ITBS20110173A1 - Cambia utensile rapido per robot e manipolatori in genere - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

“CAMBIA UTENSILE RAPIDO PER ROBOT E

MANIPOLATORI IN GENEREâ€

Campo di Applicazione

La presente invenzione attiene al settore delle attrezzature, quali robot, manipolatori e simili per lavorazioni, movimentazioni e assemblaggi automatici di pezzi od oggetti, e si riferisce in particolare a un dispositivo cambia utensile rapido da applicarsi a tali attrezzature.

Stato della tecnica

Già sono noti dispositivi cambia utensile per l’impiego nel settore succitato, che comprendono usualmente un corpo di base da fissare all’attrezzatura di manipolazione interessata e un corpo frontale da accoppiare ed agganciare al corpo di base e destinato a portare un utensile o un attrezzo di lavoro, in genere ad azionamento pneumatico oppure elettrico. Il corpo di base à ̈ e rimane fissato all’attrezzatura, mentre il corpo frontale à ̈ rimovibile e intercambiabile con un analogo corpo frontale recante un altro utensile o attrezzo volta a volta desiderato.

Inoltre, detti dispositivi sono concepiti, oltre che per un aggancio e bloccaggio meccanico del corpo frontale al corpo di base, anche per una connessione pneumatica tra una sorgente di alimentazione di un fluido di lavoro, tipicamente aria in pressione, all’utensile o attrezzo da comandare ed eventualmente, ove richiesto, una connessione elettrica.

Per questo detti dispositivi sono pure dotati di valvole per controllare i flussi d’aria e, ove richiesto, di un connettore elettrico. Per quanto concerne bloccaggio e sbloccaggio tra corpo di base, fisso, e corpo frontale, rimovibile, quando sono accostati uno all’altro, in taluni dispositivi conosciuti si realizzano a mezzo di un sistema a vite azionabile mediante una chiave manuale. In altri dispositivi noti bloccaggio e sbloccaggio si realizzano mediante mezzi posti tra corpo di base e corpo frontale che si impegnano reciprocamente attraverso una rotazione parziale del corpo frontale rispetto al corpo di base. In ogni caso si tratta di sistemi di bloccaggio e sbloccaggio relativamente complessi nonché impegnativi e poco pratici da attuare.

Obiettivi e Sommario dell’Invenzione

Un obiettivo della presente invenzione à ̈ di mettere a disposizione un dispositivo cambia utensile del tipo e per l’impiego succitati dotato però di un innovativo sistema di accoppiamento e bloccaggio tra corpo di base e corpo frontale, tale da semplificarne la realizzazione e facilitarne l’attivazione ed altamente affidabile.

Un altro obiettivo dell’invenzione à ̈ di proporre un dispositivo cambia utensile perfezionato, ad azionamento rapido, che consenta la rimozione di un utensile o attrezzo per una sua sostituzione con un altro attraverso la semplice applicazione di una spinta al sistema di bloccaggio e che può essere dotato sia di connessioni pneumatiche sia di connessione elettrica secondo richiesta.

Tali obiettivi sono raggiunti con un dispositivo cambia utensile rapido secondo il preambolo della rivendicazione 1 e in cui i mezzi di aggancio e bloccaggio sono costituiti da elementi orientati ortogonalmente tra loro e destinati a intercettarsi ed interferire reciprocamente quando il corpo di base e il corpo frontale sono accostati uno all’altro faccia a faccia.

Secondo l’invenzione, i mezzi di aggancio e bloccaggio comprendono almeno un chiavistello di blocco/sblocco montato e spostabile longitudinalmente in una rispettiva sede trasversale ricavata in un primo dei due corpi di base e frontale e almeno una coppia di pioli di aggancio fissi all’altro di detti corpi, alloggianti in sedi ricavate nel primo di detti corpi e rivolti perpendicolarmente verso tale chiavistello di blocco/sblocco per interferire con esso e mantenere i due corpi di base e frontale bloccati uno all’altro.

