43) comprendono in particolare dei bracci (53) di forma parallelepipeda, articolati ad una struttura fissa.

Una estremit? dei bracci (53) ? vincolata ad un attuatore (54) lineare, cosicch? a seguito degli stati operativi di quest'ultimo, ovvero dello stato esteso o ritratto di un suo stelo (55), il rispettivo braccio (53) (che all?estremit? opposta ? incernierato alla struttura fissa) pu? assumere un assetto orizzontale come mostrato in Figura 12, ovvero un assetto obliquo, come mostrato in Figura 13.

Per effetto della funzione svolta da tali particolari supporti (43,44), quando il robot (7r) perviene con la cassa (3) disposta in orizzontale in prossimit? della macchina (2) utensile - come mostrato nelle Figure 10 e 11 ? il robot (7r) ? in condizione di poter rilasciare la cassa (3) in detto assetto orizzontale al di sopra dei bracci (53) dei supporti (43) mobili che sono corrispondentemente orientati per riceverla, come illustrato nella Figura 12.

A questo punto, imprimendo un comando di rientro agli steli (55) degli attuatori (54), la cassa (3) ? portata progressivamente a ruotare angolarmente intorno alla propria direzione longitudinale come mostrato in Figura 13.

Durante questa transizione i semilavorati elongati contenuti nella cassa (3) vengono presi in carico dai bracci (56) fissi dei supporti (44) fissi fuoriuscendo dalla cassa (3)

La cassa (3), frattanto liberata dal peso del suo primitivo contenuto, pu? essere quindi fatta scivolare sui bracci (53), obliqui, dei supporti (43) mobili ed estratta infine dal manipolatore (7r) che, arretrando, si allontana dai supporti (43 e 44).

I semilavorati elongati, nel frattempo sostenuti dai supporti (44) fissi, in posizioni rigorosamente determinate dapprima dai vertici (12) della cassa (3) e poi dalla forma stessa dei supporti (44) fissi, vengono poi presi dalle loro posizioni specifiche ed alimentati verso la macchina (2) utensile in modo convenzionale. La sequenza di fasi sopra descritta si riferisce ad un esempio di alimentazione di materiali dal magazzino alla macchina utensile; ci?, tuttavia non deve essere inteso in senso limitativo, poich? ? evidente che mediante inversione di tutte le fasi operative l?alimentazione pu? riguardare anche dei semilavorati o dei prodotti finiti che dalla macchina utensile pervengono al magazzino di stoccaggio con una sequenza di movimento corrispondentemente invertita.

Il trovato raggiunge pienamente gli scopi precedentemente enunciati e si qualifica anche per prevedere l?ulteriore importante vantaggio di una gestione completamente meccanizzata ed automatizzata delle proprie funzionalit? che permette significative riduzioni dei tempi di approvvigionamento e magazzinaggio dei materiali e significative economie di gestione delle macchine operatici di interi reparti produttivi.

Claims (15)

RIVENDICAZIONI

1. Impianto automatizzato di magazzinaggio di oggetti di forma allungata alimentabili a, o da, un utilizzatore (2); caratterizzato dal fatto di comprendere

- una pluralit? di casse (3), preformate, dotate di cavit? (4) di contenimento elongate complementarmente alla lunghezza di detti oggetti;

- una incastellatura (5s), provvista di celle (6) congegnate per accoglimento delle casse (3) orientate in assetto sostanzialmente verticale della dimensione longitudinale di detti oggetti ;e

- mezzi (7) manipolatori, congegnati per allocare le casse (3) nelle e dalle dette celle (6) dell'incastellatura (5s).

2. Impianto, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (8) trasferitori, interagenti tra detta incastellatura (5s) e detto utilizzatore (2) per prelevare detti oggetti, estraendoli dalle casse (3), e trasferirli a detto utilizzatore, o viceversa.

3. Impianto, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette casse (3) comprendono un corpo (9) contenitore, provvisto di almeno una base (10), la quale ? dotata di aperture (11), intervallate lungo una direzione (x) longitudinale della cassa (3).

