ITMI950541A1 - Apparecchiatura per la manipolazione di un carico - Google Patents

Abstract

Un'apparecchiatura per la manipolazione di un carico comprende una struttura di sostegno, mezzi per agganciare o alloggiare il carico, almeno un dispositivo di bilanciamento del peso del carico e mezzi per rilevare il peso del carico. Sono ulteriormente previsti mezzi per rilevare la forza applicata al carico in almeno una direzione di movimento e mezzi per controllare automaticamente l'azionamento del dispositivo di bilanciamento del peso in funzione del peso del carico e della forza applicata su di esso.(figura 1).

Description

Descrizione dell'invenzione che ha

"APPARECCHIATURA PER LA MANIPOLAZIONE DI UN CARICO"

La presente invenzione concerne un'apparecchiatura per la manipolazione di un carico.

Questo tipo di apparecchiatura viene generalmente utilizzato per il sollevamento di un carico e la sua movimentazione nei limiti di uno spazio prefissato, ad esempio in una stazione di assemblaggio di componenti meccanici lungo una linea di produzione in serie, oppure in corrispondenza di una stazione per la distribuzione di prodotti o semilavorati destinati ad essere smistati a macchine che realizzano ulteriori lavorazioni.

Le apparecchiature di tipo noto comprendono sostanzialmente mezzi per agganciare o alloggiare il carico, almeno un dispositivo di bilanciamento del peso del carico e mezzi per rilevare il peso del carico.

Un esempio di un'apparecchiatura di tipo noto è riportato nella domanda di brevetto italiana n° IT 26387-A/79 che descrive un dispositivo per la manipolazione di carichi, e in particolare un dispositivo per il bilanciamento del peso di un carico, comprendente un argano a motore elettrico il cui funzionamento viene comandato mediante due potenziometri che regolano la coppia erogata dal motore nelle differenti condizioni di presenza e assenza di carico.

Un altro esempio di un'apparecchiatura di tipo noto è riportato nella domanda di brevetto francese n° FR 2386473 che descrive un'apparecchiatura per la manipolazione di carichi comprendente ulteriormente un dispositivo per il rilevamento del peso del carico oltre ai già citati elementi presenti nell'apparecchiatura descritta nella precedente domanda di brevetto italiana, in questo modo, una volta impostata la coppia motrice da erogare nelle condizioni di presenza e assenza di carico, la coppia motrice erogata dal motore elettrico viene adattata automaticamente nelle due differenti condizioni.

Queste apparecchiature si sono rivelate idonee a trattare carichi di peso limitato. Aumentando il peso del carico da manipolare è necessario realizzare strutture più robuste che comportano tuttavia una maggiore inerzia delle parti in movimento e, soprattutto, un aumento degli attriti tra le varie articolazioni o parti in movimento relativo.

Per questo motivo, pur potendo contare su un adeguato dispositivo di bilanciamento del peso del carico, la manipolazione stessa del carico risulta faticosa poiché l'operatore deve necessariamente esercitare uno sforzo notevole a causa dagli attriti tra le varie parti in movimento relativo. In pratica, le apparecchiature di tipo si rivelano inadeguate per manipolare carichi di peso elevato, ad esempio carichi di peso superiore al doppio o la triplo rispetto al peso dei carichi massimi attualmente previsti per le apparecchiature note sopra descritte.

Compito della presente invenzione è quello di risolvere i sopra citati problemi delle apparecchiature note per la manipolazione di carichi.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo è quello di realizzare un'apparecchiatura che consenta la manipolazione di carichi comunque elevati eliminando l'influenza degli attriti che intervengono tra le parti in movimento durante la manipolazione dei carichi.

Una altro scopo della presente invenzione è quello di migliorare il controllo di un'apparecchiatura per la movimentazione di carichi riducendo l'azione esercitata dall'elevata inerzia delle parti in movimento.

Questi scopi sono raggiunti dalla presente invenzione, che riguarda un'apparecchiatura per la manipolazione di un carico, del tipo comprendente una struttura di sostegno, mezzi per agganciare o alloggiare il carico, almeno un dispositivo di bilanciamento del peso del carico e mezzi per rilevare il peso del carico, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi per rilevare la forza applicata al carico in almeno una direzione di

Viene così rilevata l'incidenza effettiva dello sforzo compiuto da un operatore per sollevare o abbassare un carico sostenuto dall'apparecchiatura, tenendo così conto non solo del peso del carico ma anche dell'incidenza degli attriti tra le varie parti dell'apparecchiatura in reciproco movimento.

