ITMI20100680A1

ITMI20100680A1 - GRIPPING PLIER

Info

Publication number: ITMI20100680A1
Application number: IT000680A
Authority: IT
Inventors: Giovanni Bassi
Original assignee: Luben S R L; O M C A Di Bassi Giovanni
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2011-10-22

Description

PINZA DI PRESA GRIPPER

La presente invenzione riguarda una pinza di presa ed in particolare una pinza di presa per robot industriali per la presa e la movimentazione di oggetti. The present invention relates to a gripper and in particular a gripper for industrial robots for gripping and handling objects.

Nel campo dei robot industriali sono generalmente impiegate pinze atte a consentire la presa di oggetti per la loro lavorazione e/o movimentazione. Ad esempio, nel settore del vetro le macchine per la fabbricazione delle bottiglie sono abbinate a bracci robotizzati provvisti di pinze i cui bracci di presa sono sagomati come ganasce per consentire la presa di una bottiglia in corrispondenza del collo e la sua movimentazione, ad esempio, dallo stampo verso la successiva stazione di lavorazione. In the field of industrial robots, grippers are generally used to allow the gripping of objects for their processing and / or handling. For example, in the glass sector, the machines for the manufacture of bottles are combined with robotic arms equipped with grippers whose gripping arms are shaped like jaws to allow the gripping of a bottle at the neck and its handling, for example, from the mold to the next processing station.

Le pinze di presa sono generalmente provviste di un corpo nel quale sono disposti una coppia di bracci di presa imperniati uno sull'altro. I bracci sono collegati a mezzi automatici di azionamento, tipicamente attuatoli lineari pneumatici o idraulici, che consentono di comandarne automaticamente i movimenti di apertura e chiusura e di controllare la forza da essi esercitata sugli oggetti in presa. Il collegamento tra i mezzi automatici di azionamento ed i bracci è generalmente effettuato mediante opportune catene cinematiche configurate in modo che il movimento lineare dell'attuatore determini un movimento di rotazione di un braccio rispetto all'altro. Le catene cinematiche comprendono generalmente una pluralità di bielle incernierate tra loro in modo da formare poligoni articolati. The grippers are generally provided with a body in which a pair of gripping arms pivoted one on the other are arranged. The arms are connected to automatic actuation means, typically pneumatic or hydraulic linear actuators, which allow to automatically control their opening and closing movements and to control the force exerted by them on the gripping objects. The connection between the automatic actuation means and the arms is generally carried out by means of suitable kinematic chains configured so that the linear movement of the actuator determines a rotational movement of one arm with respect to the other. The kinematic chains generally comprise a plurality of connecting rods hinged together so as to form articulated polygons.

Sono note pinze di presa nelle quali i bracci sono imperniati tra loro in una porzione intermedia. All'estremità di ciascun braccio opposta a quella di presa è imperniata una prima biella a sua volta imperniata ad una seconda biella scorrevole linearmente lungo una guida ricavata nel corpo della pinza. Poiché i bracci sono vincolati in modo girevole al corpo della pinza e le seconde bielle sono guidate linearmente in esso, una traslazione delle seconde bielle determina una roto-trasl azione delle prime bielle. Il movimento dei bracci può essere reso simultaneo e concorde collegando tra loro le seconde bielle o realizzandole come un corpo unico linearmente scorrevole nel corpo della pinza, ottenendo così un movimento a pantografo dell'insieme costituito dalle prime bielle e dai bracci. Un attuatore lineare idraulico o pneumatico è collegato alla o alle seconde bielle ed è generalmente fissato al corpo della pinza. Gripping pliers are known in which the arms are pivoted to each other in an intermediate portion. At the end of each arm opposite to the gripping one, a first connecting rod is pivoted, which in turn is pivoted to a second connecting rod sliding linearly along a guide formed in the body of the caliper. Since the arms are rotatably constrained to the caliper body and the second connecting rods are linearly guided therein, a translation of the second connecting rods determines a roto-translation of the first connecting rods. The movement of the arms can be made simultaneous and concordant by connecting the second connecting rods together or making them as a single body linearly sliding in the body of the caliper, thus obtaining a pantograph movement of the assembly consisting of the first connecting rods and the arms. A hydraulic or pneumatic linear actuator is connected to the second connecting rod (s) and is generally fixed to the caliper body.

