ITMI20130451A1 - Dispositivo di manipolazione e metodo per manipolare a vuoto un componente - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“DISPOSITIVO DI MANIPOLAZIONE E METODO PER MANIPOLARE A

VUOTO UN COMPONENTEâ€

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo di manipolazione a vuoto. La presente invenzione ha per oggetto inoltre un metodo per manipolare un componente.

In particolare la presente invenzione riguarda un dispositivo di manipolazione di componenti con dimensioni millimetriche o submillimetriche (detti anche microcomponenti) o in generale un dispositivo di manipolazione di componenti con proprietà geometriche e strutturali tali per cui le forze di adesione risultano predominanti rispetto alla forza peso. Tale dispositivo, conosciuto anche come gripper a vuoto (o microgripper nel caso di microcomponenti) à ̈ adatto ad essere montato per esempio sull’organo terminale di un manipolatore (robot) e trova applicazione in diversi settori tecnici fra cui per esempio: il settore dell’automotive, dell’industria elettronica, della micromeccanica, delle telecomunicazioni, del medicale e del biomedicale. Tuttavia tale dispositivo à ̈ anche adatto ad essere integrato in un sistema per la manipolazione manuale o teleoperata di componenti, quale per esempio una pipetta con impugnatura adeguata. Il funzionamento di un dispositivo di manipolazione a vuoto à ̈ basato sulla differenza di pressione tra l’interno del dispositivo di manipolazione e l’esterno. In particolare un dispositivo di manipolazione a vuoto à ̈ essenzialmente riconducibile ad un ugello di presa in comunicazione con un sistema di generazione del vuoto per esempio realizzato mediante una cannula di aspirazione connessa ad un’estremità con un sistema di generazione del vuoto. L’estremità opposta à ̈ aperta definendo l’ugello di aspirazione per attrarre e mantenere aderente ad esso il componente da afferrare e manipolare fintanto che il sistema di generazione del vuoto à ̈ attivato e garantisce una differenza di pressione fra l'interno del dispositivo di manipolazione e l'atmosfera tale da risucchiare il componente stesso. La manipolazione di un componente, particolarmente finalizzata all’assemblaggio, prevede la presa, la movimentazione ed il rilascio controllato del componente stesso. Tali azioni sono realizzate preferibilmente in modo automatico.

Un’esigenza ancora irrisolta nel settore à ̈ quella di avere a disposizione un dispositivo di manipolazione adatto a compiere le azioni sopra indicate e tale da garantire la ripetibilità dei risultati, da evitare danni al componente e da assicurarne il corretto posizionamento.

Sono noti dispositivi di manipolazione operanti secondo vari principi, fra cui quelli operanti a vuoto, nel tentativo di ottenere il miglior compromesso fra costo, accuratezza, ripetibilità, cedevolezza, versatilità e complessità. In particolare i dispositivi di manipolazione a vuoto si contraddistinguono in quanto semplici, economici e in grado di manipolare una ampia gamma di componenti, anche fragili.

Nel caso di micromanipolazione e di microassemblaggio (ossia le suddette operazioni applicate a microcomponenti) i dispositivi di manipolazione a vuoto risentono notevolmente del problema del rilascio, che non sempre avviene spontaneamente quando il sistema di generazione del vuoto viene disattivato o la sua azione diminuita, dal momento che alla scala micrometrica la predominanza delle forze superficiali su quelle di volume fa sì che i microcomponenti tendano a mantenersi a contatto con il dispositivo, portando ad un comportamento imprevedibile dell’operazione di rilascio e ad una manipolazione imprecisa. Le stesse problematiche si evidenziano in generale nel caso di componenti con proprietà geometriche e strutturali tali per cui le forze di adesione risultano predominanti rispetto alla forza peso in assenza di una determinata differenza di pressione fra l'interno del dispositivo di manipolazione e l'atmosfera.

Per risolvere tale inconveniente sono stati provati vari espedienti finalizzati al distacco del componente, ad esempio l’utilizzo di un piccolo impulso di pressione positiva oppure lo sfruttamento della forza inerziale del componente stesso. In alternativa à ̈ stato proposto di sfruttare un urto contro uno spigolo affilato o l’utilizzo di altri strumenti ausiliari. Operando sotto il profilo della riduzione delle forze elettrostatiche, à ̈ stato proposto l’utilizzo di elementi in vetro con uno strato conduttivo d’oro connesso a terra.

Da US 7,603,807 à ̈ noto un dispositivo di manipolazione a vuoto provvisto di un sistema di rilascio assistito comprendente un pistone interno ad una cannula di aspirazione, attuato da un secondo pistone a doppio effetto. In particolare per attuare la fase di rilascio viene comandata la discesa del pistone interno alla cannula attraverso l’attuazione del secondo pistone. US 7,603,807 prevede quindi un sistema di movimentazione del sistema di rilascio assistito distinto rispetto a quello di generazione del vuoto.

