ITBS20100007A1

ITBS20100007A1 - Pinza ad espansione pneumatica

Info

Publication number: ITBS20100007A1
Application number: IT000007A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Maffeis
Original assignee: Gimatic Spa
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2011-07-23

Description

D E S C R I Z I O N E

del BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE

avente per titolo:

“PINZA AD ESPANSIONE PNEUMATICA”

Campo dell’Invenzione

La presente invenzione riguarda in generale ad un attrezzo per la presa e movimentazione di pezzi, oggetti o contenitori, e si riferisce in particolare una pinza di presa ad espansione ad azionamento pneumatico.

Stato della Tecnica

Tra gli attrezzi per prendere e manipolare pezzi od oggetti vari nel corso dei loro processi di produzione e/o assemblaggio e/o utilizzazione, già sono note pinze ad espansione ad azionamento pneumatico configurate per impegnare in una cavità o foro del pezzo od oggetto da afferrare. In un modo di realizzazione, tali pinze comprendono un elemento di presa sostanzialmente tubolare a semplice o a doppia parete, in un materiale elastomerico, quale silicone, associato e connesso ad un corpo di supporto così da definire una camera chiusa ad entrambe le sue estremità. L’elemento di presa è normalmente in una posizione contratta; come tale può essere inserito nella cavità o foro del pezzo da prendere, dopo di che viene gonfiato insufflando aria in pressione nella sua camera, attraverso un canale previsto nel corpo di supporto, fino ad espanderlo e a far presa nel pezzo.

Simili pinze ad espansione hanno comunque degli inconvenienti che i tecnici del settore ben conoscono. Infatti, esse devono operare ad una pressione relativamente bassa, comunque rapportata allo spessore delle pareti dell’elemento di presa gonfiabile. In effetti, la pressione di esercizio non può andare oltre certi valori e se non è limitata nel suo valore massimo, un azionamento della pinza in mancanza del pezzo, o se inserita in una cavità o foro troppo grande, può causare lo scoppio dell’elemento di presa, dunque l’inutilizzo dell’attrezzo. Così, per evitare questa eventualità ogni pinza ad espansione deve anche essere dotata di un regolatore di pressione rivolto ha limitare l’espansione dell’elemento di presa, cosa che implica un costo aggiuntivo e che contribuisce ad incrementare ulteriormente il peso dell’attrezzo, già di per sé consistente avendo un corpo di supporto pieno e pesante.

Nel tentativo di ovviare a tali inconvenienti sono state anche proposte pinze ad espansione con un elemento di presa gonfiabile, avente una parete di spessore maggiorato, configurato a guisa di bicchiere con il suo orlo attaccato a un corpo di supporto per definire una camera di gonfiaggio, che anche in questo caso è chiusa. Tuttavia, dato il maggior spessore dell’elemento di presa espansibile, l’uso della pinza richiede l’alimentazione di un fluido pneumatico con una pressione di azionamento relativamente alta e non si può escludere anche in questo caso che in talune condizioni l’elemento gonfiabile possa ancora scoppiare se la pressione di gonfiaggio non viene ad essere limitata nel suo valore massimo.

Scopi e Sommario dell’Invenzione

Uno scopo della presente invenzione è di ovviare effettivamente ai succitati inconvenienti della tecnica nota e di proporre corrispondentemente una pinza ad espansione ad azionamento pneumatico con un elemento di presa espansibile non suscettibile di scoppiare qualunque sia il suo spessore, il valore della pressione di gonfiaggio e il suo grado di espansione, per di più senza dover ricorrere a regolatori/ limitatori di pressione aggiuntivi.

Un altro scopo dell’invenzione è di proporre una pinza ad espansione ad azionamento pneumatico nella quale, come elemento di presa espansibile, possono essere utilizzati elementi di varia conformazione.

Tali scopi sono raggiunti con una pinza ad espansione, secondo il preambolo della rivendicazione 1 e in cui ogni elemento di presa è disposto e trattenuto in una direzione assiale tra due piani anulari di appoggio definiti dal corpo di supporto, delimita una camera anulare atta a ricevere un flusso d’aria compressa per l’espansione ed aperta verso almeno uno di detti piani anulari di appoggio, ed è libero di espandersi radialmente in una misura massima corrispondente all’ampiezza radiale di detti piani anulari oltre la quale detta camera si apre verso l’esterno dando sfogo all’aria di espansione.

