ITMI20012311A1 - Dispositivo di bloccaggio azionato elettricamente - Google Patents

Description

DESCRIZIONE PER BREVETTO DI INVENZIONE

Avente titolo:

DISPOSITIVO DI BLOCCAGGIO AZIONATO ELETTRICAMENTE

SFONDO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione concerne un dispositivo di bloccaggio a ginocchiera per pezzi da lavorare, utilizzato in particolare nel settore automobilistico per fissare parti di automobili o pannelli che devono essere assemblati .

STATO DELL'ARTE

In generale i dispositivi di bloccaggio a ginocchiera, come noto e descritto ad esempio in EP 0778107, comprendono un organo di bloccaggio, del tipo a leva, incernierato ad una testata di imperniamento e collegato, attraverso un biellismo articolato del tipo a ginocchiera, ad un organo di spinta che costituisce il prolungamento dello stelo di un pistone pneumatico; il movimento lineare prodotto dal pistone viene così trasformato in un movimento di rotazione dell'organo di bloccaggio, in modo che, passando da una posizione di apertura ad una di chiusura rispetto ad una struttura di supporto, si possa serrare un pezzo da lavorare tra l'estremità libera dell'organo di bloccaggio e la struttura di supporto stessa.

I dispositivi di bloccaggio ad azionamento pneumatico, del tipo precedentemente descritto, presentano però alcuni inconvenienti. Infatti per variare la corsa di lavoro del pistone pneumatico è necessaria la sostituzione del cilindro o comunque una manipolazione meccanica sul sistema, con conseguenti ripercussioni economicoproduttive dovute a prolungati fermi del ciclo di lavoro. Inoltre i dispositivi pneumatici non consentono un adeguato controllo del movimento in casi di emergenza, in modo da garantire la sicurezza del sistema

Al fine di ovviare a questi inconvenienti, in alternativa ad un comando di tipo pneumatico, è stato proposto per certe applicazioni anche l<!>uso di mezzi elettrici di comando costituiti da un motore elettrico, come noto e descritto ad esempio in EP 0255853 e in EP 0243599.

In particolare, il brevetto EP 0255853 concerne un dispositivo di bloccaggio a ginocchiera, nel quale il rotore di un motore elettrico è direttamente accoppiato ad una madrevite, che ruotando aziona un organo di spinta filettato, in modo da generare il movimento lineare necessario per il funzionamento di un dispositivo di bloccaggio del tipo sopra descritto.

Il brevetto EP 0243599 concerne invece un dispositivo di bloccaggio comprendente un organo di bloccaggio collegato, tramite biellismo articolato, ad una vite accoppiata a sua volta ad una madrevite in modo tale che la rotazione della madrevite stessa generi un movimento lineare della vite; la madrevite è posta in rotazione da un motore elettrico, attraverso un gruppo di riduzione del numero di giri.

La soluzione di adottare un motore elettrico consente di variare gli angoli di apertura dell'organo di bloccaggio senza richiedere interventi meccanici o manuali necessari nel caso di dispositivi azionati pneumaticamente, tramite la programmazione del software di un'unità elettronica che controlla il funzionamento del motore elettrico. Il controllo elettronico del motore permette altresì di realizzare un sistema conforme a direttive europee in tema di sicurezza, in quanto nel caso in cui l'organo di bloccaggio incontri un ostacolo, questo viene rilevato ed elettricamente è possibile generare un movimento di salvaguardia in apertura del sistema, in modo da impedire incidenti o danni a cose o a persone .

Inoltre la soluzione di adottare un motore elettrico presenta vantaggi economico-gestionali in quanto il rendimento del mezzo elettrico di comando è migliore di quello pneumatico, in virtù del minor numero di trasformazioni energetiche richieste.

L'utilizzo di un unico motore elettrico convenzionale, come nei casi dei brevetti EP 0255853 e EP 0243599 citati, comporta però problemi di ingombro, in particolare per quanto riguarda le dimensioni in larghezza del dispositivo, in quanto per garantire un funzionamento affidabile del motore e per limitarne il surriscaldamento nel caso di utilizzo per un numero elevato di azionamenti, il motore elettrico deve essere sovradimensionato rispetto al valore di coppia necessaria al funzionamento del dispositivo di bloccaggio. Perciò il dispositivo viene ad avere dimensioni che pregiudicano la possibilità di disporre affiancati più dispositivi di bloccaggio in uno spazio limitato.

Inoltre, in caso di malfunzionamento del motore e-' lettrico, è necessario fermare il ciclo di lavorazione in cui è inserito il dispositivo di bloccaggio con conseguenti ripercussioni in termini di produzione e di costi .