Un dispositivo di manipolazione come descritto in US 7,603,807 risulta quindi più ingombrante, complicato, costoso e pesante rispetto ad un dispositivo di manipolazione a vuoto standard, soprattutto considerando che à ̈ destinato ad essere applicato sull’organo terminale di un robot, che in questo caso dovrebbe necessariamente disporre di un carico pagante sostenuto, costituendo quindi anche un vincolo sulla taglia minima del robot.

In questo contesto, compito tecnico della presente invenzione à ̈ quello di risolvere gli inconvenienti sopra citati.

In particolare à ̈ scopo della presente invenzione mettere a disposizione un dispositivo di manipolazione a vuoto ed un metodo per manipolare a vuoto un componente in grado di rilasciare i componenti in modo preciso, affidabile e sicuro, evitando di aumentare eccessivamente il peso del dispositivo di manipolazione stesso o di complicarne eccessivamente la struttura.

Il compito tecnico precisato e lo scopo specificato sono sostanzialmente raggiunti da un dispositivo di manipolazione a vuoto e da un metodo per manipolare a vuoto un componente, ciascuno comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni. Le rivendicazioni dipendenti corrispondono a possibili forme di realizzazione di uno degli aspetti dell’invenzione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue di alcuni esempi di dispositivi di manipolazione a vuoto e metodi secondo l’invenzione fatta a titolo indicativo e non limitativo con riferimento alle figure allegate in cui:

- le figure 1 e 2 illustrano schematicamente una vista in sezione longitudinale di un dispositivo di manipolazione a vuoto secondo la presente invenzione ed in due differenti condizioni operative;

- le figure 3 e 4 illustrano schematicamente un dettaglio ingrandito rispettivamente di figura 1 e di figura 2 in cui à ̈ stato aggiunto anche il componente C in fase di presa e rilascio, rispettivamente;

- le figure 5 e 6 illustrano schematicamente una vista in sezione longitudinale di un'ulteriore forma di realizzazione del dispositivo di manipolazione a vuoto secondo la presente invenzione ed in due differenti condizioni operative;

- le figure 7 e 8 illustrano schematicamente una vista in sezione longitudinale di un'ulteriore forma di realizzazione del dispositivo di manipolazione a vuoto secondo la presente invenzione ed in due differenti condizioni operative;

- le figure 9 e 10 illustrano schematicamente una vista in sezione longitudinale di un'ulteriore forma di realizzazione del dispositivo di manipolazione a vuoto secondo la presente invenzione ed in due differenti condizioni operative;

- le figure 11 e 12 illustrano schematicamente una vista in prospettiva di un componente del dispositivo di manipolazione a vuoto illustrato rispettivamente in figura 1 ed in figura 5.

Con riferimento alle figure 1-4, con 1 à ̈ stato indicato un dispositivo di manipolazione a vuoto. Il dispositivo di manipolazione secondo la presente invenzione à ̈ in particolare adatto alla manipolazione automatica o manuale (presa, movimento e rilascio) di componenti C con dimensioni millimetriche o sub-millimetriche e varia geometria ovvero componenti con proprietà geometriche e strutturali tali per cui le forze di adesione risultano predominanti rispetto alla forza peso. Con componenti di dimensioni submillimetriche si intendono componenti in cui almeno una dimensione sia inferiore al millimetro. Il componente C à ̈ stato illustrato solo con riferimento alla figura 3 e alla figura 4 in fase di presa e rilascio, rispettivamente.

I termini “inferiore†o “superiore†o simili sono utilizzati con riferimento alle figure allegate. Il dispositivo di manipolazione potrà comunque essere utilizzato in qualsiasi configurazione e sistema di riferimento riconducendo tale terminologia al sistema di riferimento delle figure allegate per analogia. Per esempio il dispositivo di manipolazione può essere montato e/o disposto inclinato rispetto a quanto illustrato nelle figure.

Secondo un differente sistema di riferimento, con il termine “prossimale†à ̈ stata indicata una porzione del dispositivo di manipolazione 1 prossimo al componente C da manipolare mentre con il termine “distale†à ̈ stata indicata una porzione del dispositivo di manipolazione 1 distante dal componente C da manipolare.

Con X à ̈ stata indicata una direzione longitudinale del dispositivo di manipolazione che si estende da una porzione prossimale (o inferiore) ad una porzione distale (o superiore) del dispositivo di manipolazione. La direzione longitudinale à ̈ riportata solo in figura 1 ma potrà essere analogamente individuata in tutte le forme di realizzazione in particolare illustrate.

Con 2 Ã ̈ stata indicata una cannula, preferibilmente costituita da un elemento tubolare con un foro passante, ad esempio di sezione circolare. La cannula 2 si sviluppa preferibilmente lungo la direzione longitudinale X. Con 3 Ã ̈ stato indicato un ugello di presa definito da una sezione di aspirazione 3a, ad esempio circolare, circondata da pareti 3b adatte ad entrare in contatto con il componente C.