Più vantaggiosamente, però, i mezzi di aggancio e bloccaggio comprendono due chiavistelli di blocco/sblocco, montati e spostabili longitudinalmente in rispettive sedi trasversali previste in uno di detti corpi di base e frontale, e due coppie di pioli di aggancio fissi all’altro di detti corpi con i pioli di ogni coppia alloggianti in sedi ricavate nel primo di detti corpi e rivolti perpendicolarmente verso un rispettivo chiavistello di blocco sblocco.

I catenaccioli, corrispondentemente le coppie di pioli, saranno disposti simmetricamente rispetto alla mezzeria del dispositivo per assicurare così un accoppiamento e un bloccaggio più sicuro ed equilibrato dei corpi di base e frontali quando sono accoppiati. Inoltre i due chiavistelli potranno allora essere collegati mediante un traversino di spinta per un loro spostamento simultaneo.

Di preferenza, il o i chiavistelli di blocco/sblocco sono associati al corpo di base e i pioli di aggancio sono fissi al corpo frontale il che consente di semplificare la struttura del corpo frontale e di poter collegare ad uno stesso corpo di base e con gli stessi chiavistelli, che rimane fisso all’attrezzatura di manipolazione, corpi frontali portanti diversi utensili o attrezzi secondo necessità.

In ogni caso, ciascun chiavistello à ̈ movibile longitudinalmente tra una posizione di blocco ed una posizione di sblocco con i pioli di aggancio ed à ̈ prevista almeno una molla di ritorno per mantenere normalmente il o i detti chiavistelli nella posizione di blocco. La posizione di sblocco può essere invece comandata manualmente o, se desiderato, a mezzo di un attuatore meccanico, pneumatico o simile.

Per poter attuare affidabilmente la sua funzione, ogni chiavistello di blocco/sblocco à ̈ dotato di un collo o rastrematura che viene a risultare lontano dai rispettivi pioli di aggancio quando il chiavistello à ̈ nella posizione di blocco e in corrispondenza ai detti pioli quando al chiavistello à ̈ nella posizione di sblocco.

D’altra parte, i pioli di ogni coppia di pioli di aggancio presentano un incavo laterale rivolto verso il rispettivo chiavistello di blocco/sblocco per intercettare e interferire ortogonalmente con esso quando i corpi di base e frontale sono accostati e il chiavistello à ̈ nella posizione di blocco.

Di preferenza, il corpo di base à ̈ composto da due piastrine sovrapposte che trattengono tra loro più valvole per la distribuzione di un fluido, quale aria in pressione. Ogni valvola à ̈ in comunicazione con un condotto di entrata del fluido proveniente da una sorgente di alimentazione ricavato in una di dette piastrine e con un condotto di uscita del fluido verso un utilizzo ricavato nel corpo frontale rimovibile.

Inoltre ogni valvola à ̈ dotata di un otturatore che chiude la valvola stessa quando il corpo di base e il corpo frontale del dispositivo sono disgiunti e che apre la valvola quando i corpi di base sono accostati e bloccati uno all’altro.

Breve Descrizione dei disegni

L’invenzione sarà comunque illustrata più in dettaglio nel prosieguo della descrizione fatta con riferimento agli allegati disegni indicativi e non limitativi, nei quali:

la Fig. 1 mostra, separati e in vista prospettica, il corpo di base, fisso, e il corpo frontale, rimovibile, del dispositivo cambia utensile; la Fig. 2 mostra una vista esplosa del solo corpo di base del dispositivo cambia utensile;

la Fig.3 mostra una vista in piano del corpo di base assemblato; la Fig. 4 mostra una sezione longitudinale del corpo di base secondo le frecce A-A in Fig.3;

la Fig.5 mostra una sezione trasversale del corpo di base secondo le frecce B-B in Fig.3;

la Fig. 6 mostra una sezione del corpo di base secondo le frecce C-C in Fig.5;

