ITMI980919A1 - Macchina per la lavorazione automatica di parti di calzature - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"MACCHINA PER LA LAVORAZIONE AUTOMATICA DI PARTI DI CALZATURE"

La presente invenzione si riferisce ad una macchina per la lavorazione automatica di parti di calzature, quale per esempio una macchina per incollare, ribattere o cardare fondi o suole di calzature. Più in particolare la presente invenzione si riferisce ad una macchina di questo tipo comprendente mezzi per la tracciatura rapida del profilo di lavoro.

Come è ben noto, nell'industria calzaturiera si sono diffuse da tempo macchine automatiche per la esecuzione delle diverse fasi di lavorazione di una calzatura. In questo tipo di macchine l'utensile, supportato da un braccio mobile, si sposta lungo un percorso prefissato della parte di calzatura interessata alla specifica lavorazione, eseguendo il lavoro voluto sulla stessa. Per realizzare questa operazione è naturalmente necessario che la macchina, prima di iniziare il ciclo di lavorazione automatica, abbia una preventiva fase di "apprendimento", nella quale vengono fornite alla macchina le coordinate del profilo "base" della parte di calzatura di cui si intende niziare la lavorazione e inoltre una serie dì rapporti di ingrandimento che permettono alla macchina, a partire da questo profilo base, di ricostruire automaticamente i profili di lavoro di tutta la serie di numeri della calzatura di cui si deve eseguire la lavorazione.

Per realizzare la fase di apprendimento, secondo la tecnica nota più avanzata, si utilizza la stessa macchina utensile che eseguirà la lavorazione finale. Per questa operazione, si sostituisce l'utensile di lavoro con una punta a tracciare, si piazza sul banco di lavoro la desiderata-parte di calzatura, nella misura "base", e infine si utilizza il braccio di lavoro per muovere detta punta lungo una serie discreta di punti, convenientemente distribuiti lungo il percorso di lavoro. Questa procedura può essere eseguita sia col braccio di lavoro in funzionamento "attivo", sia col braccio di lavoro in funzionamento "passivo".

Nel primo caso l'operatore provvede a inserire sul quadro di comando della macchina, per tentativi, le coordinate di un primo punto del percorso, per esempio secondo un sistema cartesiano a tre assi ortogonali (x), (y), (z), e via via affina questi valori fino a che la punta a tracciare si è collocata esattamente nel punto desiderato. Giunto a questo punto egli inserisce anche i valori relativi all'inclinazione trasversale (a) e longitudinale (b) che l'utensile dovrà avere in quel particolare punto - e che la macchina non è in grado di riprodurre sulla punta a tracciare, dato che questi due movimenti sono normalmente connessi all'utensile e vengono dunque rimossi con esso - e infine dà il consenso affinchè la macchina, o meglio la unità centrale di elaborazione a bordo della stessa, memorizzi queste informazioni come quelle relative al PUNTO 1 del percorso. L'operazione viene ripetuta in successione per più PUNTI successivi lungo il percorso di lavoro sulla parte di calzatura interessata, fino a che detto percorso si possa considerare sufficientemente caratterizzato, per un totale di punti da tracciare che, a seconda del modello di calzatura in lavorazione, può variare da 10 a 100. Il numero totale di punti tracciati deve esser infatti sufficiente perchè la macchina, interpolando matematicamente le coordinate degli stessi, possa eseguire automaticamente il percorso desiderato senza errori apprezzabili.

Non molto diversa è la procedura quando il braccio di lavoro viene utilizzato in funzionamento "passivo". In questo caso infatti l'operatore, dopo aver predisposto la macchina come più sopra descritto, provvede a spostare manualmente la punta a tracciare nel punto desiderato, dopodiché la macchina "legge" automaticamente le coordinate (x), (y), (z), di detto punto, mentre l’operatore, anche in questo caso, inserisce dal quadro di comando i valori (a) e (b) relativi all'inclinazione dell'utensile. La semplificazione che si ottiene con questa seconda modalità di tracciatura è in effetti soltanto apparente. Data infatti la rilevante massa del braccio di lavoro e quindi l'inerzia dello stesso, il suo posizionamento fine in uno specifico desiderato punto è tutt'altro che agevole. In pratica quindi i due sistemi vengono combinati, effettuando una regolazione grossolana in funzionamento "passivo" e una regolazione fine in funzionamento "attivo" del braccio di lavoro. Mentre in ogni caso la regolazione dell'inclinazione viene inserita tramite la digitazione di valori angolari, sovente ripartiti in un numero discreto di valori di angolazione prefissati, senza che tale inclinazione possa essere in alcun modo evidenziata visivamente all'operatore durante l'operazione di tracciatura.