Nel caso di figura 1 in cui à ̈ prevista la cannula 2, un’estremità prossimale 2a della cannula 2 à ̈ adatta ad entrare in contatto con un componente C da manipolare definendo le pareti 3b dell’ugello di presa 3. Tale estremità prossimale 2a, che nei disegni allegati corrisponde ad un’estremità inferiore della cannula, definisce un ugello di presa 3 in cui una sezione prossimale del foro passante della cannula definisce la sezione di aspirazione dell’ugello di presa 3.

L’ugello di presa 3, per esempio attraverso la cannula 2, à ̈ in comunicazione con un sistema di generazione del vuoto V schematizzato in figura 1. Con riferimento all’esempio illustrato in figura 1, la cannula 2 à ̈ in comunicazione con il sistema di generazione del vuoto V.

Con 4 à ̈ stata indicata una camera interna al dispositivo di manipolazione ed in comunicazione con l’ugello di presa 3 (con la cannula 2, se presente, in particolare con un’estremità distale 2b della cannula 2). La camera 4 à ̈ in comunicazione con il sistema di generazione del vuoto V in modo che attraverso di essa anche l’ugello di presa 3 sia in comunicazione con il sistema di generazione del vuoto V. Secondo l’esempio illustrato nelle figure, la camera 4 à ̈ definita almeno parzialmente all’interno di un corpo 5 del dispositivo di manipolazione. Preferibilmente la camera 4 e /o il corpo 5 si sviluppano lungo la direzione longitudinale X.

Nell’esempio di figura 1 la cannula 2 sporge dal corpo 5 in modo che la sua estremità prossimale 2a (in particolare l'ugello di presa 3) possa entrare in contatto con il componente C da manipolare.

Secondo una possibile forma di realizzazione la cannula 2 à ̈ solidale al corpo 5. In alternativa la cannula 2 può essere realizzata di pezzo con il corpo 5.

In accordo con una forma di realizzazione, per esempio illustrata nelle figure, il corpo 5 à ̈ adatto ad essere connesso ad un elemento di movimentazione, per esempio un organo terminale di un robot, non illustrato. In questo caso il corpo 5 à ̈ preferibilmente adatto ad essere collegato ad una porzione di interfaccia 6 dell’elemento di movimentazione.

Nel caso in cui il dispositivo di manipolazione sia collegabile ad un elemento di movimentazione, l’ugello di presa 3, in particolare mediante la camera 4, à ̈ vantaggiosamente posto in comunicazione con il sistema di generazione del vuoto V attraverso la connessione con l’elemento di movimentazione. In particolare quando à ̈ presente la porzione di interfaccia 6, una cavità passante 7 consente la comunicazione fra l’ugello di presa 3 ed il sistema di generazione del vuoto V. In altre parole secondo una possibile forma di realizzazione, la camera 4 si estende nella porzione di interfaccia 6 mediante la cavità passante 7, estendentesi per esempio lungo la direzione longitudinale X.

Con 8 Ã ̈ stato indicato un sistema meccanico di rilascio associato al dispositivo di manipolazione e mobile almeno fra una posizione di presa (o prima posizione) in cui non interferisce con la presa del componente C ed una posizione di rilascio (o seconda posizione) in cui causa o facilita il distacco del componente C. Preferibilmente il dispositivo di manipolazione 8 Ã ̈ mobile fra la prima e la seconda posizione, e viceversa, lungo la direzione longitudinale X.

Preferibilmente il sistema meccanico di rilascio 8 à ̈ inserito almeno parzialmente internamente al dispositivo di manipolazione. Preferibilmente il sistema meccanico di rilascio 8 à ̈ associato al dispositivo di manipolazione in modo da sporgere all’esterno dell’ugello di presa 3 quando ha raggiunto la posizione di rilascio. Nel caso in cui sia prevista la cannula 2 come in figura 1, il sistema meccanico di rilascio 8 à ̈ inserito almeno parzialmente internamente alla cannula 2. Il sistema meccanico di rilascio 8 à ̈ associato al dispositivo di manipolazione rimanendo libero di muoversi al suo interno fra la posizione di presa (o prima posizione) e la posizione di rilascio (o seconda posizione).

Le figure 1-4 illustrano una possibile forma di realizzazione del sistema meccanico di rilascio 8 comprendente un’estensione trasversale 9 per esempio realizzata mediante un disco forato. Il sistema meccanico di rilascio 8 comprende inoltre un ago 10 solidale all’estensione trasversale 9. L’ago 10 ha sezione trasversale inferiore alla sezione di aspirazione 3a dell’ugello di presa 3, per esempio alla sezione interna della cannula 2, se presente. Nel caso di un ago 10 con sezione circolare e di un ugello di presa 3 con sezione di aspirazione 3a circolare, l’ago 10 ha un diametro inferiore al diametro della sezione di aspirazione 3a.