la Fig. 7 mostra una vista prospettica del solo corpo frontale separabile ripresa da una direzione diversa rispetto a quella mostrata in Fig. 1;

la Fig.8 mostra una vista in piano del corpo frontale in Fig. 7; la Fig. 9 mostra una sezione longitudinale del corpo frontale nel senso delle frecce D-D in Fig.8;

le Figg. 10 e 11 mostrano le viste da due diversi lati dei due corpi di base e frontale del dispositivo cambia utensile agganciati tra loro; la Fig. 12 mostra una sezione d’assieme del dispositivo cambia utensile secondo le frecce E-E in Fig.11;

la Fig. 13 mostra una sezione d’assieme del dispositivo cambia utensile secondo le frecce F-F in Fig.10; e

la Fig. 14 mostra una sezione d’assieme del dispositivo cambia utensile secondo le frecce G-G in Fig. 13.

Descrizione Dettagliata dell’Invenzione

Come rappresentato il dispositivo cambia utensile qui proposto comprende un corpo di base 20, un corpo frontale 40 e dei mezzi 50 di aggancio e bloccaggio faccia a faccia del corpo frontale al corpo di base. La forma geometrica del corpo di base e del corpo frontale può essere la più diversa, ma à ̈ di preferenza rettangolare.

In particolare, il corpo di base 20 à ̈ destinato ad essere e a rimanere fissato a un organo di un’attrezzatura di movimentazione quale può essere il braccio di un robot o di altro manipolatore, non rappresentato. Il corpo frontale 40 à ̈ destinato a portare un qualsiasi utensile o un attrezzo -non rappresentato- per la presa e la manipolazione di pezzi od oggetti vari e ad essere fissato al corpo di base 20 in modo separabile per una sua sostituzione con analoghi corpi frontali portanti altri rispettivi utensili o attrezzi.

Il corpo di base 20 può essere composto da una piastrina posteriore 21 e da una piastrina anteriore 22 sovrapposte e fissate da tra loro mediante viti 23. Il corpo di base 20 così composto ha una superficie posteriore 24 dotata di mezzi 25 per il suo fissaggio all’attrezzatura interessata ed una superficie anteriore 26 rivolta verso il corpo frontale 40 del dispositivo –Fig. 1. Questo corpo frontale à ̈ formato a sua volta da una piastrina avente due anse laterali di presa e presenta una superficie di base 41 destinata a combaciare con la superficie anteriore 22 del corpo di base 20 e una superficie frontale 42, quest’ultima dotata di mezzi 43 per fissarvi l’utensile o attrezzo richiesto.

Il corpo di base 20 porta almeno una valvola o, meglio, una pluralità di valvole 27 -di per sé note- per una distribuzione controllata di un fluido di comando, il più tipicamente aria in pressione, da una sorgente di alimentazione almeno verso l’utensile o attrezzo da comandare a bordo del corpo frontale 40. Nell’esempio illustrato le valvole 27 sono quattro, sono trattenute tra le due piastrine sovrapposte 21, 22 formanti il corpo di base 20 e trovano alloggio anche in sedi 44 ricavate nel corpo frontale 40, quando questo à ̈ accoppiato al corpo di base. Ogni valvola à ̈ in comunicazione, da una parte, con un rispettivo condotto di entrata dell’aria 28 ricavato, per esempio, a lato della piastrina posteriore 21 e, da un’altra parte, con un rispettivo condotto di uscita dell’aria 45 verso il comando da attuare, foro ricavato a lato del corpo frontale 40 –Fig. 12.

In particolare, poi, ogni valvola 27 ha un otturatore con uno stelo 29 che si prolunga al di là della piastrina anteriore 22 ovvero della superficie superiore 26 del corpo di base 20, e il quale, sollecitato da una rispettiva molla 30, rimane normalmente in una posizione di chiusura della rispettiva valvola, mentre arretra in una posizione di apertura di detta valvola quando viene a risultare a contatto con il fondo della rispettiva sede 44 prevista nel corpo frontale 40, allorché questo à ̈ coniugato e agganciato al corpo di base 20, così da consentire l’erogazione di aria secondo necessità.