Come è evidente dalla descrizione sopra riportata, l'operazione di tracciatura costituisce a tutt'oggi una fase notevolmente lunga e delicata. Essa infatti richiede un operatore specializzato, che sappia innanzitutto individuare con sicurezza qual'è il numero ottimale di punti da tracciare per avere una buona interpolazione del percorso di lavoro e contemporaneamente un tempo di tracciatura non eccessivamente lungo e che sappia inoltre valutare, dal semplice esame a vista della parte di calzatura, quali sono i valori numerici di inclinazione più adatti alla lavorazione per ognuno di detti punti, senza avere la possibilità di un confronto diretto della posizione che assumerebbe l'utensile in quella particolare inclinazione. Anche un operatore esperto necessita comunque di un periodo di tempo da 30 a 60 minuti per tracciare una parte di calzatura, e questo tempo si riflette dunque assai negativamente sulla produzione perchè durante questa operazione la macchina operatrice è ovviamente ferma.

Gli inconvenienti legati a questa modo di operare delle macchine automatiche di tipo noto, hanno fatto sì che ancora oggi molti calzaturifici mantengano una rilevante parte di macchine non automatiche, non solo in ragione del loro più basso costo, ma piuttosto perchè nelle lavorazioni di piccole serie, assai frequenti per le calzature di tendenza o da donna, la maggior velocità di lavorazione della macchina automatica non riesce a compensare il lungo tempo di apprendimento necessario per avviare la produzione.

E' quindi fortemente sentita nel mercato l'esigenza 'di una macchina automatica che consenta di effettuare la tracciatura del percorso di lavoro di una parte di calzatura in tempi più ristretti e mediante l'impiego di manodopera non fortemente specializzata. Scopo della presente invenzione è appunto di dare risposta a tale esigenza, fornendo una macchina per la lavorazione automatica di parti di calzature che consenta di eseguire la fase di apprendimento del percorso di lavoro in un tempo brevissimo, per esempio dell'ordine del minuto anziché delle decine di minuti come avviene attualmente, escludendo inoltre qualsiasi intervento di inserimento dati dell'operatore sul quadro di comando.

Un altro scopo della presente invenzione è poi quello di fornire una macchina automatica per la lavorazione di parti di calzature che consenta di effettuare, in fase di tracciatura, la memorizzazione automatica anche dei valori di inclinazione trasversale e/o longitudinale dell'utensile, solo sulla base della effettiva inclinazione delle diverse zone della parte di calzatura in tracciatura, e cioè senza richiedere all'operatore la capacità suppletiva di riconoscere quale sia il valore numerico in gradi della inclinazione corrispondente alla effettiva inclinazione di una determinata zona della parte di calzatura in lavorazione.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, mediante una macchina automatica per la lavorazione di parti di calzature caratterizzata da ciò che comprende:

- una stazione di lavoro comprendente un braccio di lavoro a più gradi di libertà, dotato di mezzi motori e portante all'estremità libera un utensile di lavorazione, detto utensile essendo mobile rispetto ad un sistema di riferimento a tre coordinate (x), (y), (z), e avendo preferibilmente almeno due ulteriori gradi di libertà per determinare l'inclinazione trasversale e longitudinale (a) e (b) dell'utensile;

- una stazione di tracciatura comprendente un braccio di tracciatura a più gradi di libertà, privo di mezzi motori e portante all'estremità libera una punta a tracciare, detta punta essendo mobile rispetto ad un sistema di riferimento a tre coordinate (x), (y), (z), e avendo preferibilmente almeno due ulteriori gradi di libertà per consentire l'inclinazione trasversale e longitudinale (a) e (b) della punta a tracciare, ogni grado di libertà di detto braccio di tracciatura essendo munito di mezzi di rilevamento di posizione degli elementi che vi concorrono; e

- una unità centrale di elaborazione idonea a leggere e memorizzare i dati forniti da detti mezzi di rilevamento durante il movimento di detta punta a traciare lungo un determinato percorso e ad utilizzarli per comandare i mezzi motori del braccio di lavoro.

per muovere l'utensile lungo un identico percorso.