Preferibilmente l’ago 10 à ̈ disposto e si muove lungo la direzione longitudinale X fra la prima e la seconda posizione, e viceversa.

La differenza fra le dimensioni dell’ago 10 e della sezione di presa 3a (o della cannula 2 se presente), à ̈ tale da mantenere un’intercapedine per permettere il passaggio dell’aria a seguito dell’attivazione del sistema di generazione del vuoto V.

Con riferimento alla forma di realizzazione di figura 1, preferibilmente l’estensione trasversale 9 à ̈ solidale centralmente e perpendicolarmente all’ago 10. Preferibilmente l’ago 10 à ̈ inserito almeno parzialmente all’interno della cannula 2 e l’estensione trasversale 9 à ̈ alloggiata all’interno della camera 4.

Nella seconda posizione (figura 2 e 4), corrispondente alla fase di rilascio di un componente da parte del dispositivo di manipolazione, il sistema meccanico di rilascio 8 presenta una porzione di rilascio sporgente leggermente dalla sezione di aspirazione 3a dell’ugello di presa 3 (per esempio dalla cannula se presente). In particolare l’ago 10 presenta una porzione di rilascio 10a corrispondente ad una porzione inferiore (o prossimale) dell’ago stesso e adatta a sporgere leggermente dalla sezione di aspirazione 3a dell’ugello di presa 3 (per esempio dalla cannula se presente) quando l’ago raggiunge la posizione di rilascio.

Nella prima posizione (figura 1), corrispondente alla fase di presa e movimentazione di un componente da parte del dispositivo di manipolazione, il sistema meccanico di rilascio 8 non sporge esternamente alla sezione di aspirazione 3a (alla cannula 2, se presente). La sua porzione di rilascio à ̈ disposta internamente al dispositivo di manipolazione (alla cannula 2, se presente). In particolare l’ago 10 presenta la sua porzione inferiore (o prossimale) disposta internamente al dispositivo di manipolazione (alla cannula 2, se presente). In questa condizione l’ugello di presa 3 à ̈ libero e può trattenere e movimentare il componente C, tramite aspirazione (risucchio) ottenuto grazie all’attivazione del sistema di generazione del vuoto V che genera una differenza di pressione fra l’interno e l’esterno del dispositivo di manipolazione.

Il sistema meccanico di rilascio 8 à ̈ adatto ad essere movimentato dalla seconda posizione (o posizione di rilascio) alla prima posizione (o posizione di presa) per effetto dell’attivazione del sistema di generazione del vuoto V che genera una depressione tale da risucchiare il sistema meccanico di rilascio 8 all’interno del dispositivo di manipolazione.

Il movimento del sistema meccanico di rilascio 8 dalla posizione di rilascio alla posizione di presa à ̈ contrastato da una forza di richiamo verso la posizione di rilascio che, nell’esempio di figura 1 à ̈ rappresentata dalla forza di gravità agente sul sistema meccanico di rilascio.

In particolare il sistema di rilascio 8 à ̈ adatto a risalire lungo la camera 4 all’interno del dispositivo di manipolazione per effetto dell’attivazione del sistema di generazione del vuoto V in contrasto con la forza di richiamo. Il movimento del sistema meccanico di rilascio generato dal sistema di generazione del vuoto in contrasto con la forza di richiamo si esplica lungo la direzione longitudinale X.

In altre parole lo stesso principio di attuazione della presa (il sistema di generazione del vuoto) del componente C movimenta il sistema meccanico di rilascio 8 dalla posizione di rilascio a quella di presa.

Un esempio di un’estensione trasversale 9 realizzata mediante un disco forato, corrispondente a quella utilizzata nelle figure 1-4, à ̈ illustrata in figura 11. Con 9a sono stati indicati fori aventi lo scopo di consentire la comunicazione fra il sistema di generazione del vuoto V e l’ugello di presa 3 consentendo il passaggio dell'aria con conseguente adeguamento delle pressioni. Con 9b à ̈ stata indicata una porzione periferica e con 9c à ̈ stata indicata una porzione trasversale adatta ad essere resa solidale all'ago 10, per esempio in corrispondenza di un foro 9d.

In accordo con una possibile forma di realizzazione, per esempio illustrata in figura 1, il sistema meccanico di rilascio 8 à ̈ adatto ad essere movimentato dalla posizione di presa alla posizione di rilascio per effetto della forza di richiamo che prevale sulla forza di aspirazione a seguito della riduzione o dell’annullamento della differenza di pressione tra l’interno ed esterno del dispositivo di manipolazione operata dal sistema di generazione del vuoto V.

In altre parole sul sistema meccanico di rilascio opera una forza di richiamo (costante o variabile) avente almeno una componente con verso contrario ad almeno una componente della forza esplicata sul sistema meccanico di rilascio mediante l’attivazione del sistema di generazione del vuoto, se presente. Il verso della risultante di queste due forze contrastanti operanti sul sistema meccanico di rilascio determina il verso dello spostamento del sistema meccanico di rilascio.