Pertanto e vantaggiosamente è possibile limitare l’espansione massima dell’elemento di presa affinché non abbia a raggiungere una condizione di rottura o scoppio non appena l’espansione del o di ciascun elemento di presa raggiunge un massimo ammissibile ai fini della sua integrità.

Breve Descrizione dei Disegni

Maggiori dettagli dell’invenzione risulteranno peraltro evidenti dal prosieguo della descrizione fatta con riferimento agli allegati disegni indicativi e non limitativi, nei quali:

la Fig 1 mostra una vista esplosa di un modo di esecuzione della pinza ad espansione di presa secondo l’invenzione;

la Fig. 2 mostra una vista prospettica della pinza ad espansione assemblata, in posizione contratta;

le Figg. 3 e 4 mostrano una sezione longitudinale della pinza ad espansione con l’elemento di presa in posizione contratta e in posizione espansa, rispettivamente;

la Fig. 5 mostra una vista esplosa di pinza ad espansione analoga a quella in Fig.1 ma con una coppia di elementi di presa;

la Fig. 6 mostra una vista prospettica della pinza ad espansione della Fig. 5 quando assemblata e in posizione contratta;

le Figg. 7 e 8 mostrano una sezione longitudinale della pinza ad espansione in Fig. 6 con l’elemento di presa in posizione contratta e in posizione espansa, rispettivamente;

la Fig. 9 mostra una vista esplosa di un altro modo di esecuzione della pinza ad espansione di presa secondo l’invenzione;

la Fig. 10 mostra una vista prospettica della pinza ad espansione della Fig. 9 quando assemblata e in posizione contratta;

le Figg. 11 e 12 mostrano una sezione longitudinale della pinza ad espansione in Fig. 10 con l’elemento di presa in posizione contratta e in posizione espansa, rispettivamente;

la Fig. 13 mostra una vista esplosa di un ulteriore modo di esecuzione della pinza ad espansione di presa secondo l’invenzione; la Fig. 14 mostra una vista prospettica della pinza ad espansione della Fig. 13 quando assemblata e in posizione contratta; e

le Figg. 15 e 16 mostrano una sezione longitudinale della pinza ad espansione in Fig. 13 con l’elemento di presa in posizione contratta e in posizione espansa, rispettivamente;

Descrizione Dettagliata dell’Invenzione

In detti disegni le parti uguali od equivalenti sono indicate con gli stessi od analoghi riferimenti numerici.

Come rappresentato, la pinza ad espansione qui proposta ed indicata globalmente con 10 comprende essenzialmente un corpo di supporto rigido 11 e un elemento di presa espansibile 12 associato a detto corpo coassialmente.

Nel modo di realizzazione mostrato nelle Figg. 1-4, il corpo di supporto 11 è sostanzialmente cilindrico con un diametro esterno che può essere scelto a volontà. Di preferenza esso è in un sol pezzo senza tuttavia escludere che possa essere costituito da più elementi convenientemente assemblati.

Detto corpo 11 presenta, in direzione assiale, ad una sua estremità, un codolo 13 eventualmente filettato per un suo collegamento ad un sistema di manipolazione -non rappresentato- con l’interposizione di una rondella 14 e, alla sua estremità opposta, benché non necessariamente, un puntale 15.

Nella sua parte intermedia, il corpo di supporto 11 ha un collo 16 di diametro ridotto, che risulta tra due porzioni parallele 11’, 11’ del corpo stesso con le quali definisce una gola 17 delimitata in senso assiale da due piani anulari 18, 19, opposti uno all’altro. Inoltre nel corpo di supporto, a partire dal codolo di estremità 14 è ricavato un foro assiale 20 che si estende fino a comunicare con uno o più fori radiali 21 che sboccano a livello del collo intermedio 16.

L’elemento di presa espansibile 12 è disposto in detta gola 17, attorno a detto collo 16 e con le sue estremità opposte 12’ appoggiate trattenute assialmente tra i piani anulari 18, 19. Tale elemento di presa 12 è sostanzialmente tubolare, realizzato in un materiale elastico, quale gomma, poliuretano, silicone o simile. Di preferenza, esso è originariamente configurato con una bombatura a botte a guisa di invito per una sua espansione verso l’esterno e in modo da definire internamente una camera anulare 22 aperta verso il collo intermedio 16 a livello del o dei fori radiali 21 e verso almeno uno, o meglio entrambi i piani anulari di appoggio. La sua superficie esterna può essere continua ed uniforme oppure può essere sagomata, solcata o ondulata. Da notare, comunque, che l’elemento di presa espansibile 12 viene associato al corpo di supporto 11 con una certa precarica elastica e in modo che le sue estremità o facce opposte 12’ abbiano ad appoggiarsi strettamente e a tenuta ai piani anulari 18, 19.

