ITGE970089A1

ITGE970089A1 - FLEXIBLE OBJECT TAKING DEVICE.

Info

Publication number: ITGE970089A1
Application number: IT97GE000089A
Authority: IT
Inventors: Marco Malaspina
Original assignee: Marco Malaspina; Molfino Rezia
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-01
Also published as: AU8241398A; EP1032534A1; WO1999023021A1; ES2152194T1; ATE211110T1; DE69803095D1; DE69803095T2; CN1278230A; ES2152194T3; CN1092596C; ITGE970089A0; EP1032534B1; JP2001521868A; DE1032534T1; IT1297700B1

Abstract

The device is provided with at least one gripper (12) comprising a first gripping member (13) which can adhere by contact to a face of the object to be picked up and a second gripping member (14) which can press the object gripped against the first gripping member (13) and keep it in a firmly gripped condition by acting on the opposite face of the object to be picked up, the second gripping member (14) being formed as a pincer with a first jaw (15) carrying the first gripping member and a second jaw (16) movable away from and towards the first jaw (15).

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione Description of an invention patent

Titolo: Dispositivo di presa di oggetti flessibili Title: Device for gripping flexible objects

L'invenzione consiste in un dispositivo di presa per oggetti flessibili. La modalità di presa adottata in questo dispositivo ne permette l'uso in campi dell'industria dove sia richiesta la manipolazione di oggetti flessibili: industria abbigliamento/ alimentare/ aeronautica ecc. The invention consists of a gripping device for flexible objects. The gripping method adopted in this device allows it to be used in industrial fields where the handling of flexible objects is required: clothing / food / aeronautics industry etc.

L'uso di dispositivi di presa in questi campi è limitato dalla complessità del materiale da manipolare. I dispositivi esistenti consentono la presa di pochi tipi di materiali e in condizioni favorevoli. Esistono dispositivi muniti del solo aspiratore (di grosse dimensioni) per oggetti leggeri e impermeabili all'aria, pinze a chiusura meccanica utilizzabili in ambienti di lavoro favorevoli alla presa e per materiali di basso pregio. Altri dispositivi usano la tecnica di inserzione di aghi nel materiale da prelevare, colle o tecniche più sperimentali per la raccolta dei tessuti basate sulla criogenia ed elettroadesione. The use of gripping devices in these fields is limited by the complexity of the material to be handled. Existing devices allow the gripping of a few types of materials and in favorable conditions. There are devices equipped with only the aspirator (of large dimensions) for light objects and impermeable to air, mechanical closing pliers that can be used in work environments favorable to grip and for low-quality materials. Other devices use the technique of inserting needles into the material to be collected, glues or more experimental techniques for the collection of tissues based on cryogenics and electro-adhesion.

L'invenzione presentata supera le limitazioni dei meccanismi esistenti grazie all'applicazione simultanea dell'aspirazione e della chiusura meccanica. La tecnica consente di sollevare il lembo degli oggetti con l'aspiratore senza fame intervenire il peso per la successiva immissione delle dita meccaniche che ne assicurano la presa. L'inpiego coordinato di due pinze con queste caratteristiche rende possibile la presa di oggetti di varie forme e dimensioni. Nella politica di presa la prima operazione consiste nel fissare il bordo dell'oggetto, mediante una matrice di aspirazione, ad un dito fisso su cui questa è montata. Questo tipo di approccio consente l'avvicinamento dall'alto, senza ulteriori movimenti del pezzo atti ad agevolare la presa. The presented invention overcomes the limitations of existing mechanisms thanks to the simultaneous application of suction and mechanical closure. The technique allows the flap of the objects to be lifted with the aspirator without starving the weight to intervene for the subsequent introduction of the mechanical fingers that ensure their grip. The coordinated use of two grippers with these characteristics makes it possible to grip objects of various shapes and sizes. In the gripping policy, the first operation consists in fixing the edge of the object, by means of a suction matrix, to a fixed finger on which this is mounted. This type of approach allows the approach from above, without further movements of the piece to facilitate gripping.