Un problema delle pinze di presa note che impiegano catene cinematiche come quella sopra descritta è che le bielle ed i rispettivi perni di collegamento sono soggetti a problemi di usura, il che risulta in una frequente necessità di manutenzione, lunghi tempi di fermo macchina ed in generale in un aggravio dei costi di fabbricazione. A problem of known gripping pliers which use kinematic chains such as the one described above is that the connecting rods and the respective connecting pins are subject to wear problems, which results in a frequent need for maintenance, long machine downtimes and in general in an increase in manufacturing costs.

Inoltre, l'usura delle parti nel tempo può portare alla formazione di giochi tra le parti in movimento, il che determina un abbassamento del rendimento meccanico, imprecisioni nei movimenti di presa e può addirittura causare problemi di presa e/o di rottura degli oggetti movimentati. Furthermore, the wear of the parts over time can lead to the formation of play between the moving parts, which determines a lowering of the mechanical efficiency, inaccuracies in the gripping movements and can even cause problems of gripping and / or breaking of the handled objects. .

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire una pinza di presa esente da tali inconvenienti. Detto scopo viene conseguito con una pinza le cui caratteristiche principali sono specificate nella prima rivendicazione, mentre altre caratteristiche sono specificate nelle restanti rivendicazioni. The object of the present invention is therefore to provide a gripper free from such drawbacks. Said object is achieved with a gripper whose main characteristics are specified in the first claim, while other characteristics are specified in the remaining claims.

Un'idea di soluzione ai problemi tecnici di usura e rendimento meccanico sopra discussi è quella di collegare i mezzi automatici di azionamento ed i bracci della pinza mediante un comando desmodromico in cui almeno un movente è associato ad uno tra i mezzi di azionamento ed i bracci ed almeno un cedente è associato all'altro tra i mezzi di azionamento ed i bracci. In questo modo è possibile ridurre il numero delle parti in movimento relativo e limitare i fenomeni di usura tra le parti, consentendo inoltre di raggiungere un rendimento meccanico più elevato. An idea for a solution to the technical problems of wear and mechanical efficiency discussed above is that of connecting the automatic actuation means and the arms of the gripper by means of a desmodromic control in which at least one motive is associated with one of the actuation means and the arms. and at least one follower is associated with the other between the actuation means and the arms. In this way it is possible to reduce the number of parts in relative movement and limit the wear phenomena between the parts, also allowing to reach a higher mechanical efficiency.

Il comando desmodromico può essere realizzato come un glifo o un meccanismo a camma, consentendo di mantenere al minimo gli ingombri della pinza. The desmodromic control can be realized as a yoke or a cam mechanism, allowing to keep the dimensions of the caliper to a minimum.

L'uso di un comando desmodromico consente inoltre di ridurre il numero di componenti della pinza, semplificando così le operazioni di assemblaggio. The use of a desmodromic control also allows to reduce the number of caliper components, thus simplifying assembly operations.

La pinza secondo l'invenzione può essere inoltre provvista di elementi di contenimento laterale comprendenti registri filettati atti a definire una pluralità di posizioni di fine-corsa per i bracci. Questo consente di regolare la massima ampiezza di apertura in base alle particolari necessità delle macchine sulle quali viene installata la pinza. The gripper according to the invention can also be provided with lateral containment elements comprising threaded adjusters able to define a plurality of end-of-stroke positions for the arms. This allows you to adjust the maximum opening width according to the particular needs of the machines on which the gripper is installed.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della pinza secondo la presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente descrizione dettagliata e non limitativa di una sua forma realizzativa con riferimento agli annessi disegni in cui: la figura 1 è una vista prospettica di una pinza secondo la presente invenzione; la figura 2 è una vista prospettica parzialmente in esploso della pinza di figura 1; la figura 3 è una vista parziale prospettica in esploso, che mostra in dettaglio i bracci ed il loro perno di collegamento;e Further advantages and characteristics of the gripper according to the present invention will become evident to those skilled in the art from the following detailed and non-limiting description of an embodiment thereof with reference to the attached drawings in which: Figure 1 is a perspective view of a gripper according to the present invention ; Figure 2 is a partially exploded perspective view of the gripper of Figure 1; Figure 3 is a partial exploded perspective view showing in detail the arms and their connecting pin; and