L'apparecchiatura comprende inoltre mezzi per controllare automaticamente l'azionamento del dispositivo di bilanciamento del peso in funzione del peso del carico e della forza applicata su di esso.

In questo modo, la potenza erogata dal dispositivo di bilanciamento del peso viene quindi controllata in tempo reale al fine di assecondare il movimento del carico impartito dall'operatore.

In particolare, i mezzi di rilevamento del peso del carico e i mezzi di rilevamento della forza applicata al carico sono costituiti da un dispositivo di rilevamento del peso atto a generare un segnale elettrico rappresentativo del peso del carico e della forza ad esso applicata.

In questo modo il dispositivo di bilanciamento del peso consente di adeguare automaticamente la potenza erogata al peso effettivamente rilevato. In altre parole, se il carico deve essere ad esempio sollevato (o abbassato), l'operatore eserciterà una forza diretta verso l'alto (o verso il basso) che sarà tanto più intensa quanto maggiori sono gli attriti da vincere per effettuare questo movimento. Il dispositivo di rilevamento del peso è in grado di rilevare questa variazione rispetto al solo peso del carico ed è quindi in grado di generare un segnale che consente al dispositivo di bilanciamento del peso di adattare automaticamente la potenza erogata.

Un ulteriore vantaggio della presente invenzione è dato dal fatto che le operazioni di manipolazione del carico non richiedono necessariamente alcuna impostazione preventiva del peso del carico o di altri parametri. Inoltre, il carico può essere manipolato direttamente a mano senza dover ricorrere necessariamente ad impugnature di movimentazione e di comando del dispositivo di bilanciamento del peso, agevolando così le operazioni di manipolazione del carico da parte dell'operatore che ha entrambe le mani libere.

Secondo un aspetto vantaggioso dell'invenzione, i mezzi per controllare automaticamente l'azionamento della potenza erogata dal dispositivo di bilanciamento del peso comprendono almeno un circuito per elaborare il segnale proveniente dal dispositivo di rilevamento del peso.

Ciò è particolarmente utile per evitare che il controllo in tempo reale della potenza erogata dal dispositivo di equilibratura del peso comporti l'innesco di oscillazioni indesiderate del carico, e quindi di tutta la struttura dell'apparecchiatura, nel momento in cui viene a mancare la forza esercitata dall'operatore.

In particolare, il circuito di elaborazione del segnale comprende almeno una sezione programmata per filtrare il segnale in modo tale da impedire oscillazioni dello stesso in occasione di brusche variazioni della forza esercitata sul carico. In pratica, un opportuno programma di controllo provvede ad estrarre il valore medio dell'ampiezza del segnale oscillante ricevuto dal dispositivo di rilevamento del peso ed invia quindi al dispositivo di bilanciamento del peso un segnale livellato con ampiezza pari al valore medio del segnale originariamente fornito dal dispositivo di rilevamento del peso .

Secondo un aspetto preferenziale dell'invenzione, il dispositivo di bilanciamento del peso del carico comprende almeno un motore elettrico collegato meccanicamente ad almeno una ruota per consentire l'avvolgimento e lo svolgimento di un elemento flessibile di trazione. Quest'ultimo può ad esempio essere costituito da un cavo, da una fune, da una catena, da una cinghia o simile.

Questa forma di realizzazione del dispositivo di bilanciamento del peso risulta particolarmente versatile per quanto riguarda l'adattamento a carichi di differente portata e consente di limitare linerzia e gli attriti dovuti alle parti in movimento. Tuttavia, è possibile realizzare il dispositivo di equilibratura del peso impiegando altri mezzi equivalenti, ad esempio attuatori pneumatici, oppure prevedendo altri mezzi di trasmissione della potenza, ad esempio un riduttore ad ingranaggi o un sistema a vite senza fine accoppiata ad ingranaggi elicoidali o altri sistemi di tipo noto.

In una possibile forma di realizzazione dell'apparecchiatura, l'elemento flessibile di trazione è costituito da una catena, e la ruota è costituita da una ruota dentata. Alternativamente, in funzione del carico massimo previsto per l'apparecchiatura, l'elemento flessibile di trazione è costituito da una catena a maglie multiple e la ruota è realizzata sotto forma di un tamburo dentato.

In questa forma di realizzazione dell'apparecchiatura, una estremità dell'elemento flessibile di trazione è fissato con una sua estremità ad un braccio imperniato alla struttura di sostegno dell'apparecchiatura.

Tra l'estremità opposta del braccio imperniato alla struttura di sostegno e i mezzi per agganciare o alloggiare il carico sono preferibilmente collegati altri bracci mediante articolazioni che consentono la movimentazione del carico in una o più direzioni nello spazio, così come la rotazione del carico-rispetto ad uno o più assi.