Sollevando una porzione minima dell'oggetto flessibile la forza dell'aspiratore è sufficiente per essere applicata ad un numero elevato di materiali flessibili presenti nell'industria. La tecnica dell'aspirazione di un solo lembo, per consentire l'introduzione di un dito mobile sotto il pezzo, elimina le limitazioni dei comuni dispositivi a sola aspirazione che devono essere molto estesi, sollevare tutto l'oggetto, con evidenti limitazione dei pesi trattabili e possono essere applicati ai soli materiali altamente impermeabili all'aria. L'operazione di aspirazione del dispositivo di presa inventato, avviene simultaneamente ad un innalzamento del dispositivo stesso che monta le pinze e che è sorretto da un braccio di un robot. La terza operazione sincronizzata con le precedenti è quella di chiusura del dito mobile su quello fisso. La chiusura del materiale tra le dita, monitorata da una fotocellula, ne permette il trasporto e la manipolazione grazie all'affidabilità della chiusura meccanica. Questa invenzione consente di trattare i pezzi raccolti con estrema delicatezza, superando i problemi che si riscontrano con l'uso di aghi, colle e morsetti che rovinano il materiale forandolo, sporcandolo piegandolo e arricciandolo. Per questa ragione l'invenzione può trovare largo utilizzo nel mondo dell'alta moda. L'invenzione è stata curata infatti per risolvere i problemi più complessi della manipolazione, dove si debba lavorare con materiali pregiati e delicati e che si trovino in posizione molto sccmode per l'operazione di presa. Ad esempio l'invenzione è stata disegnata anche per permettere la raccolta dei pezzi di tessuto tagliati per la confezione di capi d'abbigliamento che si trovano in mezzo allo sfrido, parte scartata della pezza originaria di tessuto. In casi come questi l'inserzione di un dito sotto al pezzo da prelevare è impedita dalla presenza di tessuto intorno allo stesso. Inoltre in condizioni più favorevoli rimarrebbe il problema delle pieghe che a seconda delle proprietà del materiale manipolato si formano all'atto della presa. Con il dispositivo inventato si appoggiano le due matrici di aspirazione al tessuto nei punti prestabiliti per la presa azionando il circuito a vuoto. Il tessuto aderente alla superficie dell'aspiratore è fissato a questo dalla chiusura del dito mobile previo lieve sollevamento. By lifting a minimal portion of the flexible object, the force of the vacuum cleaner is sufficient to be applied to a large number of flexible materials found in industry. The suction technique of a single flap, to allow the introduction of a mobile finger under the piece, eliminates the limitations of common suction-only devices that must be very extended, lift the whole object, with evident limitation of the treatable weights and can only be applied to highly airtight materials. The suction operation of the invented gripping device takes place simultaneously with a raising of the device itself which mounts the grippers and which is supported by an arm of a robot. The third operation synchronized with the previous ones is that of closing the mobile finger on the fixed one. The closure of the material between the fingers, monitored by a photocell, allows it to be transported and manipulated thanks to the reliability of the mechanical closure. This invention allows the collected pieces to be treated with extreme delicacy, overcoming the problems encountered with the use of needles, glues and clamps that damage the material by piercing it, dirtying it by folding and curling it. For this reason, the invention can be widely used in the world of high fashion. The invention has in fact been developed to solve the more complex problems of handling, where it is necessary to work with precious and delicate materials and which are in a very sccmode position for the gripping operation. For example, the invention has also been designed to allow the collection of the cut pieces of fabric for the manufacture of clothing items that are located in the middle of the scrap, a discarded part of the original piece of fabric. In cases like these, the insertion of a finger under the piece to be removed is prevented by the presence of tissue around it. Furthermore, in more favorable conditions, there would remain the problem of the folds which, depending on the properties of the handled material, are formed upon gripping. With the invented device, the two suction matrices are placed on the fabric at the predetermined points for gripping by activating the vacuum circuit. The fabric adhering to the surface of the aspirator is fixed to it by the closing of the mobile finger after a slight lifting.

Nell'invenzione la matrice di aspirazione è inserita nel telaio del dito fisso in un apposito alloggiamento che ne permette un'agevole sostituzione. La forma del dito fisso permette tra l'altro 1'inserimento di moduli alternativi all'aspiratore per particolari applicazioni. Questo permette sempre la cooperazione di due tecniche per la presa degli oggetti, una di supporto (come l'aspirazione) e una principale che è la chiusura meccanica fra due dita. In the invention, the suction matrix is inserted in the frame of the fixed finger in a suitable housing which allows it to be easily replaced. The shape of the fixed finger allows, among other things, the insertion of alternative modules to the aspirator for particular applications. This always allows the cooperation of two techniques for gripping objects, one of support (such as suction) and a main one which is the mechanical closure between two fingers.