le figure 4 e 5 mostrano due viste in pianta della pinza di figura 1 con i bracci rispettivamente in posizione aperta e chiusa; Figures 4 and 5 show two plan views of the gripper of Figure 1 with the arms respectively in open and closed position;

Facendo riferimento alle figure 1, 2 e 3, la pinza di presa 1 secondo l'invenzione comprende un corpo 2 che alloggia una coppia di bracci di presa 3, 4 vincolati uno all'altro in modo girevole in corrispondenza di una loro porzione intermedia mediante un perno 5. Nel corpo 2 della pinza 1 sono inoltre disposti mezzi di azionamento collegati ad almeno uno dei bracci 3, 4 nella porzione di questi opposta alla porzione destinata alla presa, tali mezzi di azionamento essendo atti a consentire un movimento relativo di un braccio rispetto all'altro. With reference to Figures 1, 2 and 3, the gripper 1 according to the invention comprises a body 2 which houses a pair of gripping arms 3, 4 rotatably constrained to each other at an intermediate portion thereof by means of a pin 5. In the body 2 of the gripper 1 there are also arranged actuation means connected to at least one of the arms 3, 4 in the portion of these opposite the portion intended for gripping, said actuation means being able to allow relative movement of an arm than the other.

Le porzioni di presa 3a, 4a dei bracci 3, 4, illustrate solo schematicamente nelle figure, presentano dei fori atti a consentire il montaggio di elementi di presa sagomati a seconda dei pezzi che devono essere afferrati e movimentati. Alternativamente, le estremità di presa 3 a, 4a dei bracci 3, 4 potrebbero integrare gli elementi di presa. The gripping portions 3a, 4a of the arms 3, 4, illustrated only schematically in the figures, have holes suitable for allowing the assembly of shaped gripping elements according to the pieces to be gripped and moved. Alternatively, the gripping ends 3 a, 4a of the arms 3, 4 could integrate the gripping elements.

I mezzi di azionamento comprendono un'asta 6 atta ad essere collegata ad un attuatore lineare come, ad esempio, un pistone pneumatico o idraulico. Vantaggiosamente, l'attuatore lineare può essere completamente integrato nel corpo 2 della pinza 1, consentendo una notevole riduzione degli ingombri. Come mostrato in figura 2, in particolare, all'estremità prossimale dell'asta 6 è montato un pistone 7 scorrevole linearmente in un'apposita sede 8 ricavata nella porzione prossimale del corpo 2 della pinza 1. The actuation means comprise a rod 6 adapted to be connected to a linear actuator such as, for example, a pneumatic or hydraulic piston. Advantageously, the linear actuator can be completely integrated in the body 2 of the gripper 1, allowing a considerable reduction of the overall dimensions. As shown in Figure 2, in particular, at the proximal end of the rod 6 there is mounted a piston 7 sliding linearly in a suitable seat 8 obtained in the proximal portion of the body 2 of the caliper 1.

II pistone 7 può essere vantaggiosamente associato ad una molla di richiamo 9, consentendo di mantenere stabilmente i bracci 3, 4 in una posizione aperta o chiusa quando l'attuatore lineare non è in funzione. The piston 7 can be advantageously associated with a return spring 9, allowing the arms 3, 4 to be stably maintained in an open or closed position when the linear actuator is not in operation.

Secondo la presente invenzione, i mezzi di azionamento sono collegati ad uno o entrambi i bracci 3, 4 mediante un comando desmodromico in cui almeno un movente è associato ad uno tra i mezzi di azionamento ed i bracci 3, 4 ed almeno un cedente è associato all'altro tra i mezzi di azionamento ed i bracci 3, 4. According to the present invention, the actuation means are connected to one or both of the arms 3, 4 by means of a desmodromic control in which at least one motive is associated with one of the actuation means and the arms 3, 4 and at least one follower is associated to the other between the actuation means and the arms 3, 4.