Inoltre, dalla piastrina anteriore 22 del corpo di base 20 si elevano due spine 31 in posizione scentrata destinate a impegnare in fori 46 ricavati nella superficie di base 41 -Fig. 7- del corpo frontale 40 per un orientamento corretto di quest’ultimo rispetto al detto corpo di base 20 quando i due corpi 20, 40 del dispositivo vengono accoppiati per il bloccaggio tra loro.

Quanto ai mezzi di aggancio e bloccaggio 50 del corpo frontale 40 al corpo di base 20, essi comprendono almeno un elemento di blocco/sblocco, a guisa di chiavistello 51, di preferenza associato trasversalmente al corpo di base 20, parallelamente alle superfici posteriore e anteriore 24, 26, ed almeno una coppia di elementi di aggancio nella forma di pioli 52, che sono applicati alla ed emergenti dalla superficie di base 41 del corpo frontale 40.

Vantaggiosamente, e come mostrato nei disegni, a bordo del corpo di base 20 sono montati, in posizioni simmetriche rispetto alla mezzeria di detto corpo, due chiavistelli di blocco/sblocco 51 paralleli, alloggiati e movibili longitudinalmente in rispettive sedi 53 ricavate di preferenza nella piastrina anteriore 22, e a bordo del corpo frontale 40 sono montate due coppie di pioli di aggancio 52, ognuna per, e in corrispondenza a, un rispettivo chiavistello 51. I pioli di aggancio 52 di ogni coppia sono destinati ad alloggiare in corrispondenti sedi 32 ricavate nella piastrina anteriore 22 del corpo di base 20 e a risultare rivolti in direzione ortogonale al detto chiavistello 51 e ad interferire con esso –Fig. 14.

Inoltre, i chiavistelli 51 hanno ciascuno almeno un’estremità sporgente da un lato del corpo di base 20 e sono movibili tra una posizione di blocco e una posizione sblocco. Per un loro spostamento simultaneo da una posizione all’altra sono collegati mediante un traversino di spinta 54 fissato alle dette estremità esterne dei chiavistelli.

In particolare, poi, la posizione di blocco dei chiavistelli 51 à ̈ assicurata e mantenuta normalmente da una o più molle di ritorno 55 poste tra il traversino di spinta 54 ed un lato ad esso prospiciente del corpo di base 20, mentre la posizione di sblocco à ̈ ottenuta agendo sul detto traversino 54 di spinta nella direzione della lunghezza dei chiavistelli 51, manualmente come nell’esempio rappresentato, o se richiesto a mezzo di un attuatore meccanico o pneumatico.

In una parte intermedia della sua lunghezza ogni chiavistello 51 ha un collo o incavo di rastrematura 56.

I pioli di ogni coppia di pioli di aggancio 52 a bordo del corpo frontale 40, corrispondentemente le sedi 32 in cui devono alloggiare, sono distanziati per risultare da lati opposti del rispettivo chiavistello 51 a bordo del corpo di base 20. Inoltre, ognuno di essi ha un incavo laterale 57 di fronte a quello dell’altro pioli, in modo cioà ̈ che gli incavi prospicienti dei due pioli appaiati siano rivolti verso tale chiavistello.

Il dispositivo cambia utensile fin qui descritto à ̈ usato fissando il corpo base 20 al braccio di un robot o di altro manipolatore, fissando un utensile o attrezzo al corpo frontale 40, collegando convenientemente tubi per la distribuzione d’aria ai condotti di entrata 28 e di uscita 44 associati alle valvole 27, ed accostando ed agganciando poi il corpo frontale 40 al corpo di base 20.