Un ulteriore inconveniente si presenta quando, a causa di un possibile malfunzionamento del motore elettrico, l'organo di bloccaggio rimane in posizione di chiusura, in quanto non consente la rimozione del pezzo da lavorare, o non permette una apertura di sicurezza dell'organo di bloccaggio nel caso in cui si verifichi un incidente o infortunio durante il ciclo operativo. SCOPI DELL'INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è di fornire un dispositivo di bloccaggio azionato elettricamente, che presenti ingombri limitati rispetto ai dispositivi di bloccaggio convenzionali, in modo da consentire un migliore utilizzo dello spazio disponibile per l'installazione del dispositivo di bloccaggio in impianti, ed in particolare per consentire la sistemazione di più dispositivi affiancati in spazi limitati.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di bloccaggio in grado di garantire il funzionamento di apertura e di chiusura dell'organo di bloccaggio anche in caso di malfunzionamento dei mezzi elettrici di comando, in modo da evitare fermi macchina e da consentire automaticamente manovre di sicurezza nel caso in cui ciò si renda necessario.

Altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di bloccaggio in grado di limitare le cause di surriscaldamento dei mezzi elettrici di comando in impieghi che richiedano un ripetuto ed elevato numero di azionamenti, conseguendo un prolungamento della durata del dispositivo di bloccaggio stesso.

Un ultimo scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo dì bloccaggio in grado di esercitare un'azione di frenatura del movimento dell'organo di bloccaggio, in prossimità delle posizioni di apertura e di chiusura dell'organo stesso, in modo da limitare gli effetti delle sovrasollecitazioni meccaniche dovute all'elevata massa d'inerzia dell'organo di bloccaggio.

BREVE DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

Quanto sopra può essere ottenuto tramite un dispositivo di bloccaggio del tipo comprendente un organo di bloccaggio collegato ad un mezzo elettrico di comando tramite un biellismo a ginocchiera, mobile tra un punto morto posteriore ed un punto morto anteriore, ed un organo di spinta estensibile assialmente, detto organo di spinta comprendendo una vite di manovra ed una madrevite, una delle quali è collegata in modo girevole al mezzo elettrico di comando tramite un gruppo di riduzione del numero di giri,

caratterizzato dal fatto che detto mezzo elettrico di comando comprende un primo ed un secondo motore elettrico reversibile;

e dal fatto che detti motori elettrici sono disposti parallelamente su due lati opposti dell'organo di spinta estensibile del biellismo articolato.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Queste ed ulteriori caratteristiche secondo la presente invenzione, risulteranno maggiormente dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni allegati, in cui:

Fig. 1 rappresenta una vista frontale del dispositivo di bloccaggio;

Fig. 2 rappresenta una sezione longitudinale del dispositivo, fatta secondo la linea 2-2 dì Fig. 3;

Fig. 3 rappresenta una sezione longitudinale del dispositivo, fatta secondo la linea 3-3 di Fig. 1;

Fig. 4 rappresenta un particolare di Fig. 2;

Fig. 5 rappresenta una sezione trasversale del dispositivo di bloccaggio, fatta secondo la linea 5-5 di Fig. 1.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

Le caratteristiche generali della presente invenzione verranno illustrate qui di seguito attraverso un esempio di realizzazione.

Secondo questa forma di realizzazione il dispositivo di bloccaggio 10 comprende un organo di bloccaggio 11 costituito da una leva, ad una cui estremità può essere fissato un elemento sagomato in base alle caratteristiche di forma del pezzo da lavorare, che consenta un bloccaggio preciso e sicuro; l'altra estremità dell'organo di bloccaggio è incernierata ad una testata di imperniamento 12, tramite un perno 13 di sezione quadrata, il quale perno 13 a sua volta impegna un'estremità di un biellismo articolato 14 del tipo a ginocchiera, alloggiato e guidato dalla testata di imperniamento 12 stessa. In particolare il biellismo articolato 14 comprende una manovella 15, solidale all'organo di bloccaggio 11, imperniata in 16 ad una biella 17, la quale è collegata ad un organo di spinta 18 estensibile assialmente secondo un asse longitudinale al dispositivo di bloccaggio 10.

L'organo di spinta 18 comprende a sua volta un organo intermedio di collegamento 19 alla biella 17, ottenuto tramite le forcelle 20 e un perno 21, il quale organo di collegamento 19 prevede una sede cilindrica 22 al cui interno è inserita un'estremità di un elemento tubolare 23, fissata all'organo di collegamento 19 per mezzo di una spina 24.