Secondo una preferita caratteristica dell'invenzione i gradi di libertà del braccio di tracciatura sono costituiti da articolazioni a cerniera e i mezzi di rilevamento di posizione sono encoder angolari solidali ad un elemento dell'articolazione e trascinati in movimento dall'altro elemento dell'articolazione stessa.

Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione la macchina automatica per la lavorazione di parti di calzature comprende inoltre una stazione di rilevamento dell'orientamento e della posizione di volta in volta assunto dalla parte di calzatura in lavorazione .

L'invenzione verrà comunque ora meglio descritta in dettaglio, con riferimento a preferite forme di esecuzione della stessa, illustrate a solo titolo esemplificativo nei disegni allegati, in cui:

fig. 1 è una vista schematica in pianta di una forma di esecuzione della macchina automatica per la lavorazione di parti di calzature, secondo la presente invenzione;

fig. 2 è una vista schematica ed esemplificativa in alzato laterale del braccio di tracciatura della stazione di tracciatura, in una forma di esecuzione a sei gradi di libertà;

fig. 3 è una vista in pianta del braccio di tracciatura illustrato in fig. 2;

figg. 4 A, B e C sono viste in esploso, rispettivamente in pianta, laterale e frontale, della estremità del braccio di tracd atura illustrato in fig. 2;

fig. 5 è una vista in alzato frontale della macchina illustrata in fig. 1, secondo la freccia V di detta figura;

fig. 6 è una vista in alzato laterale della macchina illustrata in fig. l, secondo la freccia VI di detta figura;

figg. 7 A e B illustrano un particolare a scala ingrandita della stazione di lavoro di fig. -±, in cui sono-rappresentate due differenti posizioni del braccio di lavoro rispetto alla coordinata (x);

figg. 8 A e B sono viste analoghe alle figg. 7, in cui sono rappresentate due differenti posizioni del braccio di lavoro rispetto alla coordinata (y);

figg. 9 A e B illustrano un particolare a scala ingrandita della stazione di lavoro di fig. 5, in cui sono rappresentate due differenti posizioni del braccio di lavoro rispetto alla coordinata (z);

fig. 10 A e B sono viste analoghe alle figg. 8, in cui sono rappresentate due differenti posizioni del braccio di lavoro rispetto all'asse di rotazione (a); e

fig. 11 illustra a scala ingrandita il braccio di lavoro di fig. 5 in due differenti posizioni di lavoro (una indicata a tratteggio) rispetto all'asse di rotazione (b).

Nella forma di esecuzione illustrata in fig. 1, la macchina automatica per la lavorazione di parti di calzature secondo la presente invenzione comprende un telaio fisso di supporto 1 e una tavola rotante 2 che risulta suddivisa in tre zone, corrispondenti a tre diverse stazioni di lavoro I, II e III. Nella I stazione di lavoro avvengono le operazioni di carico/scarico delle parti di calzatura, nonché la tracciatura del percorso di lavorazione; nella II stazione di lavoro viene effettuato il rilevamento dell'orientamento e della posizione delle parti di calzatura; e infine nella III stazione di lavoro avviene la vera e propria lavorazione. La forma del telaio 1 è tale che la tavola rotante 2 può liberamente ruotare, portando ciclicamente le parti di calzatura in lavorazione dall'una all'altra delle sopraddette stazioni di lavoro.

La lavorazione di una nuova serie di parti di calzatura della stessa conformazione, avviene nella I e nella II stazione di lavoro; più precisamente, nella I stazione di lavoro viene eseguito l'apprendimento del percorso di lavoro che la macchina dovrà eseguire automaticamente su tutte le parti di calzatura della stessa serie, mentre nella II stazione di lavoro viene rilevato l'orientamento, la posizione e le dimensioni della parte di calzatura. L'operazione eseguita nella II stazione viene ripetuta per ogni parte di scarpa in lavorazione giacché, come si vedrà, orientamento e posizione della parte di calzatura possono variare per ogni singola parte di calzatura in lavorazione. Al contrario, l'operazione di tracciatura del percorso di lavoro nella I stazione avviene una sola volta per ogni serie di parti di calzatura caratterizzate dalla stessa conformazione.