In questa forma realizzativa , il dispositivo di rilevamento del peso è disposto a valle del dispositivo di bilanciamento del peso in corrispondenza di una delle articolazioni fra i bracci.

Secondo un'altra possibile forma di realizzazione dell'apparecchiatura secondo la presente invenzione, l'apparecchiatura stessa può essere sospesa con possibilità di movimento ad una rotaia di guida od altro mezzo simile.

In questa forma di realizzazione l'elemento flessibile di trazione, è avvolto su una o più carrucole collegate meccanicamente al motore elettrico, ed è fissato ad una sua estremità ad almeno una delle carrucole. L'estremità opposta dell'elemento flessibile di trazione è invece fissato ad una parte mobile solidale ai mezzi per agganciare o alloggiare il carico.

Alternativamente, l'elemento flessibile di trazione è fissato ad una sua estremità ad un tamburo con gole elicoidali collegato meccanicamente al motore elettrico, mentre all'estremità opposta è fissato ad una parte mobile solidale ai mezzi per agganciare o alloggiare il carico. In questa ulteriore forma di realizzazione dell'apparecchiatura il dispositivo di rilevamento del peso è disposto a valle del dispositivo di bilanciamento del peso in corrispondenza della citata parte mobile solidale ai mezzi per agganciare o alloggiare il carico. L'invenzione verrà ora descritta più in dettaglio con riferimento ai disegni acclusi a titolo illustrativo e non limitativo, nei quali:

- la figura 1 è una vista schematica di una prima forma di realizzazione di un'apparecchiatura secondo la presente invenzione ;

- la figura 2 è una vista laterale schematica di una seconda forma di realizzazione di un'apparecchiatura secondo la presente invenzione; e

- la figura 3 è una vista frontale schematica della forma di realizzazione mostrata in figura 2.

Con riferimento alla figura 1, viene mostrata un'apparecchiatura l che comprende una struttura fissa di sostegno 2, una porzione mobile 2a di tale struttura, e mezzi 3 per consentire l'aggancio di un carico da parte di un operatore 4. I mezzi 3 sono rappresentati per semplicità con un gancio, ma è sottinteso che possono essere comunque realizzati in qualsiasi forma idonea a sostenere il carico, ad esempio sotto forma di un telaio per alloggiare un componente meccanico in una posizione particolare .

In particolare, la porzione mobile 2a è ruotabile rispetto alla struttura fissa 2 attorno all'asse A rappresentato in figura 1.

All'apparecchiatura 1 è associato un dispositivo di bilanciamento del peso comprendente un motore elettrico 5, fissato alla porzione mobile 2a della struttura di sostegno 2, ed un eventuale riduttore di velocità 6 che collega meccanicamente l'albero del motore elettrico 5 ad una ruota 7. Sulla ruota 7, che può essere anche realizzata sotto forma di un tamburo per argano, viene arrotolato e srotolato un elemento flessibile di trazione 8, quale ad esempio un cavo, una fune, una catena, una cinghia o simile.

L'elemento flessibile di trazione 8, preferibilmente una catena a maglia singola o a maglie multiple, è fissata con una sua estremità all'estremità 10 di un braccio 11 imperniato in 12 alla porzione mobile 2a della struttura di sostegno 2. La catena 8 è invece fissata con la sua estremità opposta alla porzione mobile 2a, dalla quale passa poi in presa sulla ruota dentata (o tamburo dentato) di trascinamento 7 e sulla ruota dentata (o tamburo dentato) di rinvio 9. Il braccio 11 è imperniato all'estremità opposta 16 ad un giunto di articolazione 13 al quale sono collegati gli ulteriori elementi di sostegno del carico che saranno descritti nel seguito.

Al braccio il è abbinato un braccio di rinforzo 14 in modo tale da realizzare una struttura a parallelogramma in cui il braccio 14 è imperniato alla porzione mobile 2a ad una sua estremità 15, mentre all'estremità opposta 17 è imperniato al giunto di articolazione 13.

In figura 1, i bracci 11 e 14, il giunto di articolazione 13, nonché i mezzi 3 per consentire l'aggancio del carico, sono anche rappresentati con linee tratteggiate nelle posizioni corrispondenti rispettivamente alla minima e massima elevazione del carico rispetto al suolo su cui poggia la struttura di sostegno 2.