Il passaggio da una posizione all’altra, e viceversa, del sistema meccanico di rilascio avviene automaticamente in funzione dello stato del sistema di generazione del vuoto (attivazione, disattivazione/diminuzione della depressione) senza richiedere specifici sistemi di attivazione.

Con riferimento alla forma di realizzazione di figura 1, la forza di richiamo à ̈ definita dalla forza di gravità agente sul sistema meccanico di rilascio 8. In altre parole il sistema meccanico di rilascio 8 à ̈ adatto ad essere movimentato dalla posizione di presa alla posizione di rilascio per effetto della sua forza peso che prevale sulla forza di aspirazione a seguito della disattivazione del sistema di generazione del vuoto V o della riduzione della differenza di pressione tra l’interno ed esterno del dispositivo di manipolazione. In particolare il sistema di rilascio 8 à ̈ adatto a scendere lungo la camera 4 all’interno del dispositivo di manipolazione per effetto della riduzione della forza di aspirazione che si genera agendo sul sistema di generazione del vuoto V, diminuendo la depressione o annullandola completamente (nel caso di disattivazione del sistema di generazione del vuoto). Il movimento (o discesa) del sistema meccanico di rilascio 8 si esplica lungo la direzione longitudinale X. Conseguentemente, alla fine della discesa, l’ago 10 sporge leggermente dalla sezione di aspirazione 3a (dalla cannula 2, se presente).

In accordo con una possibile forma di realizzazione, il dispositivo di manipolazione secondo la presente invenzione comprende un fine corsa superiore 11 (o distale) per il sistema meccanico di rilascio 8. Il fine corsa superiore può essere realizzato per esempio mediante uno spallamento disposto internamente alla camera 4. In particolare, nel caso della porzione di interfaccia 6, lo spallamento può essere realizzato da una parete inferiore (o prossimale) della porzione di interfaccia 6 disposta internamente alla camera 4. Il fine corsa superiore impedisce che il sistema meccanico di rilascio 8 sia risucchiato all’interno del dispositivo di manipolazione.

In accordo con una possibile forma di realizzazione, il dispositivo di manipolazione secondo la presente invenzione comprende un fine corsa inferiore 12 per il sistema meccanico di rilascio 8. Il fine corsa inferiore può essere realizzato per esempio mediante uno spallamento disposto internamente alla camera 4. In alternativa, il fine corsa inferiore può essere realizzato mediante una base 4a della camera stessa. Il fine corsa inferiore definisce l’entità della porzione di rilascio del sistema meccanico di rilascio 8. Con riferimento all’esempio illustrato in figura 1, il fine corsa inferiore definisce di quanto sporge l’ago 10 rispetto all’ugello di presa 3 quando raggiunge la posizione di rilascio.

Nell'esempio illustrato nelle figure 1-4, l'estensione trasversale 9 svolge il ruolo di elemento di battuta contro il fine corsa superiore 11 e contro il fine corsa inferiore 12.

In uso il dispositivo di manipolazione come precedentemente descritto prevede l’attivazione del sistema di generazione del vuoto V per effettuare la presa e la movimentazione del componente C. Il sistema di generazione del vuoto V provoca una differenza di pressione fra l'interno del dispositivo di manipolazione e l'atmosfera (depressione). Il sistema meccanico di rilascio 8, inizialmente in posizione di rilascio, viene aspirato all’interno del dispositivo di manipolazione stesso in contrasto alla forza di richiamo che tenderebbe a riportalo in posizione di rilascio. In particolare l’ago 10 rientra nel dispositivo (in particolare nella cannula 2 se presente).

Con riferimento alla disposizione illustrata nelle figure, il sistema meccanico di rilascio 8 si solleva. Conseguentemente si solleva l’ago 10, scomparendo all’interno del dispositivo (in particolare della cannula 2 se presente - figura 1). In questo modo à ̈ permessa la presa del componente C, similmente a quanto accade in caso di assenza del sistema meccanico di rilascio 8. Secondo l’esempio allegato l’estensione trasversale 9 (il disco forato) ha il compito di evitare il risucchio nel circuito nella posizione di presa e la caduta dell’ago esternamente alla cannula nella posizione di rilascio. Eventualmente l’estensione trasversale 9 (il disco forato) può contribuire a fornire una massa tale da rendere la forza peso del sistema meccanico di rilascio predominante rispetto alle forze di adesione tra il disco e il fine corsa superiore. Nel caso in cui sia previsto il fine corsa superiore 11, il sistema meccanico di rilascio non viene completamente risucchiato. In particolare il fine corsa superiore 11 à ̈ adatto ad interferire con l’estensione 9 (il disco forato) che va in battuta sullo spallamento inferiore della porzione di interfaccia 6, se presente.