Una nuova parte di calzatura C, o più precisamente una coppia di esse, viene dunque inserita nella stazione I e bloccata sulla tavola 2 mediante tradizionali pinze di bloccaggio e riscontri di simmetria 4, ovvero mediante ventose (non illustrate) a seconda del tipo; mentre infatti il fondo di una calzatura (a cioè la tomaia ed eventualmente il sottopiede montati su una forma) si presta ad essere più facilmente-e sicuramente fissato -dalle pinze di bloccaggio 3, la suola di una calzatura spesso non ha una consistenza e uno spessore tali da permettere questo tipo di bloccaggio e viene quindi semplicemente appoggiata sulla tavola 2, e bloccata sulla stessa da dispositivi a ventosa o similari, per sè noti, che non ne determinano un orientamento centrato e simmetrico come nel caso delle pinze 3 e dei riscontri 4, ma permette solo di definire una posizione stabile della parte di calzatura rispetto al sistema fisso rappresentato dal telaio 1, posizione che anche se non prestabilita a priori, viene mantenuta inalterata durante la rotazione della tavola 2, così da poter essere rilevata da idonei mezzi nella II stazione di lavoro. Naturalmente i sopracitati mezzi di bloccaggio sono tuttii contemporaneamente disponibili in tutte o tre le zone della tavola rotante 2 e vengono di volta in volta attivati quelli più adatti alla particolare parte di calzatura in lavorazione.

Dopo che la parte di calzatura è stata così posizionata, la tavola 2 viene ruotata in senso antiorario in modo da portare la parte di calzatura nella stazione II dove viene rilevato l'orientamento, la posizione e le dimensioni della parte di calzatura. Questa operazione, necessaria per poter eseguire la successiva operazione di tracciatura, verrà descritta in dettaglio nel seguito per ragioni di razionalità di esposizione. Quando l'operazione di rilevazione dell'orientamento e della posizione della parte di calzatura è stata ultimata, la tavola rotante viene ruotata indietro in- senso orario nella posizione originale, riportando la parte di calzatura nella stazione I di lavoro dove viene eseguita, come ora vedremo in dettaglio, l'operazione di tracciatura del percorso di lavoro.

Questa operazione viene eseguita dall'addetto semplicemente muovendo lungo detto percorso la punta a tracciare P di un braccio articolato 5 connesso al telaio 1 in corrispondenza della stazione di tracciatura I. Grazie alla particolare struttura del braccio 5, struttura che verrà in dettaglio ilustrata in seguito, il braccio stesso ha un'inerzia molto bassa ed è ben bilanciato, così che segue in modo morbido e preciso ogni più piccolo spostamento impressogli dall'operatore, sia rispetto alle coordinate di posizione (κ), (y), (z), sia rispetto alle inclinazioni trasversale e longitudinale (a) e (b). La punta a tracciare P ha infatti una forma allungata che permette all'operatore di valutare con precisione e immediatezza non solo la esatta posizione di detta punta P rispetto alla parte di calzatura, ma anche la sua reale inclinazione - a prescindere quindi dalla esatta conoscenza del valore analitico di detta inclinazione - via via adattandola alla forma della parte di calzatura in lavorazione.

Durante il movimento della punta a tracciare P sulla parte di calzatura in lavorazione, l'unità centrale di elaborazione della macchina provvede automaticamente ad apprendere tutte le quote relative al percorso compiuto dalla punta P e sarà quindi immediatamente in grado di riprodurre questo percorso con un braccio articolato 6 di-supporto di un utensile; fissato ad un lato del telaio 1 in posizione opportuna per consentire la lavorazione nella stazione III. Come è facile capire, con l'impiego del braccio articolato 5 l'intera operazione di tracciatura può essere eseguita in un tempo brevissimo - normalmente inferiore a un minuto, e frequentemente di soli 10-20 secondi - e possono essere tracciate con estrema facilità anche zone di lavorazione molto inclinate, con brusche variazioni di pendenza o anche a forte spessore (come avviene per esempio frequentemente nell'incollaggio delle suole di calzature sportive, dove la suola non ha un perimetro regolare, come nelle suole tradizionali, ma presenta estensioni che aggettano verso l'alto anche per diversi centimetri), dove cioè l'utensile deve eseguire più di una passata per completare la lavorazione.