Nell'esempio illustrato nelle figure da 1 a 3, i mezzi di azionamento sono collegati ad entrambi i bracci 3, 4 ed il comando desmodromico è un meccanismo a glifo. In the example illustrated in Figures 1 to 3, the actuation means are connected to both arms 3, 4 and the desmodromic control is a glyph mechanism.

L'asta 6 è collegata ai bracci 3, 4 mediante un perno 10 sporgente trasversalmente da essa. Nella forma realizzativa mostrata in figura 3, in particolare, il perno 10 è inserito in un foro 6a ricavato in corrispondenza dell'estremità distale dell'asta 6. The rod 6 is connected to the arms 3, 4 by means of a pin 10 projecting transversely therefrom. In the embodiment shown in Figure 3, in particular, the pin 10 is inserted in a hole 6a obtained at the distal end of the rod 6.

Il perno 10 sporge dall'asta 6 in direzioni opposte ed impegna una coppia di scanalature arcuate 11, 12 rispettivamente ricavate alle estremità dei bracci 3, 4 opposte a quelle di presa 3 a, 4a. Le estremità del perno 10 sporgenti dall'asta 6 fungono da moventi lungo i profili delle scanalature 11, 12, pertanto, un movimento lineare dell'asta 6 determina una rotazione dei bracci 3, 4 attorno al perno 5 secondo la legge di movimento stabilita dal profilo delle scanalature 11, 12. The pin 10 protrudes from the rod 6 in opposite directions and engages a pair of arcuate grooves 11, 12 respectively obtained at the ends of the arms 3, 4 opposite to the gripping ones 3 a, 4a. The ends of the pin 10 protruding from the rod 6 act as motives along the profiles of the grooves 11, 12, therefore, a linear movement of the rod 6 determines a rotation of the arms 3, 4 around the pin 5 according to the law of movement established by profile of the grooves 11, 12.

Il movente ed il cedente del comando desmodromico possono essere vantaggiosamente ricavati integralmente nei mezzi di azionamento e nei bracci. Come mostrato, in particolare, nella forma realizzativa illustrata nelle figure da 1 a 3, le scanalature 11, 12 sono ricavate nei bracci 3, 4, consentendo di ridurre il numero dei componenti della pinza 1 e quindi i suoi costi di fabbricazione. Sempre nell'ottica di una riduzione del numero dei componenti e dei costi di fabbricazione della pinza 1, il perno 10 può essere realizzato integralmente con l'asta 6. The motive and the follower of the desmodromic control can be advantageously obtained integrally in the actuation means and in the arms. As shown, in particular, in the embodiment illustrated in Figures 1 to 3, the grooves 11, 12 are formed in the arms 3, 4, allowing to reduce the number of components of the gripper 1 and therefore its manufacturing costs. Still with a view to reducing the number of components and manufacturing costs of the gripper 1, the pin 10 can be made integrally with the rod 6.

Le figure 4 e 5 mostrano rispettivamente la pinza 1 con i bracci 3, 4 in configurazione aperta e chiusa. Figures 4 and 5 show respectively the gripper 1 with the arms 3, 4 in an open and closed configuration.

In configurazione aperta, il pistone 7 è completamente arretrato nella sua sede 8 ricavata nel corpo 2 della pinza 1 ed è mantenuto in questa posizione dalla molla 9. In questa posizione, inoltre, il perno 10 impegna le scanalature 11 e 12 alla loro estremità prossimale. In the open configuration, the piston 7 is completely retracted in its seat 8 obtained in the body 2 of the caliper 1 and is kept in this position by the spring 9. In this position, moreover, the pin 10 engages the grooves 11 and 12 at their proximal end. .