Quando à ̈ richiesto il rilascio, si disattiva il sistema di generazione del vuoto V o si riduce la differenza di pressione tra l’interno ed esterno del dispositivo di manipolazione. Alla scomparsa/diminuzione della forza di aspirazione, la forza di richiamo prevale sulla forza di aspirazione ed il sistema meccanico di rilascio raggiunge la posizione di rilascio (figura 2). In particolare, con riferimento alla forma di realizzazione di figura 1, il sistema meccanico di rilascio 8 ricade sotto l’effetto della forza di gravità. Preferibilmente l’estensione trasversale 9 va in battuta contro il fine corsa inferiore 12 ricavato internamente al corpo 5 e la discesa dell’ago 10 viene bloccata per garantire una determinata sporgenza della porzione di rilascio 10a all’ugello di presa 3 (in particolare rispetto alla cannula 2 se presente). Nella discesa, l’ago 10 entra in contatto con il componente C, colpendolo e favorendone il distacco dal dispositivo di manipolazione.

In particolare il sistema di rilascio 8 à ̈ adatto a passare dalla posizione di rilascio alla posizione di presa e viceversa (risalire e a scendere all’interno del dispositivo di manipolazione) in funzione della differenza di pressione tra l’interno ed esterno del dispositivo di manipolazione.

La presente invenzione riguarda inoltre un metodo per manipolare a vuoto un componente C, in particolare mediante un dispositivo di manipolazione a vuoto 1 come precedentemente descritto. Il metodo prevede di attivare il sistema di generazione del vuoto V per prendere e movimentare il componente e per movimentare il sistema meccanico di rilascio 8 dalla posizione di rilascio alla posizione di presa in contrasto ad una forza di richiamo. Il metodo prevede inoltre di disattivare il sistema di generazione del vuoto V o diminuire la differenza di pressione fra l’interno del dispositivo di manipolazione e l’esterno per movimentare il sistema meccanico di rilascio 8 dalla posizione di presa alla posizione di rilascio per effetto della forza di richiamo rilasciando così il componente C.

Se applicato in un dispositivo analogo o simile a quello illustrato nelle figure 1-4, il metodo secondo la presente invenzione prevede che la forza di richiamo sia determinata dalla forza di gravità.

La presenza del sistema meccanico di rilascio consente il distacco del microcomponente anche quando la forza di gravità dell’oggetto non sarebbe in grado di vincere le forze di adesione. Il sistema meccanico di rilascio garantisce il rilascio e rende affidabile il dispositivo di manipolazione senza sistemi di azionamento aggiuntivi, in quanto basato solamente sulla pressione di aspirazione e su una forza di richiamo operante costantemente sul sistema meccanico di rilascio (per esempio la forza di gravità) e/o a seguito del suo spostamento dalla posizione di rilascio alla posizione di presa (per esempio un elemento passivo, in particolare un elemento elastico).

In alternativa a quanto descritto ed illustrato, possono essere previste varianti strutturali e/o funzionali. Per esempio il disco forato potrebbe essere sostituito da un elemento piano comprendente aperture (per esempio discoidale come precedentemente descritto oppure di differente forma e/o dimensioni) oppure da un elemento di qualsiasi forma e/o dimensioni. In alternativa l’elemento può essere non forato se il passaggio dell’aria à ̈ comunque permesso, ad esempio grazie alle forma e/o ridotte dimensioni dell’elemento oppure grazie a canali esterni e/o scanalature praticate nel corpo del dispositivo di manipolazione.

In generale il sistema di rilascio 8 à ̈ adatto a risalire e a scendere all’interno del dispositivo di manipolazione come effetto diretto dell’attivazione/disattivazione del sistema di generazione del vuoto V o della riduzione della differenza di pressione tra l’interno ed esterno del dispositivo di manipolazione.

Un’ulteriore forma di realizzazione può prevedere un elemento ausiliare passivo, per esempio una molla, tale da sostituire o supportare l’azione della forza di gravità sul sistema di rilascio 8 e garantire o favorire la fuoriuscita della porzione di rilascio 10a dell’ago 10 quando viene richiesto il rilascio del componente. L’integrazione di tale elemento passivo può essere utile soprattutto nel caso in cui il dispositivo di manipolazione à ̈ destinato ad operare in una configurazione diversa da quella verticale indicata nelle figure allegate. Le figure 7 e 8 illustrano schematicamente una possibile forma di realizzazione comprendente un elemento ausiliare, per esempio una molla 13. Secondo la forma di realizzazione illustrata l’elemento passivo à ̈ adatto a comprimersi sotto l’effetto del vuoto consentendo al sistema di raggiungere la posizione di presa, e ad estendersi alla disattivazione del vuoto o alla riduzione della differenza di pressione tra l’interno e l’esterno, spingendo l’ago fuori dall’ugello di presa e raggiungendo la posizione di rilascio. La posizione, la configurazione e le modalità di funzionamento della molla (o in generale dell’elemento passivo) potranno comunque variare rispetto a quanto descritto ed illustrato.