Il dito mobile costituisce la biella, opportunamente modificata, di una struttura a quadrilatero articolato. Gli atri elementi sono due bilancieri che assicurano un allineamento del dito mobile con quello fisso e la manovella. La manovella è un'asta a tre cerniere e trasmette il moto dello stelo di un attuatore pneumatico. Il levismo prevede l'incemieramento della manovella a telaio per assicurare una traiettoria ad arco di cerchio, una giunto a cerniera tra l'estremità superiore della manovella e lo stelo dell'attuatore col cilindro a sua volta incernierato a telaio, e la stessa lunghezza per i bilancieri e il tratto di manovella dal telaio al dito. L'ultima condizione assicura al dito mobile un movimento puramente traslazionale che consente in fase di chiusura di distribuire la forza dell'attuatore su una superficie piana opportunamente dimensionata per ottenere una pressione sul pezzo adatta al materiale. The mobile finger constitutes the connecting rod, suitably modified, of an articulated quadrilateral structure. The other elements are two rockers that ensure alignment of the mobile finger with the fixed one and the crank. The crank is a three-hinged rod and transmits the motion of the stem of a pneumatic actuator. The lever provides for the locking of the crank to the frame to ensure an arc-like trajectory, a hinged joint between the upper end of the crank and the rod of the actuator with the cylinder in turn hinged to the frame, and the same length for the rocker arms and the crank stretch from the frame to the finger. The last condition ensures to the mobile finger a purely translational movement which allows during the closing phase to distribute the force of the actuator on a flat surface suitably sized to obtain a pressure on the piece suitable for the material.

Nella seguente descrizione dettagliata si fa riferimento ad una generale struttura per il dispositivo di presa. Questa descrizione, fornita a titolo esemplificativo non limita le possibili forme di realizzazioni che presentino la stessa architettura. In the following detailed description reference is made to a general structure for the gripping device. This description, provided by way of example, does not limit the possible embodiments that have the same architecture.

La figura 1 mostra schematicamente in vista prospettica il dispositivo di presa inventato; la figura 2 mostra schematicamente una vista in pianta del dispositivo; la figura 3 mostra schematicamente una vista in pianta del blocco pinza. Figure 1 schematically shows in perspective view the invented gripping device; Figure 2 schematically shows a plan view of the device; Figure 3 schematically shows a plan view of the gripper block.

Con riferimento alle figure con 1 si è indicato il gruppo pinza. Le pinze montate sul dispositivo sono due e fomite degli stessi elementi. Il blocco pinza che gestisce la fase di contatto e di presa del materiale ha un meccanismo mobile a quadrilatero articolato 2 con cui si genera la traiettoria del dito mobile che si inserisce sotto l'oggetto da prelevare previa aspirazione e sollevamento del dispositivo. Il dito mobile 3 viene sostenuto da due bilancieri 4 connessi al dito e al telaio indicato con 12. Il movimento è trasmesso mediante una manovella 5 connessa con tre cerniere al dito mobile, al telaio e allo stelo di un attuatore pneumatico 6. L'attuatone pneumatico, a semplice o doppio effetto a seconda delle applicazioni, è a sua volta incernierato al telaio cerne si vede in figura 3. With reference to the figures, 1 indicates the gripper unit. The clamps mounted on the device are two and supplied with the same elements. The gripper block that manages the contact and gripping phase of the material has an articulated quadrilateral movable mechanism 2 with which the trajectory of the movable finger is generated, which is inserted under the object to be withdrawn after suction and lifting of the device. The mobile finger 3 is supported by two rockers 4 connected to the finger and to the frame indicated by 12. The movement is transmitted by means of a crank 5 connected with three hinges to the mobile finger, to the frame and to the stem of a pneumatic actuator 6. The actuator pneumatic, with single or double effect depending on the applications, it is in turn hinged to the frame as shown in figure 3.

Il dito mobile è munito, nella zona di contatto con gli oggetti da raccogliere, di una piattaforma ricoperta di materiale plastico morbido e munita di molle 7. The mobile finger is equipped, in the area of contact with the objects to be collected, with a platform covered with soft plastic material and equipped with springs 7.