In seguito ad un comando di azionamento inviato da un'unità di controllo (non mostrata), il pistone 7 avanza nella sede 8 comprimendo la molla 9 e conseguentemente 11 perno 10 scorre lungo i profili delle scanalature 11 e 12 dall'estremità prossimale ad un'estremità distale causando una rotazione dei bracci 3, 4 uno verso l'altro. La modalità di movimento della pinza 1, ovvero la relazione tra l'avanzamento dell'asta 6 e l'angolo di rotazione dei bracci 3, 4, è determinata dai profili delle scanalature 11, 12, che determinano inoltre la velocità e l'accelerazione geometriche dei bracci 3, 4. Following an actuation command sent by a control unit (not shown), the piston 7 advances into the seat 8 compressing the spring 9 and consequently the pin 10 slides along the profiles of the grooves 11 and 12 from the proximal end to a distal end causing rotation of the arms 3, 4 towards each other. The mode of movement of the gripper 1, i.e. the relationship between the advancement of the rod 6 and the angle of rotation of the arms 3, 4, is determined by the profiles of the grooves 11, 12, which also determine the speed and acceleration geometries of the arms 3, 4.

In sostanza, l'uso di un meccanismo a glifo consente non solo di risolvere problemi di usura e manutenzione della catena cinematica, ma anche di ottimizzare il movimento di apertura e chiusura dei bracci 3, 4 della pinza 1 da un punto di vista dinamico, con la possibilità di ottenere, ad esempio, effetti di decelerazione programmati che consentono di evitare urti in fase di chiusura dei bracci 3, 4 sul pezzo in presa. Basically, the use of a yoke mechanism allows not only to solve wear and maintenance problems of the kinematic chain, but also to optimize the opening and closing movement of the arms 3, 4 of the caliper 1 from a dynamic point of view, with the possibility of obtaining, for example, programmed deceleration effects which make it possible to avoid collisions during the closing phase of the arms 3, 4 on the piece being gripped.

In una forma realizzativa alternativa (non mostrata) i profili delle scanalature 11, 12 possono essere invertiti, determinando così la chiusura dei bracci 3, 4 con un movimento di arretramento del pistone 7. In an alternative embodiment (not shown) the profiles of the grooves 11, 12 can be inverted, thus causing the closing of the arms 3, 4 with a retraction movement of the piston 7.

In un'ulteriore forma realizzativa (non mostrata) il comando desmodromico è un meccanismo a camma in cui i mezzi di azionamento, ad esempio l'asta 6, comprendono una coppia di perni atti ad impegnare una coppia di profili arcuati rispettivamente ricavati alle estremità dei bracci 3, 4 opposte a quelle di presa 3 a, 4a. Come nel caso del meccanismo a glifo, la coppia di perni costituisce il movente del comando desmodromico, mentre i profili arcuati sono i cedenti. In a further embodiment (not shown) the desmodromic control is a cam mechanism in which the actuation means, for example the rod 6, comprise a pair of pins adapted to engage a pair of arched profiles respectively obtained at the ends of the arms 3, 4 opposite to the gripping arms 3 a, 4a. As in the case of the glyph mechanism, the pair of pins constitutes the motive for the desmodromic control, while the arched profiles are the followers.

Secondo un ulteriore aspetto dell'invenzione, l'apertura dei bracci 3, 4 può essere limitata utilizzando uno o più elementi di contenimento laterale, ad esempio due elementi 13, 14 come mostrato in figura 6, montati ai lati del corpo 2 della pinza 1 in corrispondenza delle scanalature 11, 12 e provvisti di registri a vite 15 mobili trasversalmente all'asse longitudinale della pinza 1. I registri a vite 15 possono ad esempio comprendere grani filettati, consentendo di definire in modo estremamente semplice e veloce una pluralità di posizioni di fine-corsa per i bracci 3, 4. According to a further aspect of the invention, the opening of the arms 3, 4 can be limited by using one or more lateral containment elements, for example two elements 13, 14 as shown in figure 6, mounted on the sides of the body 2 of the gripper 1 in correspondence with the grooves 11, 12 and provided with screw adjusters 15 movable transversely to the longitudinal axis of the gripper 1. The screw adjusters 15 can for example comprise threaded grains, allowing to define in an extremely simple and fast way a plurality of positions of limit switches for arms 3, 4.