Se applicato in un dispositivo analogo o simile a quello illustrato nelle figure 7-8, il metodo secondo la presente invenzione prevede che la forza di richiamo comprenda la forza di gravità e/o una forza di richiamo elastica che, in alcuni casi potrebbe rendere trascurabile la forza di gravità.

Indipendentemente dalla presenza, dalla forma e dalle dimensioni dell'elemento svolgente le funzioni dell’estensione trasversale 9, il sistema meccanico di rilascio comprende un ago 10 avente diametro inferiore al diametro interno della cannula 2 (o in generale della sezione di aspirazione 3a) o comunque sezione inferiore alla luce del foro passante 2 (o in generale della sezione di aspirazione 3a). Tale ago 10 à ̈ inserito almeno parzialmente all’interno del dispositivo (in particolare della cannula 2 se presente) e comprende la porzione di rilascio 10a.

Secondo un’altra possibile forma di realizzazione, la cannula 2 à ̈ assente e il corpo 5 presenta un foro passante in modo tale che una sua estremità prossimale entri direttamente in contatto con il componente C da manipolare, costituendo essa stessa l’ugello di presa 3. Un esempio di tale forma di realizzazione à ̈ illustrato nelle figure 9 e 10 in cui le pareti 3b dell’ugello di presa sono definite dalla pareti della estremità prossimale del corpo 5.

Nei casi in cui sia previsto l’interfaccia 6, quest’ultimo può essere di forma e dimensioni diverse da quelle descritte ed illustrate. In alcuni casi il corpo 5 può essere adatto ad essere collegato direttamente all’elemento di movimentazione senza interfaccia. In altri casi l’interfaccia non à ̈ previsto, per esempio nel caso in cui il dispositivo di manipolazione sia destinato ad un utilizzo manuale.

Le forme di realizzazione descritte con riferimento ad un'estensione trasversale 9 per esempio avente forma di disco forato possono essere riferite in generale alla presenza di un elemento di battuta di qualsiasi forma e dimensione per evitare il risucchio e la fuoriuscita del sistema meccanico di rilascio 8 dal dispositivo di manipolazione. L'elemento di battuta può essere adatto eventualmente a svolgere anche la funzione di zavorra.

In alternativa la funzione di zavorra può essere svolta da un elemento ulteriore differente dall'elemento di battuta, per esempio ancora in forma di estensione trasversale.

In alternativa al disco forato l'estensione trasversale 9 (o elemento di battuta) può essere realizzato mediante una barra trasversale come per esempio illustrato nelle figure 5, 6 e 12. La figura 12 illustra un dettaglio di questa possibile forma di realizzazione in cui, rispetto alla forma di realizzazione di figura 11 manca la porzione periferica 9b. Con 9c à ̈ stata indicata una porzione trasversale adatta ad essere resa solidale all'ago 10, per esempio in corrispondenza di un foro 9d.