L'elemento tubolare 23 comprende al suo interno una madrevite 25 solidale all'elemento tubolare 23 stesso, la quale si impegna con una vite di manovra 26 collegata in modo girevole ad un mezzo elettrico di comando 27 tramite un gruppo di riduzione del numero di giri 28.

Il mezzo elettrico di comando 27 comprende un primo motore elettrico 29 ed un secondo motore elettrico 30, entrambi di tipo reversibile a corrente continua e disposti parallelamente su due lati opposti dell'organo di spinta 18 del biellismo articolato 14.

I due motori elettrici 29,30 sono comandati a ruotare nella stessa direzione e sono associati a due rispettivi riduttori epicicloidali 31,32, i quali sono collegati a due coppie di ingranaggi 33,34 disposte su due lati opposti di un ingranaggio centrale 35; in particolare la coppia di ingranaggi 33 è costituita da un primo ingranaggio 33' che trasmette la potenza in uscita dal riduttore epicicloidale 31 ad un pignone di rinvio 33'' che a sua volta trasferisce la potenza all'ingranaggio centrale 35. Tale ingranaggio centrale 35 è fissato ad un albero 36, coassiale all'ingranaggio 35, che impegna e mette in rotazione la vite di manovra 26 dell'organo di spinta 18. Analogamente la coppia di ingranaggi 34 è costituita da un primo ingranaggio 34' che trasmette la potenza in uscita dal riduttore epicicloidale 32 ad un pignone di rinvio 34'' che a sua volta trasferisce la potenza all'ingranaggio centrale 35.

I due motori elettrici 29,30 sono compresi nell'ingombro in larghezza della testata di imperniamento 12 dell'organo di bloccaggio 11, la quale testata 12 presenta in pianta una sezione rettangolare con asse maggiore che si estende in una direzione parallela all'organo di bloccaggio 11, ottenendo il vantaggio di poter installare più dispositivi di bloccaggio 10 affiancati occupando uno spazio limitato. In particolare, gli assi dei motori elettrici 29,30 sono disposti in un piano passante per l'asse longitudinale del dispositivo di bloccaggio 10, che coincide con un asse longitudinale associato all'organo di spinta 18, e formante un angolo, dell'ordine di 10°, rispetto ad un secondo piano comprendente l'asse longitudinale stesso del dispositivo di bloccaggio 10 e l'asse maggiore della sezione rettangolare della testata di imperniamento 12 dell'organo di bloccaggio 11. Tale disposizione dei motori 29,30 consente di ottenere un buon compromesso nello sfruttamento dello spazio disponibile secondo la larghezza del dispositivo 10, senza provocare un aumento degli ingombri del dispositivo 10 stesso in direzione 'dell'asse maggiore della sezione della testata di imperniamento 12.

All'organo di bloccaggio 11 è consentito un movimento di ribaltamento angolare tra una posizione di chiusura dell'organo di bloccaggio 11 stesso, per serrare un pezzo da lavorare contro una struttura di supporto, ed una posizione di apertura, in cui è possibile inserire un pezzo da lavorare o rimuovere un pezzo lavorato. Alle posizioni di chiusura e apertura dell'organo di bloccaggio 11 sono associate rispettivamente posizioni di punto morto anteriore e punto morto posteriore del biellismo articolato 14.

Per consentire il funzionamento del dispositivo di bloccaggio 10, ed in particolare per poter guidare il movimento dell'organo di spinta 18 e per scaricare sulla testata 12 le forze trasversali che il biellismo articolato 14 produce quando è in prossimità del punto morto anteriore, il perno 21 di collegamento tra il biellismo articolato 14 e l'organo di spinta 18 è dotato, ad entrambe le estremità, di rulli di guida 37,38 mobili lungo piste di scorrimento 39,40 longitudinali interne alla testata 12 di alloggiamento del biellismo 14. Tali piste di scorrimento 39,40 consentono il movimento longitudinale dell'organo di spinta 18 e del biellismo articolato 14 ad esso collegato tra il punto morto anteriore e il punto morto posteriore del biellismo.articolato 14.

L'uso dei due motori elettrici 29,30 disposti lateralmente sui due lati dell'organo di spinta 18 consente una riduzione di ingombro secondo la larghezza del dispositivo di bloccaggio 10 rispetto alla soluzione di adottare un solo motore elettrico, dato che quest'ultimo presenta dimensioni maggiori, e intrinsecamente velocità di rotazione minore, dovendo essere sovradimensionato per garantire un funzionamento affidabile del dispositivo stesso. Ognuno dei due motori elettrici 29,30, in associazione ai rispettivi riduttori 31,32 del numero di giri, produce una coppia sufficiente alla chiusura e apertura dell'organo di bloccaggio 11, consentendo il funzionamento temporaneo del dispositivo di bloccaggio 10 anche in presenza di un malfunzionamento di un motore elettrico.