L'uso degli elementi di contenimento 13, 14 e dei registri a vite 15 consente di standardizzare la costruzione della pinza 1 con particolare riferimento alla costruzione dei profili delle scanalature 11, 12, potendo regolare in ogni momento la massima ampiezza dell'apertura dei bracci 3, 4 sulla base dei movimenti consentiti dalla specifica macchina o robot industriale sulla quale verrà installata la pinza 1. The use of the containment elements 13, 14 and of the screw adjusters 15 allows to standardize the construction of the gripper 1 with particular reference to the construction of the profiles of the grooves 11, 12, being able to adjust at any time the maximum width of the opening of the arms 3, 4 on the basis of the movements allowed by the specific machine or industrial robot on which the gripper 1 will be installed.

E chiaro che la forma realizzativa della pinza sopra descritta ed illustra costituisce solo un esempio suscettibili di numerose varianti. Ad esempio, il comando desmodromico a glifo sopra descritto potrebbe essere invertito disponendo le scanalature 11 e 12 sull'asta 6 e ricavando rispettivi perni 10 alle estremità dei bracci 3, 4 opposte a quelle di presa. Inoltre, per migliorare ulteriormente le caratteristiche di resistenza all'usura e di rendimento meccanico del cinematismo è possibile sostituire i perni con gabbie a rullini o a sfere e rivestire i profili delle scanalature con pattini in materiali a basso attrito. It is clear that the embodiment of the gripper described above and illustrates constitutes only an example susceptible of numerous variations. For example, the glyph desmodromic control described above could be inverted by arranging the grooves 11 and 12 on the rod 6 and obtaining respective pins 10 at the ends of the arms 3, 4 opposite to the gripping ones. Furthermore, to further improve the wear resistance and mechanical efficiency characteristics of the kinematics, it is possible to replace the pins with needle roller or ball cages and to cover the profiles of the grooves with pads in low friction materials.

Claims

CLAIMS 1. Gripper (1) comprising a body (2) in which a pair of arms (3, 4) are housed, said arms (3, 4) being pivoted one on the other at an intermediate portion thereof , and actuation means connected to at least one of said arms (3, 4) in the portion of these opposite the portion (3 a, 4a) intended for the socket, characterized in that the actuation means are operatively connected to one or both arms (3, 4) through a desmodromic control (10, 11, 12) in which at least one motive (10) is associated with one of the actuation means and the arms (3, 4) and at least one follower (11, 12 ) is associated with the other between the actuation means and the arms (3, 4).

2. Gripper according to the preceding claim, characterized in that said at least one motive (10) and said at least one follower (11, 12) are integrally formed in the actuation means and in the arms (3, 4).

3. Gripper according to one of the preceding claims, characterized in that the actuation means comprise a linearly movable rod (6), said rod (6) being constrained at a proximal end to a linear actuator and at a distal end to one or both arms (3, 4).

4. Gripper according to the preceding claim, characterized in that said rod (6) is connected to the arms (3, 4) by means of a pin (10) projecting transversely therefrom.

5. Caliper according to claim 3 or 4, characterized in that a piston (7) is mounted at the proximal end of the rod (6), said piston (7) sliding linearly in a seat (8) obtained in the proximal portion body (2) of the caliper (1).

6. Gripper according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises one or more lateral containment elements (13, 14) mounted on the sides of the body (2) in correspondence with the desmodromic control (10, 11, 12), said elements of containment (13, 14) being provided with screw adjusters (15) movable transversely to the longitudinal axis of the gripper (1) and able to define end-of-stroke positions for the arms (3, 4).

Gripper according to one of the preceding claims, characterized in that the desmodromic control (10, 11, 12) is a yoke mechanism, the actuation means comprising a pin (10) adapted to engage a pair of arcuate grooves (11, 12) respectively obtained at the ends of the arms (3, 4) opposite to the gripping ones (3 a, 4a).

8. Gripper according to one of the preceding claims, characterized in that the desmodromic control (10, 11, 12) is a cam mechanism, the actuation means comprising a pair of pins adapted to engage a pair of arched profiles respectively obtained at the ends of the arms (3, 4) opposite to the gripping ones (3 a, 4a).