Il dito fisso a telaio indicato con 8 è la sede della matrice di aspirazione 9 e della fotocellula 10 per il controllo della presenza del materiale tra le dita. The fixed finger on the frame indicated with 8 is the seat of the suction matrix 9 and of the photocell 10 for checking the presence of the material between the fingers.

Al telaio 11 della pinza sono fissati mediante cerniere i due bilancieri, la manovella, 1'attuatore pneumatico e mediante viti ed incastri il dito fisso 8. La pinza montata su un carrello 11 è assemblata ad una guida lineare 12 mediante una coppia elicoidale. Nella figura 1 il dispositivo è stato fornito di due moduli, attuatore lineare - pinza, fissati ad un telaio centrale 14. La modularità degli elementi descritti permette soluzioni geometriche diverse con un numero di moduli maggiore di due con 1'aggiunta di attuatori e elementi di trasmissione. The two rocker arms, the crank, the pneumatic actuator and the fixed finger 8 are fixed to the frame 11 of the gripper by means of hinges. The gripper mounted on a carriage 11 is assembled to a linear guide 12 by means of a helical pair. In figure 1 the device has been provided with two modules, linear actuator - gripper, fixed to a central frame 14. The modularity of the elements described allows different geometric solutions with a number of modules greater than two with the addition of actuators and elements of transmission.

In figura 1 con 15 si è indicata la coppia conica per la trasmissione del moto alla madrevite degli attuatori lineari. Col 17 è rappresentato un generico servomotore elettrico connesso mediante una flangia motore 16 al telaio centrale 14. La flangia motore è disegnata per permetterne la connessione con il passacavi 18 che funziona da elemento di connessione con il braccio del robot che sostiene il dispositivo. In 19 è messa in evidenza la finestra attraverso cui passano i cavi. In Figure 1, 15 indicates the bevel torque for transmitting motion to the nut screw of the linear actuators. Col 17 shows a generic electric servomotor connected by means of a motor flange 16 to the central frame 14. The motor flange is designed to allow it to be connected to the cable gland 18 which functions as a connection element with the arm of the robot which supports the device. In 19 the window through which the cables pass is highlighted.

In 20 è schematizzata una generica connessione ad un polso di un robot. Il circuito ad aria per gli attuatori pneumatici è individuato con 21, quello a vuoto con 22 ed il filo della fotocellula con 23. Le elettrovalvole e connettori per la circuitistica ad aria e vuoto sono alloggiate sulla guida lineare per aumentare la prontezza dell'attuazione 24, 25. In 20 a generic connection to a robot wrist is shown. The air circuit for the pneumatic actuators is identified with 21, the empty one with 22 and the wire of the photocell with 23. The solenoid valves and connectors for the air and vacuum circuitry are housed on the linear guide to increase the readiness of the actuation 24 , 25.

Claims

CLAIMS 1st Device for gripping flexible objects that works with the suction of a flap of the object itself and closes it mechanically between two fingers. 2nd Device according to claim 1, characterized by the assembly of modules consisting of a linear actuator 12 and a gripper unit 1 on a frame 14, equipped with a transmission 15 for the movement of the linear actuators and a housing for servomotors 16, equipped in turn with holes for mounting a cable-passing structure 18 which conveys the cables of the air 21, the vacuum 22 and the photocell 23 towards the respective services and acts as a connecting member with the robotic arm that supports the device. 3rd Device according to claim 2 in which the box 14 equipped with bevel wheels 15 has holes on the side walls for the connection with the linear actuators and the passage of the transmission shaft and number 5 holes on the upper wall for the connection with the motor flange 16 and servomotor drive shaft passage 17. 4th Gripper unit device 1 according to claim 2, characterized by a frame 11 in which the holes and joints for the fixed finger 8, the hinges for housing the rocker arms 4, the crank 5 and the actuator 6 are obtained, from a fixed finger 8 by an articulated quadrilateral mechanism 2 and by an actuator 6 with the connection for the air circuit 21. 5th Device according to claim 4 and 2 in which the fixed finger 8 houses the suction matrix 9 and the photocell 10 connected to the respective vacuum circuits 22 and electrical 23. 6. Device according to claim 4, in which two rocker arms 4 and the crank 5 support the mobile finger 3 equipped with the platform 7 for contact with the pieces to be picked up which moves with a translational motion.