Secondo un'altra caratteristica del dispositivo di bloccaggio 10, quando l'organo di bloccaggio 11 è in prossimità delle posizioni di apertura e/o chiusura, gli avvolgimenti di statore dei due motori elettrici 29,30 vengono messi in corto circuito per fornire un'azione di frenatura e bloccaggio dell'organo di bloccaggio 11 stesso, la cui elevata massa di inerzia altrimenti creerebbe sovrasollecitazioni al dispositivo di bloccaggio 10.

Secondo un'ulteriore caratteristica del dispositivo di bloccaggio 10, l'elemento tubolare 23 dell'organo di spinta 18 ha la possibilità di un breve spostamento assiale nella sede cilindrica 22 dell'organo di collegamento intermedio 19 al biellismo articolato 14, in modo tale da consentire 1'interposizione di un mezzo elasticamente cedevole 41, ad esempio molle a tazza, tra superfici frontalmente contrapposte 42,43 dell'estremità anteriore dell'elemento tubolare 23 e della sua sede 22 di alloggiamento. Tale possibilità di spostamento assiale è consentita dal fatto che la spina 24 di fissaggio dell'elemento tubolare 23 all'organo intermedio di collegamento 19 presenta un gioco assiale dovuto alla forma allungata di fori 44 di accoglimento della spina 24 stessa ricavati nelle pareti laterali della sede cilindrica 22.

Lo spostamento assiale dell'elemento tubolare 23 all'interno della sede di alloggiamento 22 è limitato e controllato dal mezzo elasticamente cedevole 41, in modo tale da non pregiudicare il funzionamento dell'organo di bloccaggio 11, ma consente comunque di impedire che all'arresto gli ingranaggi del gruppo riduttore 28 si impacchino, creando sovrasollecitazioni meccaniche.

Secondo un'altra caratteristica del dispositivo di bloccaggio 10, in corrispondenza del punto morto anteriore del biellismo articolato 14, ed eventualmente anche di quello posteriore, le piste di scorrimento 39,40 dei rulli di guida 37,38 del biellismo 14 prevedono un tampone antiurto 45, per consentire una piccola frazione di spostamento elastico al biellismo articolato 14, non appena superato di un decimo di millimetro il punto morto anteriore, in modo da conservare una irreversibilità di funzionamento dell'organo di bloccaggio 11 nella posizione di chiusura e nel contempo ridurre la rumorosità del dispositivo di bloccaggio 10. Il tampone antiurto 45 può essere realizzato ad esempio in materiale polimerico rigido, quale è il poliuretano, con valori di durezza preferibilmente compresi nell'intervallo tra 85 e 95 Shore.

Secondo un'ultima caratteristica del dispositivo di bloccaggio 10, in un'apertura laterale della testata 12 di alloggiamento del biellismo articolato 14 è inserita una cassetta di monitorizzazione dotata di un sensore 46, ottico o di altro tipo, di fine corsa dell'organo di spinta 18, in modo da rilevare la corretta assunzione della posizione di chiusura da parte dell'organo di bloccaggio 11. Inoltre ad un'estremità dell'albero 36 solidale all'ingranaggio 35, dalla parte opposta rispetto all'accoppiamento con la vite di manovra 26, è collegato un elemento mobile rotante 47, che tramite un sensore rotativo 48 di tipo ottico permette di rilevare e controllare la posizione dell'organo di bloccaggio 11 durante il suo movimento. Quest'ultimo sistema di rilevazione viene alloggiato in una camera di protezione 49, in modo da preservarne il funzionamento da agenti esterni .