Al giunto di articolazione 13 è collegata una delle estremità di un ulteriore braccio 18 che risulta sempre parallelo al suolo qualunque sia la posizione di elevazione del carico, e può essere ruotato rispetto al giunto di articolazione 13 attorno all'asse indicato con B in figura 1. All'estremità opposta del braccio 18 è presente un giunto di articolazione 19 al quale è sospeso un elemento di supporto 20 comprendente alla sua estremità libera i mezzi 3 per agganciare il carico.

L'elemento di supporto 20 rappresentato in figura 1 è costituito da una barra o da un'asta rigida. Tuttavia, l'elemento di supporto 20 può anche essere costituito da un qualunque elemento flessibile del tipo già citato poiché il dispositivo di bilanciamento del peso è in grado di assecondare anche il movimento di elevazione del carico non appena viene rilevata una minima variazione dello

Nella forma realizzativa mostrata in figura l, il dispositivo di rilevamento del peso 21 è disposto in corrispondenza del giunto di articolazione 19 che collega il braccio 18 all'elemento di supporto 20. Tuttavia, lo stesso dispositivo 21 può essere anche disposto in corrispondenza di una qualsiasi idonea articolazione a valle del dispositivo di bilanciamento del peso. Ad esempio, il dispositivo 21 può essere disposto in corrispondenza del giunto di articolazione 13, oppure in corrispondenza dell'estremità 10 del braccio li a cui è fissata la catena 8. Queste ulteriori possibilità offrono il vantaggio di poter disporre il dispositivo 21 in posizioni meno soggette ad eventuali urti rispetto alla posizione mostrata in figura 1.

Durante il funzionamento, supponendo che non vi sia inizialmente alcun carico sospeso ai mezzi di aggancio 3, l'operatore 4 può spostare con minimo sforzo gli elementi mobili dell'apparecchiatura 1 per condurre i mezzi di aggancio 3 nella posizione più opportuna per assicurare il carico {non rappresentato) all'apparecchiatura 1. Infatti, il movimento in direzione verticale degli elementi mobili viene assecondato automaticamente dal dispositivo per il bilanciamento del peso.

Dopo che il carico è stato assicurato ai mezzi di aggancio 3, l'operatore 4 può agevolmente spostarlo nella posizione di rilascio con lo stesso minimo sforzo poiché, anche in questo caso, i movimenti del carico lungo una direzione verticale sono automaticamente assecondati dal dispositivo di bilanciamento del peso che è in grado di erogare anche la potenza necessaria a vincere gli attriti degli elementi mobili della struttura.

Infatti, il dispositivo di rilevamento del peso 21 genera un segnale elettrico rappresentativo del peso del carico e della forza ad esso applicata. Questo segnale viene indirizzato ad un circuito di controllo della potenza erogata dal motore elettrico 5, circuito comprendente una sezione di elaborazione del segnale secondo un programma prestabilito .

In particolare, nel momento in cui l'operatore inizia o termina la movimentazione del carico, si verifica una variazione del segnale rilevato dal dispositivo 21. Il dispositivo di bilanciamento del peso reagisce conseguentemente nel tentativo di compensare tale variazione. Ciò provoca tuttavia un'oscillazione del segnale rilevato dal dispositivo 21 e, conseguentemente, provoca un'oscillazione del carico che può anche raggiungere la frequenza di risonanza. Per scongiurare questo pericolo il segnale viene filtrato in modo tale che all'uscita del circuito di filtro venga emesso un segnale livellato di ampiezza corrispondente al valore medio del segnale rilevato dal dispositivo 21.

Un'altra possibile forma di realizzazione dell'apparecchiatura secondo l'invenzione è rappresentata con il riferimento numerico 101 nelle figure 2 e 3. In questa forma di realizzazione, l'apparecchiatura 101 è sospesa su una rotaia di guida 102, ad esempio realizzata da un corpo scatolare come nelle figure 2 e 3, ed è mobile lungo la rotaia 102 mediante i carrelli 103, questi ultimi essendo collegati ad una staffa 104 che mantiene sospesa l'apparecchiatura 101.

L'elemento flessibile di trazione 105, ad esempio un cavo o simile, è avvolto su una ruota 106 collegata meccanicamente al motore elettrico (qui non rappresentato) ed è fissato ad una sua estremità alla ruota 106, mentre l'estremità opposta dell'elemento flessibile di trazione 105 è fissato in 107 ad una parte mobile 108 solidale ai mezzi (non rappresentati) per agganciare o alloggiare il carico. La ruota 106 può essere costituita da una o più carrucole, oppure da un tamburo, in funzione del carico da sostenere e del tipo di elemento flessibile 105 impiegato nell'apparecchiatura .