Come si è già sopra detto, e come è del resto ben chiaro ad un tecnico del ramo, la fase di tracciatura viene eseguita una sola volta per ogni tipo di parte di calzatura, il percorso essendo poi adattato ai diversi numeri della stessa serie e alla tipologia destra o sinistra della parte di calzatura secondo rapporti moltiplicativi e/o di simmetria predeterminati. Dopo questa prima fase di tracciatura dunque la stazione I funge esclusivamente da stazione di carico e scarico delle calzature, fino all'esaurimento della serie in lavorazione e all'apprendimento del modello base di una nuova parte di calzatura.

Ultimata dunque l'operazione di tracciatura, la tavola rotante 2 viene fatta ruotare in senso antiorario di 120°, così che il primo paio di parti di calzatura in lavorazione viene spostato nella stazione II, mentre la stazione I si libera per permettere l'inserimento di un secondo paio di parti di calzatura. La lavorazione automatica della parte di calzatura di cui è stata tracciato nella stazione I il percorso di lavorazione prosegue quindi nella stazione II, nella quale viene eseguito il rilevamento dell'orientamento e della dimensione longitudinale della stessa. Questo rilevamento viene effettuato in modo standard anche sul primo paio di parti di calzatura, nonostante che lo stesso sia già stato eseguito in precedenza come si è visto sopra, così da verificare eventuali spostamenti che la parte di calzatura può aver subito durante l'operazione di tracciatura.

Quando la parte di calzatura viene tenuta in posizione dalle pinze mobili 3, tale rilevamento viene effettuato, in modo per sè noto, proprio da queste pinze, che provvedono già ad orientare la parte di calzatura secondo una geometria simmetrica predefinita dai riscontri 4 e ad inviare all'unità centrale un segnale corrispondente alla lunghezza della stessa.

Quando invece la parte di calzatura è semplicemente trattenuta in posizione da dispositivi a ventosa o similari - come si è detto avviene tipicamente nel caso delle suole a basso spessore -l'orientamento e la lunghezza di essa vengono rilevate, anche in questo caso in modo per sè noto, da una fotocamera o telecamera 7 posta sopra la II stazione di lavoro e in grado di valutare appunto queste grandezze. A questo scopo la tavola 2, in corrispondenza della zona di appoggio delle parti di calzature, è formata in un materiale translucido ed è illuminata inferiormente, così che il profilo della parte di calzatura possa essere rilevato facilmente per contrasto. Per avere un campo visivo della fotocamera di dimensioni sufficienti, questa deve essere disposta ad una distanza considerevole dalla tavola rotante 2 e ciò comporterebbe dunque un ingombro in altezza della macchina eccessivamente elevato e inoltre una posizione scomoda della fotocamera per la sua manutenzione. Per questa ragione, secondo l'invenzione, è previsto che la fotocamera 7 sia posta all'estremità di un tunnel di lettura rastremato 7t formato ad L, munito nella zona angolare di uno specchio 7s disposto a 45° per la deviazione dei raggi luminosi provenienti dalla parte di calzatura C di cui si esegue il rilevamento. Con questo semplice sistema l'ingombro in altezza del tunnel viene dimezzato - senza alcuna conseguenza negativa rispetto all'ingombro in larghezza, visto che la parte orizzontale del tunnel 7t non fuoriesce dall'ingombro in pianta del telaio 1 -mentre nello stesso tempo si garantisce che la visione della fotocamera 7 non sia disturbata da raggi luminosi provenienti dall'ambiente. Le modalità tecniche di rilevamento della posizione della parte di calzatura con il sistema a pinze mobili o con quello televisivo sono ampiamente noti agli esperti del ramo e non verranno quindi qui illustrate in maggiore dettaglio.