Quanto è stato detto e mostrato con riferimento ai disegni allegati, è stato dato a puro titolo esemplificativo ed illustrativo delle caratteristiche generali dell'invenzione, nonché di alcune sue forme di realizzazione preferenziali, fermo restando che altre modifiche e varianti al dispositivo di bloccaggio sono possibili, senza con ciò allontanarsi da quanto rivendicato.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di bloccaggio (10) del tipo comprendente un organo di bloccaggio (11) collegato ad un mezzo elettrico di comando (27) tramite un biellismo articolato (14) a ginocchiera, mobile tra un punto morto posteriore ed un punto morto anteriore, ed un organo di spinta (18) estensibile assialmente, detto organo di spinta (18) comprendendo una vite di manovra (26) ed una madrevite (25), una delle quali è collegata in modo girevole al mezzo elettrico di comando (27) tramite un gruppo di riduzione (28) del numero di giri, caratterizzato dal fatto che detto mezzo elettrico di comando (27) comprende un primo (29) ed un secondo (30) motore elettrico reversibile; e dal fatto che detti motori elettrici (29,30) sono disposti parallelamente su due lati opposti dell'organo estensibile di spinta (18) del biellismo articolato (14).
2. 2. Dispositivo di bloccaggio (10) secondo la rivendicazione 1, in cui l'organo di bloccaggio (11) è imperniato ad una testata (12) di alloggiamento e di guida del biellismo articolato (14), caratterizzato dal fatto che detti motori elettrici (29,30) sono compresi nell'ingombro in larghezza della testata (12) di imperniamento dell'organo di bloccaggio (11).
3. 3. Dispositivo di bloccaggio (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'organo di spinta (18) è estensibile secondo un asse longitudinale e comprende un elemento tubolare (23) collegato al biellismo articolato (14), detto elemento tubolare (23) essendo solidale alla madrevite (25) dell'organo di spinta (18) del biellismo (14).
4. 4. Dispositivo di bloccaggio (10) secondo le riven-dicazioni 1 e 3, caratterizzato dal fatto che i due mo-tori elettrici (29,30) sono comandati a ruotare nella stessa direzione, ciascuno di detti motori elettrici (29,30) essendo operativamente collegato ad un ingranaggio centrale (35) dell'organo di spinta (18), tramite una coppia di ingranaggi (33,34) contrapposti, detto ingranaggio centrale (35) essendo fissato ad un albero (36) che si impegna e mette in rotazione la vite di manovra (26) dell'organo di spinta (18)·.
5. 5. Dispositivo di bloccaggio (10) secondo la rivendicazione 2, in cui la testata (12) presenta in pianta una sezione rettangolare, il cui asse maggiore si estende in una direzione parallela all'organo di bloccaggio (11), caratterizzato dal fatto che gli assi dei motori elettri-ci (29,30) sono disposti in un piano passante per l'asse longitudinale dell'organo di spinta (18) e formante un angolo rispetto ad un secondo piano comprendente detto asse longitudinale dell'organo di spinta (18) e detto asse maggiore dalla sezione rettangolare della testata (12) di imperniamento dell'organo di bloccaggio (11).
6. 6. Dispositivo di bloccaggio (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che un'estremità dell'organo estensibile di spinta (18), è inserita con possibilità di breve spostamento assiale, in una sede cilindrica (22) di un elemento intermedio di collegamento (19) al biellismo articolato (14), e dal fatto che un mezzo elasticamente cedevole (41) è interposto tra superfici frontalmente contrapposte (42,43) di detta estremità dell'organo di spinta (18) e della sede di alloggiamento (22).
7. 7. Dispositivo di bloccaggio (10) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto mezzo elasticamente cedevole (41) comprende molle a tazza.
8. 8. Dispositivo di bloccaggio (10) secondo la rivendicazione 1, in cui un'estremità del biellismo (14) articolata all'organo di spinta (18) è dotata su entrambi i lati di rulli di guida (37,38) mobili lungo piste di scorrimento (39,40) longitudinali interne alla testata (12) di alloggiamento del biellismo (14), tra il punto morto anteriore ed il punto morto posteriore del biellismo (14) stesso, caratterizzato dal fatto che un tampone antiurto (45) in materiale polimerico rigido è inserito ad una estremità di ciascuna di dette piste di scorrimento (39,40) dei rulli di guida (37,38) posta in corrispondenza del punto morto anteriore.
9. 9. Dispositivo di bloccaggio (10) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il materiale polimerico utilizzato per il tampone antiurto (45) presenta un valore di durezza compreso nell'intervallo tra 85 e 95 Shore.
10. 10. Dispositivo di bloccaggio (10) secondo la rivendicazione 1, in cui in corrispondenza del punto morto anteriore del biellismo articolato (14), l'organo di bloccaggio (11) è in una posizione di chiusura per serrare un pezzo da lavorare contro una struttura di supporto, ed in cui in corrispondenza del punto morto posteriore del biellismo articolato (14) l'organo di bloccaggio (11) è in una posizione di apertura per consentire l'inserimento di un pezzo da lavorare o per rilasciare un pezzo lavorato, caratterizzato dal fatto che in prossimità delle posizioni di apertura e/o di chiusura dell'organo di bloccaggio (11), gli avvolgimenti di statore dei motori elettrici (29,30) vengono messi in corto circuito per fornire un'azione di frenatura di detto organo caggio (11).