Comunque, finché il corpo frontale 40 rimane disgiunto dal corpo di base 20, le valvole 27 rimangono chiuse e i chiavistelli di blocco/sblocco 51, sollecitati dalle molle 55, restano in una posizione arretrata di blocco –Figg. 5 e 6. Partendo da questa condizione, il corpo frontale 40 portante l’utensile o attrezzo desiderato può essere agganciato al corpo di base 20, dapprima agendo sul traversino 54 così da spingere i chiavistelli 51 in una posizione avanzata di sblocco nella quale il loro collare o incavo intermedio 56 viene a risultare in corrispondenza alle sedi 32 nel corpo di base 20 ed accostando poi il corpo frontale 40 al corpo di base 20 in modo da inserire a fondo i pioli di aggancio 52 in dette sedi 32, fino a posizionare il loro incavi prospicienti 57 a livello e in coincidenza con il collo o incavo dei chiavistelli. Dal momento che il collo o incavo intermedio 56 dei chiavistelli si trova in corrispondenza ai pioli di aggancio 52 questi non trovano intoppi al loro inserimento nelle rispettive sedi 52 per cui detto corpo frontale può essere accostato strettamente al corpo di base causando allo stesso tempo l’apertura delle valvole per l’aria 27. A quel punto cessando la spinta sul traversino 54, i chiavistelli 51, sollecitati dalle molle di ritorno 55, si riportano nella posizione arretrata di sblocco, nella quale il loro collo o incavo intermedio 56 à ̈ lontano dagli incavi prospicienti 57 dei pioli di aggancio 32 e si trovano ad impegnare con una loro parte solida integra in detti incavi prospicienti così da bloccare positivamente il corpo frontale, impedendone il distacco dal corpo di base –Figg. 12-14..

Successivamente, o comunque quando necessario, il corpo frontale 40 può essere sboccato e disgiunto dal corpo di base 40 per poterlo sostituire con un altro corpo frontale portante un diverso utensile o attrezzo. Lo sbloccaggio si realizza agendo sul traversino di spinta 54 per spostare ancora i chiavistelli 51 nella posizione avanzata di sblocco nella quale il loro collo o incavo intermedio 56 à ̈ in corrispondenza ai pioli di aggancio 52 così da permettere il ritiro di questi dalle rispettive sedi 32. Con il distacco del corpo frontale le valvole ritornano automaticamente nella loro posizione di chiusura.

E’ evidente che al dispositivo cambia utensile sopra descritto potranno essere apportate modifiche di dettaglio senza comunque uscire dall’ambito dell’invenzione. Inoltre al detto dispositivo cambia utensile potrà pure essere associato un connettore elettrico composto da due moduli complementari: uno fisso al corpo di base, l’altro fisso al corpo frontale e predisposti per congiungersi quando corpo di base e corpo frontale sono accostati e bloccati tra loro.

Claims (9)