Una volta eseguito il rilevamento di orientamento, posizione e dimensioni della parte di calzatura nella stazione II, la tavola rotante 2 viene fatta ruotare in senso antiorario di ulteriori 120°, portando il primo paio di parti di calzatura in lavorazione nella stazione III o stazione di lavoro della macchina della presente invenzione, dove avviene finalmente la lavorazione automatica della parte di calzatura. Il braccio articolato 6 può essere infatti mosso lungo il percorso voluto grazie alle informazioni che l'unità centrale di elaborazione della macchina ha raccolto nella fase di tracciatura avvenuta nella stazione I e nella fase di rilevamento dell'orientamento, della posizione e delle dimensioni avvenuta nella stazione II.

La lavorazione che avviene nella stazione III e la struttura del braccio articolato 6 sono naturalmente variabili a seconda della specifica parte di calzatura trattata e del tipo di lavorazione che si desidera eseguire sulla stessa, e si potrà così trattare di una macchina per incollare fondi o suole piuttosto che di una macchina per ribattere o irruvidire fondi, o anche per eseguire altri tipi di lavorazioni su parti di calzature, tutte per sè note e eseguibili sulla base delle informazioni assunte dalla unità centrale di elaborazione nelle stazioni I e II sul percorso di lavoro che dovrà seguire l'utensile, sul particolare orientamento e posizione di volta in volta assunti dalla parte di calzatura e infine sulle sue dimensioni. E' utile infatti precisare ancora una volta che mentre la tracciatura del percorso di lavoro nella stazione I viene eseguito una sola volta per ogni tipo di parte di calzatura e successivamente la stazione I funge solo da stazione di carico e scarico, il rilevamento dell'orientamento, della posizione e delle dimensioni della parte di calzatura nella stazione II avviene invece per ogni singola parte di calzatura che viene lavorata. Non solo infatti la dimensione della parte di calzatura varia con frequenza, ma anche l'orientamento e la posizione della stessa, quando la parte di calzatura non viene bloccata in una posizione precisa dalle pinze 3 e dai riscontri 4, ma viene semplicemente appoggiata sulla tavola 2, in posizioni e orientamenti variabili, e fissata sulla stessa dai sopraddetti dispositivi a ventosa la cui funzione è unicamente quella di mantenerla nella stessa posizione durante l'intero ciclo di lavorazione.

La struttura generale di un braccio articolato 5 utilizzato nella stazione I di tracciatura secondo la presente invenzione è illustrata nelle figg. 2 a 4. In queste figure è illustrata anche in dettaglio la disposizione degli encoder di rilevamento della posizione angolare delle singole articolazioni a cerniera di detto braccio. Nella forma di esecuzione illustrata, avente sei gradi di libertà, esso comprende dunque una base 8, sulla quale è montata, rotante attorno al proprio asse verticale d, una colonna verticale 9. Sull'estremità superiore della colonna 9 è imperniato, attorno ad un asse 4e perpendicolare all'asse d, un primo braccio trasversale 10. Sull'estremità libera del primo braccio 10 è imperniato, attorno ad un asse f parallelo all'asse e, un secondo braccio trasversale 11. Sull'estremità libera del secondo braccio 11 è imperniata, attorno ad un·asse verticale c, una boccola 12,· attorno ad un cui asse perpendicolare all'asse c è imperniata una staffa 13. Finalmente, in corrispondenza dei bracci della staffa 13 e attorno ad un asse orizzontale g perpendicolare all'asse b e all'asse c, è imperniata l'estremità superiore della punta a tracciare P, avente la forma di un sottile asta cilindrica o conica. Per una maggiore comodità d'uso la punta P può essere dotata di una manopola di presa, ovvero e preferibilmente, di una bussola esterna PB coassiale al cilindro e rotante liberamente sullo stesso grazie alla interposizione di cuscinetti. Con quest'ultima disposizione la bussola esterna PB può essere tenuta fissa nella mano dell'operatore, mentre la punta P è libera di ruotare attorno al proprio asse durante lo spostamento della punta P stessa lungo il percorso da tracciare sulla parte di calzatura.