In alternativa a quanto descritto ed illustrato, il sistema meccanico di rilascio 8 può comprendere il solo ago 10 avente una massa tale da consentirne la discesa o in generale il passaggio dalla posizione di presa alla posizione di rilascio in particolare a seguito della forza di gravità agente su di esso. In alternativa all’estensione trasversale 9 o elemento di battuta co-operante con i fine corsa superiore ed inferiore, potranno essere previsti differenti mezzi per trattenere l’ago all’interno del dispositivo di manipolazione per esempio all’interno del corpo 5.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) comprendente un ugello di presa (3) in comunicazione con un sistema di generazione del vuoto (V) per la presa mediante aspirazione di un componente (C) in corrispondenza di una sezione di presa (3a) dell’ugello di presa stesso ed un sistema meccanico di rilascio (8) inserito almeno parzialmente all’interno di detto dispositivo di manipolazione e mobile fra una posizione di rilascio in cui una porzione di rilascio (10a) del sistema meccanico di rilascio (8) sporge esternamente all’ugello di presa (3) ed una posizione di presa in cui detta porzione di rilascio (10a) rientra nel dispositivo di manipolazione rispetto alla sezione di presa (3a), in cui detto sistema meccanico di rilascio (8) à ̈ adatto ad essere movimentato dalla posizione di rilascio alla posizione di presa per effetto dell’attivazione del sistema di generazione del vuoto (V) che risucchia detto sistema meccanico di rilascio (8) in contrasto ad una forza di richiamo verso la posizione di rilascio ed in cui detto sistema meccanico di rilascio (8) à ̈ adatto ad essere movimentato dalla posizione di presa alla posizione di rilascio per effetto di detta forza di richiamo a seguito della riduzione o dell’annullamento della differenza di pressione tra l’interno ed esterno del dispositivo di manipolazione operata dal sistema di generazione del vuoto (V).
2. 2. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il sistema di rilascio (8) à ̈ adatto a risalire e a scendere all’interno del dispositivo di manipolazione in funzione della differenza di pressione tra l’interno ed esterno del dispositivo di manipolazione.
3. 3. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta forza di richiamo verso la posizione di rilascio operante sul sistema meccanico di rilascio (8) à ̈ determinata dalla forza di gravità operante sul sistema meccanico di rilascio (8).
4. 4. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui il sistema meccanico di rilascio (8) comprende un ago (10) adatto ad essere movimentato dalla posizione di rilascio alla posizione di presa per effetto dell’attivazione del sistema di generazione del vuoto (V) che risucchia detto ago (10) in contrasto alla forza di richiamo verso la posizione di rilascio ed in cui detto ago (10) à ̈ adatto ad essere movimentato dalla posizione di presa alla posizione di rilascio per effetto di detta forza di richiamo a seguito della riduzione o dell’annullamento della differenza di pressione tra l’interno ed esterno del dispositivo di manipolazione operata dal sistema di generazione del vuoto (V).
5. 5. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo la rivendicazione 4, in cui detto ago (10) ha sezione trasversale minore della sezione di aspirazione (3a) dell’ugello di presa (3).
6. 6. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo la rivendicazione 4, comprendente una cannula (2) definente detto ugello di presa (3), in cui detto ago (10) à ̈ inserito almeno parzialmente all’interno della cannula (2).
7. 7. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo la rivendicazione 4, in cui detto ago (10) comprende detta porzione di rilascio (10a).
8. 8. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo una o più delle rivendicazioni 4-7, in cui il sistema meccanico di rilascio (8) comprende un elemento di battuta o un’estensione trasversale (9) solidale all’ago (10) adatta a trattenere l’ago (10) all’interno del dispositivo di manipolazione.
9. 9. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo la rivendicazione 8, in cui l'elemento di battuta o l’estensione trasversale (9) à ̈ un disco forato solidale preferibilmente centralmente e perpendicolarmente all’ago (10).
10. 10. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo la rivendicazione 8, in cui l'elemento di battuta o l’estensione trasversale (9) à ̈ una barra trasversale solidale preferibilmente centralmente e perpendicolarmente all’ago (10).
11. 11. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo una o più delle rivendicazioni 8-10, in cui l'elemento di battuta o l’estensione trasversale (9) à ̈ inserita all’interno di una camera (4) del dispositivo di manipolazione (1) in comunicazione con detto sistema di generazione del vuoto (V).
12. 12. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente una camera (4) in comunicazione con detto sistema di generazione del vuoto (V) e adatta a ricevere almeno parzialmente detto sistema meccanico di rilascio (8).
13. 13. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente un fine corsa superiore (11) per il sistema meccanico di rilascio (8) per esempio uno spallamento disposto internamente ad una camera (4) del dispositivo di manipolazione (1).
14. 14. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo la rivendicazione 13, in cui detto fine corsa superiore (11) Ã ̈ realizzato da una parete inferiore di una porzione di interfaccia (6) disposta internamente ad una camera (4) del dispositivo di manipolazione(1) in comunicazione con detto sistema di generazione del vuoto (V).
15. 15. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente un fine corsa inferiore (12) per il sistema meccanico di rilascio (8) per esempio uno spallamento disposto internamente ad una camera (4) del dispositivo di manipolazione in comunicazione con detto sistema di generazione del vuoto (V).
16. 16. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo una o più delle rivendicazioni 13-15 quando dipendenti da una o più delle rivendicazioni da 8 a 11, in cui detto elemento di battuta o detta estensione trasversale (9) à ̈ adatta ad andare in battuta contro un fine corsa superiore (11) e/o un fine corsa inferiore (12).
17. 17. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti comprendente un elemento ausiliare passivo tale da sostituire o supportare l’azione della forza di gravità sul sistema di rilascio (8) e garantire o favorire la fuoriuscita della porzione di rilascio (10a) quando viene richiesto il rilascio del componente.
18. 18. Dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo la rivendicazione 17, in cui detto elemento ausiliare passivo comprende una molla (13) o un elemento elastico.
19. 19. Metodo per manipolare un componente mediante un dispositivo di manipolazione a vuoto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, detto metodo di manipolazione comprendendo: attivare detto sistema di generazione del vuoto (V) per prendere e movimentare il componente (C) e per movimentare detto sistema meccanico di rilascio (8) dalla posizione di rilascio alla posizione di presa, in cui detto sistema meccanico di rilascio (8) à ̈ risucchiato nel dispositivo di manipolazione in contrasto ad una forza di richiamo verso la posizione di rilascio, disattivare detto sistema di generazione del vuoto (V) o diminuire la differenza di pressione tra l’interno ed esterno del dispositivo di manipolazione per movimentare detto sistema meccanico di rilascio (8) dalla posizione di presa alla posizione di rilascio per effetto di detta forza di richiamo rilasciando il componente.
20. 20. Metodo per manipolare un componente secondo la rivendicazione 19, in cui detta forza di richiamo comprende la forza di gravità e/o una forza di richiamo elastica.