4. Impianto, secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta cassa (3) ? provvista di un coperchio (13) e di mezzi (14) di vincolo-svincolo rapido del coperchio (13) alla cassa (3).

5. Impianto, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta incastellatura (5s) comprende mezzi di supporto congegnati per sostenere in sospensione, almeno parziale, dette casse (3) all'interno delle celle (6).

6. Impianto, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (7) manipolatori comprendono - un effettore (15) provvisto di una coppia di perni (16) di aggancio e presa, i quali sono innestabili in complementari asole (17) passanti recate da una parete (31p) laterale della cassa (3);

- una piastra (32) portante detta coppia di perni (16), di sbalzo, in direzione (x;y) sostanzialmente orizzontale; ed

- un organo (33) di supporto e motorizzazione di detta piastra (32), il quale ? girevole intorno ad un asse di rotazione (x;y) orizzontale, per variare corrispondentemente l'orientazione di reciproco allineamento di detti perni (16) della piastra (32).

7. Impianto, secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (7) manipolatori comprendono - un primo carro (34) di supporto di detto effettore (15), ed

- un montante (35), verticale, che sostiene detto primo carro (34) in guida di traslazione lungo una direzione (z) verticale.

8. Impianto, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (7) manipolatori comprendono - almeno un secondo carro (36), il quale sostiene detto montante (35) ed ? mobile almeno lungo una direzione orizzontale (x;y) ortogonale a detto montante (35).

9. Impianto, secondo una delle rivendicazioni da 5 a 8, caratterizzato dal fatto che detto montante (35) ? supportato da detto secondo carro (36) girevolmente intorno ad un asse di rotazione (z) diretto verticalmente.

10. Impianto, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di comprendere un terzo carro (37), il quale porta detto organo (33) di supporto della piastra (32), ed ? portato da detto primo carro (34) in guida di traslazione (x) orizzontale.

11. Impianto, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (38) di serraggio, per ammorsare detta cassa (3) e detta piastra (32) in condizione di reciproco riscontro forzato.

12. Impianto, secondo le rivendicazioni 6 e 11, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (38) di serraggio, comprendono attuatori (39) lineari congegnati per azionare detti perni (16) nei due sensi di una propria direzione (y) assiale, ortogonale a detta piastra (32), e dal fatto che detti perni (16) sono dotati di teste (40), che aggettano a sbalzo in direzione trasversale a detti attuatori (39) lineari, e che sono congegnate per associarsi a riscontro con detta parete (31p) in attraversamento di relative asole (17) in due condizioni alternative rispettivamente di vincolo con, e di svincolo da, detta cassa (3).

13. Impianto, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta incastellatura (5s) ? provvista di prime corsie (41) disposte tra pile orizzontali di casse (3) orientate verticalmente; lungo dette prime corsie (41) i detti mezzi (7) manipolatori essendo mobili in traslazione secondo almeno una direzione (x;y) orizzontale.

14. Impianto, secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una seconda corsia (42), esterna a dette prime corsie (41), ed in corrispondenza della quale detti mezzi (7) manipolatori impongono a dette casse (3) una transizione di stato tra stati limiti di orientamento rispettivamente verticale ed orizzontale.

15. Metodo di stoccaggio e di alimentazione di oggetti di forma allungata ad utilizzatore, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di:

- immagazzinare in celle (6) di una struttura (5s) di un magazzino (5), delle casse (3) contenenti almeno un detto oggetto di forma allungata, alloggiando dette casse (3) nelle celle (6) con orientazione sostanzialmente verticale della dimensione longitudinale di detti oggetti;

- prelevare da dette celle (6), dette casse (3) orientate verticalmente mediante mezzi (7) di manipolazione di dette casse (3);

- orientare dette casse (3) in assetto sostanzialmente orizzontale; e

- consegnare i semilavorati allungati a detto utilizzatore.