1. “CAMBIA UTENSILE RAPIDO PER ROBOT E MANIPOLATORI IN GENERE†R I V E N D I C A Z I O N I 1. Dispositivo cambia utensile rapido comprendente un corpo di base (20), un corpo frontale (40) e dei mezzi (50) di aggancio e bloccaggio meccanico tra detti corpi faccia a faccia e in forma separabile, dove il corpo di base (20) à ̈ destinato ad essere fissato a un’attrezzatura di manipolazione e il corpo frontale (40) à ̈ destinato a portare un utensile o un attrezzo di lavoro ed à ̈ rimovibile per poter essere cambiato con altro corpo frontale recante un altro utensile o attrezzo, caratterizzato in ciò che detti mezzi di aggancio e bloccaggio (50) sono costituiti da elementi (51, 52) orientati ortogonalmente tra loro e destinati a intercettarsi ed interferire reciprocamente quando il corpo di base e il corpo frontale sono accostati uno all’altro.
2. 2. Dispositivo cambia utensile rapido secondo la rivendicazione 1, caratterizzato in ciò che detti mezzi di aggancio e bloccaggio (50) comprendono almeno un chiavistello di blocco/sblocco (51) montato e spostabile longitudinalmente in una rispettiva sede trasversale (53) ricavata in un primo di detti corpi di base e frontale (20, 40) e almeno una coppia di pioli di aggancio (52) fissi all’altro di detti corpi, destinati ad alloggiare in sedi ricavate in detto primo corpo e rivolti perpendicolarmente verso detto almeno un chiavistello di blocco/sblocco (51) ed interferenti con esso per mantenere i due corpi di base e frontale bloccati uno all’altro.
3. 3. Dispositivo cambia utensile rapido secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato in ciò che detti mezzi di aggancio e bloccaggio (50) comprendono due chiavistelli di blocco/sblocco (51) montati e spostabili longitudinalmente in rispettivi sedi trasversali (53) previste in un primo di detti corpi di base e frontale (20, 40) e due coppie di pioli di aggancio (52) fissi all’altro di detti corpi, dove i pioli di ogni coppia di pioli di aggancio (52) sono destinati ad alloggiare in sedi ricavate in detto primo corpo e rivolti perpendicolarmente verso un rispettivo chiavistello di blocco sblocco (51) ed interferenti con esso per mantenere i due corpi di base e frontale bloccati uno all’altro in due posizioni simmetriche, e dove i due chiavistelli (52) sono collegati tra loro da un traversino di spinta (54) per un loro spostamento simultaneo.
4. 4. Dispositivo cambia utensile rapido secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui il o i chiavistelli di blocco/sblocco (51) sono associati al corpo di base (20) e i pioli di aggancio (52) sono fissi al corpo frontale (40), ogni chiavistello essendo movibile longitudinalmente tra una posizione di blocco ed una posizione di sblocco di detti pioli di aggancio.
5. 5. Dispositivo cambia utensile rapido secondo la rivendicazione 4, caratterizzato in ciò che comprende almeno una molla di ritorno (55) per mantenere normalmente il o i detti chiavistelli (51) nella posizione di blocco, la posizione di sblocco essendo comandata almeno manualmente.
6. 6. Dispositivo cambia utensile rapido secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato in ciò che ogni chiavistello di blocco/sblocco (51) presenta un collo o incavo intermedio di rastrematura (56) che risulta lontano dai pioli di aggancio (52) quando detto chiavistello à ̈ nella posizione di blocco e in corrispondenza ai pioli quando detto chiavistello à ̈ nella posizione di sblocco.
7. 7. Dispositivo cambia utensile rapido secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato in ciò che i pioli di ogni coppia di pioli di aggancio (52) presentano incavo laterale rivolto verso il rispettivo chiavistello di blocco/sblocco per intercettare e interferire ortogonalmente con esso quando à ̈ nella posizione di blocco.
8. 8. Dispositivo cambia utensile rapido secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato in ciò che il corpo di base (20) à ̈ composto da due piastrine sovrapposte (21, 22) che trattengono tra loro più valvole (27) per la distribuzione di un fluido, quale aria in pressione, ogni valvola essendo in comunicazione con un condotto di entrata del fluido proveniente da una sorgente di alimentazione ricavato in una di dette piastrine e con un condotto di uscita del fluido verso un utilizzo ricavato nel corpo frontale, ciascuna valvola avendo un otturatore che chiude la valvola quando il corpo di base (20) e il corpo frontale (40) del dispositivo sono disgiunti e che apre la valvola quando i corpi di base sono accostati e bloccati uno all’altro.
9. 9. Dispositivo di cambia utensile rapido secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato in ciò che il corpo di base (20) e il corpo frontale (40) sono predisposti per associarvi un connettore elettrico composto da due moduli complementari di cui uno fisso al corpo di base, l’altro fisso al corpo frontale ed entrambi predisposti per congiungersi quando corpo di base e corpo frontale sono accostati e bloccati tra loro.