L’elemento di presa 12 rimane tuttavia espansibile pneumaticamente in direzione radiale tra una posizione inattiva (Fig. 3) e una posizione attiva (Fig. 4). In posizione inattiva l’elemento di presa 12 si trova in una condizione contratta e defilato entro la sagoma d’ingombro del corpo di supporto; in posizione attiva esso è in una condizione espansa e sporgente radialmente da detto corpo. La posizione inattiva, cioè contratta, è definita dall’elasticità propria dell’elemento di presa 12; la posizione attiva è determinata da una mandata di un fluido in pressione, tipicamente aria, nella camera 22 all’interno dell’elemento di presa attraverso i fori assiale e radiale 20, 21 ricavati nel corpo di supporto 11.

Evidentemente, quando l’elemento di presa 12 è contratto, la pinza può essere inserita nella cavità del pezzo od oggetto da manipolare di volta in volta. Poi, alimentando un fluido in pressione alla camera 22 l’elemento di presa 12 viene espanso fino sporgere radialmente dal corpo ed impegnarsi strettamente nella cavità o foro del pezzo od oggetto da afferrare.

Nell’insieme, l’espansione dell’elemento di presa è tuttavia limitata dall’ampiezza radiale dei piani anulari 18, 19 definiti corpo di supporto 11 ai quali si appoggiano le estremità dell’elemento di presa.

Pertanto, finché l’elemento di presa 12, anche nella sua condizione di espansione, si mantiene con le sue estremità 12’ contenute tra, e a contatto con, i piani anulari di appoggio 18, 19, la pinza è utilizzabile correttamente. Infatti non appena si alimenta aria in pressione alla sua camera 22, l’elemento di presa 12 viene attivato, espandendosi fino impegnare nella cavità o foro del pezzo od oggetto interessato. Poi, cessando la mandata di aria, l’elemento di presa 12 ritorna nella sua posizione inattiva per sua propria elasticità, rilasciando il pezzo od oggetto.

Diversamente, se la pressione nella camera 22 supera un certo valore e l’elemento di presa 12 viene ad essere espanso oltre un certo limite ammissibile, magari per mancanza del pezzo od oggetto da afferrare o quando si trova inserito in una cavità o foro più grande rispetto al campo di azione previsto, la pinza si disattiva automaticamente. Allora, infatti, le estremità 12’ dell’elemento di presa 12 possono andare radialmente al di fuori dei piani anulari di appoggio 18, 19, causando così almeno una parziale apertura della camera 22 verso l’esterno e dando sfogo all’aria contenutavi. Pertanto, l’elemento di presa non si espanderà oltre misura e non raggiungerà mai una condizione di scoppio anche se dovesse continuare la mandata di aria in pressione.

La pinza espansibile 10 mostrata nelle Figg. 5–8 è del tutto analoga a quella descritta in precedenza, con la differenza che il suo corpo di supporto 11a ha due colli 16, 16a a due diversi livelli e due gole 17, 17a in corrispondenza a detti colli, e che in ognuna di dette gole è alloggiato un elemento di presa espansibile 12, 12a, rispettivamente.

Questi elementi di presa sono configurati ed operanti allo stesso modo descritto il relazione alla pinza delle Figg. 1-4, entrambi con la possibilità di assumere una posizione contratta (Fig. 7) e una posizione espansa (Fig. 8) nonché di sfiatare se e quando la loro espansione viene a superare un limite ammissibile.

Anche nel modo di realizzazione mostrato nelle Figg. 9–12, la pinza ad espansione 10 mantiene le stesse caratteristiche funzionali e di sicurezza delle pinze sopra descritte. Pure in questo caso, il corpo di supporto 11b ha un collo 16 circondato da una gola 17 e l’elemento di presa espansibile è alloggiato in detta gola 17. Tuttavia, differentemente da quanto sopra descritto, l’elemento di presa espansibile è qui costituito da una guarnizione anulare 12b, torica del tipo O-ring oppure a labbri, (ancorché questa non sia rappresentata), sempre e comunque in grado di passare da una posizione inattiva nella quale si trova contratta (Fig. 11) ad una posizione attiva nella quale si trova espansa radialmente (Fig. 12) a seguito di una mandata di aria in pressione a livello di detta gola attraverso i fori assiale 20 e radiali 21 ricavati nel corpo di supporto. Se si espande eccessivamente, la guarnizione 12b va oltre i piani di appoggio 18, 19 aprendo uno sfogo dell’aria di espansione verso l’esterno a salvaguardia dell’integrità dell’elemento di presa.