Ad esempio, nella realizzazione mostrata nelle figure 2 e 3, la ruota 106 è costituita da una carrucola singola, mentre sono previste due carrucole di invio 109 sulla verticale di sviluppo dell'elemento flessibile di trazione 105 ed una ulteriore carrucola di ritorno 110 montata sulla parte mobile 108 solidale ai mezzi per agganciare o alloggiare il carico.

In questa ulteriore forma di realizzazione dell'apparecchiatura, il dispositivo di rilevamento del peso 111 è disposto sempre a valle del dispositivo di bilanciamento del peso, ma in corrispondenza della parte mobile 108 solidale ai mezzi per agganciare o alloggiare il carico. Un conduttore spiralato 112 consente di collegare il dispositivo di rilevamento del peso ili al circuito di controllo, alloggiato nell'involucro 113, per consentire la regolazione della potenza erogata dal motore elettrico .

Questa soluzione risulta particolarmente idonea nel caso in cui l'apparecchiatura 101 sia destinata a sostenere carichi massimi molto elevati. Infatti, aumentando i passaggi dell'elemento flessibile di trazione tra le carrucole 109 e 110, aumenta conseguentemente anche l'attrito che si oppone al movimento impartito dall'operatore al carico in direzione verticale. Lo stesso vale se, invece di un unico elemento flessibile di trazione, ne vengono utilizzati due o più per consentire il sostegno di carichi di peso molto elevato.

Claims (15)

1. RIVENDICAZION 1. Apparecchiatura per la manipolazione di un carico, del tipo comprendente una struttura di sostegno, mezzi per agganciare o alloggiare detto carico, almeno un dispositivo di bilanciamento del peso del carico e mezzi per rilevare il peso del carico, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi per rilevare la forza applicata a detto carico in almeno una direzione di movimento.
2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi per controllare automaticamente l 'azionamento di detto dispositivo di bilanciamento del peso in funzione del peso del carico e della forza applicata su di esso.
3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di rilevamento del peso del carico e detti mezzi di rilevamento della forza applicata a detto carico sono costituiti da un dispositivo di rilevamento del peso atto a generare un segnale elettrico rappresentativo del peso del carico e della forza ad esso applicata.
4. 4. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi per controllare automaticamente l'azionamento della potenza erogata da detto dispositivo di bilanciamento del peso comprendono almeno un circuito per elaborare il segnale proveniente da detto dispositivo di rilevamento del peso.
5. 5. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto circuito comprende almeno una sezione programmata per filtrare detto segnale in modo tale da impedire oscillazioni dello stesso in occasione di brusche variazioni della forza esercitata su detto carico.
6. 6. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di bilanciamento del peso del carico comprende almeno un motore elettrico collegato meccanicamente ad almeno una ruota per consentire l'avvolgimento e lo svolgimento di un elemento flessibile di trazione.
7. 7. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detto elemento flessibile di trazione è costituito da una catena, e dal fatto che detta ruota è costituita da una ruota dentata.
8. 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detto elemento flessibile di trazione è costituito da una catena a maglie multiple, e dal fatto che detta ruota è costituita da un tamburo dentato .
9. 9. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detto eie flessibile di trazione è fissato con una sua estremità ad una estremità di un braccio imperniato a detta struttura di sostegno.
10. 10. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 9 , caratterizzata dal fatto di comprendere uno o più bracci articolati tra detto braccio imperniato alla struttura di sostegno e detti mezzi per agganciare o alloggiare detto carico.
11. 11. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 10, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di rilevamento del peso è disposto a valle di detto dispositivo di bilanciamento del peso in corrispondenza di una delle articolazioni fra detti bracci .
12. 12. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto di essere sospesa con possibilità di movimento ad una rotaia di guida .
13. 13. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6 o 12, caratterizzata dal fatto che detto elemento flessibile di trazione è avvolto su una o più carrucole collegate meccanicamente a detto motore elettrico, ed è fissato ad una sua estremità ad almeno una di dette carrucole, l'estremità opposta di detto elemento flessibile di trazione essendo fissato ad una parte mobile solidale a detti mezzi per agganciare o alloggiare detto carico.
14. 14·. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6 o 12, caratterizzata dal fatto che detto elemento flessibile di trazione è fissato ad una sua estremità ad un tamburo con gole elicoidali collegato meccanicamente al motore elettrico, ed all'estremità opposta è fissato ad una parte mobile solidale a detti mezzi per agganciare o alloggiare detto carico.
15. 15. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 14, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di rilevamento del peso è disposto a valle di detto dispositivo di bilanciamento del peso in corrispondenza di detta parte mobile solidale a detti mezzi per agganciare o alloggiare detto carico.