Infine, nel modo di esecuzione mostrato nelle Figg. 13–16 il corpo di supporto 11c della pinza ad espansione 10 si presenta con più colli 16c ed altrettante, corrispondenti gole 17c a diversi livelli, ed in ognuna di dette gole è alloggiata una guarnizione anulare a labbri 12c avente perifericamente delle sporgenze o ondulazioni 112. Anche in questa realizzazione, ogni elemento di presa, costituito da ciascuna delle guarnizioni 12c, si comporta allo stesso modo come l’elemento di presa 12b della pinza di cui alle Figg. 9-12, nel senso che se si espande eccessivamente, la guarnizione 12b va oltre i piani di appoggio 18, 19 aprendo uno sfogo dell’aria di espansione verso l’esterno affinché l’elemento di presa non abbia a rompersi.

Claims

“PINZA AD ESPANSIONE PNEUMATICA” R I V E N D I C A Z I O N I 1. Pinza ad espansione ad azionamento pneumatico, comprendente un corpo di supporto rigido (11) ed almeno un elemento di presa in un materiale elastomerico coassialmente associato con detto corpo, dove l’elemento di presa è espansibile pneumaticamente in direzione radiale tra una posizione inattiva, nella quale è in un condizione contratta, ed una posizione attiva, nella quale è in una condizione espansa e sporgente radialmente da detto corpo, caratterizzata in ciò che ogni elemento di presa (12, 12a, 12b, 12c): è disposto e trattenuto in una direzione assiale tra due piani anulari di appoggio (18, 19) definiti dal corpo di supporto (11), delimita una camera anulare (22) atta a ricevere un flusso d’aria compressa per l’espansione ed aperta verso almeno uno di detti piani anulari di appoggio (18, 19), ed è libero di espandersi radialmente in una misura massima corrispondente all’ampiezza radiale di detti piani anulari oltre la quale detta camera (22) si apre verso l’esterno dando sfogo all’aria di espansione.
2. Pinza ad espansione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata in ciò che il corpo di supporto ha almeno una parte sostanzialmente cilindrica ed i due piani anulari (18, 19) di appoggio per ciascun elemento di presa (12, 12a, 12b, 12c) costituiscono i lati radiali paralleli di una gola (17) ricavata in detto corpo a livello di un collo intermedio (16), in ciò che la camera anulare (22) delimitata dall’elemento di presa è aperta anche verso detto collo (16), e in ciò che in detto corpo sono previsti dei fori (20, 21) per portare l’aria compressa in detta camera anulare (22) per l’espansione dell’elemento di presa.
3. Pinza ad espansione secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato in ciò che ogni elemento di presa (12, 12a, 12b, 12c) è associato al corpo di supporto con una precarica elastica e che le sue estremità o facce assiali (12’) appoggiano strettamente e a tenuta contro i rispettivi piani anulari assiali (18, 19).
4. Pinza ad espansione secondo le rivendicazioni 1 o 2 e 3, caratterizzata in ciò che l’elemento di presa (12) è di forma sostanzialmente tubolare, in gomma, poliuretano, silicone o simile, ha una parete bombata per un invito ad una sua espansione solo verso l’esterno ed una superficie esterna liscia o solcata.
5. Pinza ad espansione secondo le rivendicazioni 1 o 2 e 3, caratterizzata in ciò che l’elemento di presa è costituito da una guarnizione torica (12b) del tipo O-ring.
6. Pinza ad espansione secondo le rivendicazioni 1 o 2 e 3, caratterizzata in ciò che l’elemento di presa è costituito da una guarnizione anulare a labbri, piatta (12c).
7. Pinza ad espansione secondo la rivendicazione 6, in cui detta guarnizione anulare (12c) ha delle sporgenze od ondulazioni periferiche esterne (112).
8. Pinza ad espansione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata da un singolo elemento di presa espansibile.
9. Pinza ad espansione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7, caratterizzata da due o più elementi di presa espansibili ordinati parallelamente lungo il corpo di supporto.
10. Pinza ad espansione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata in ciò che il corpo di supporto è costituito da uno o più componenti e presenta un codolo ad una sua estremità, di preferenza filettato, ed eventuale puntale all’estremità opposta.