I bracci 10 e il sono dotati di un sistema di bilanciatura, così che il braccio articolato 5, o almeno una sua porzione di base, sia sempre bilanciato e cioè in equilibrio indifferente in ogni sua posizione. Il sistema di bilanciatura può essere scelto tra quelli noti in commercio, per esempio del tipo a molle o a contrappesi. Una soluzione preferita ed anche economica si può ottenere mediante l'impiego di gruppi cilindro/pistone pneumatici a contropressione interposti tra la colonna 9 e il braccio 10 (indicati col riferimento G nelle figg. 2 e 5) ed eventualmente tra il braccio 10 e il braccio 11; questi tipi di gruppi sono dotati di un sistema di controllo che mantiene la stessa pressione sulle due facce del pistone indipendentemente -dalla posizione assunta da questo provvedendo quindi a bilanciare perfettamente il peso dei bracci in qualsiasi posizione.

Grazie a questo e grazie alla ridotta massa degli elementi che compongono il braccio 5 - che non devono infatti sopportare alcuna particolare sollecitazione, al contrario di quanto avviene per il braccio di supporto 6 dell'utensile di lavoro, e che quindi possono avere una struttura particolarmente esile - lo spostamento della punta a tracciare P e il suo posizionamento fine lungo il percorso voluto, possono avvenire con il minimo sforzo da parte dell'operatore, ottenendo così la massima precisione di posizionamento.

Il rilevamento delle posizioni via via assunte dai diversi elementi del braccio articolato 5, e la loro trasmissione all'unità centrale di elaborazione, viene ottenuto grazie alla presenza di mezzi di rilevamento della posizione angolare delle singole articolazioni a cerniera del braccio 5, costituiti da encoder angolari 15. Come è chiaramente visibile dai disegni, il corpo di ogni encoder 15 è reso solidale ad uno degli elementi di ciascuna articolazione, mentre la parte rotante interna dello stesso encoder, coassiale e solidale ad una puleggia esterna 16, è collegata in rotazione, tramite una cinghia dentata 17, ad un perno coassiale all'asse dell'articolazione e solidale all'altro elemento di detta articolazione. Alternativamente l'encoder può essere disposto in modo coassiale all'asse dell'articolazione, anziché sfalsato rispetto ad essa come illustrato nei disegni, e in questo caso il collegamento con l'altro elemento dell'articolazione può essere fatto direttamente, e cioè senza l'ausilio della cinghia dentata.

Cosi, per esempio, l'encoder 15 atto a rilevare la posizione angolare della colonna 9 è solidale al basamento 8 e la sua puleggia 16 è collegata, tramite la cinghia 17, ad un perno 18 coassiale all'asse d e solidale alla colonna 9. In modo del tutto analogo avviene il rilevamento della posizione angolare delle altre articolazioni. Ogni encoder 15 è collegato elettricamente all'unità centrale di elaborazione, la quale, sulla base dei valori ricevuti, è in grado di costruire una tabella di coordinate che identificano con la massima precisione il percorso di lavoro tracciato dalla punta P e le inclinazioni da questa assunte durante detto percorso .

E' importante sottolineare che il braccio di lavoro 6 che esegue la lavorazione sulla parte di calzatura, non deve affatto avere una conformazione uguale od analoga a quella testé descritta per il braccio 5 di supporto della punta a tracciare P. Una volta infatti che l'unità centrale ha costruito la suddetta tabella di coordinate del percorso di lavoro, questa può essere evidentemente utilizzata per una qualsiasi macchina automatica, comunque conformata, dato che questo tipo di macchine sono tutte idonee ad essere comandate mediante un sistema a coordinate. E' interessante anche notare che neppure la struttura del braccio 5 sopra illustrata, benché preferita per la sua semplicità, è vincolante. Un qualsiasi sistema avente il numero sufficiente di gradi di"libertà, comunque realizzati (per esempio con cerniere, slitte, snodi sferici e combinazioni di questi vincoli) può essere adatto allo scopo, purché ogni grado di libertà sia munito di un rispettivo encoder in grado di segnalare all'unità centrale la posizione istantanea assunta da quel particolare grado di libertà del braccio durante l'esecuzione della operazione di tracciatura. Altrettanto evidente è poi il fatto che, a seconda del tipo di lavorazione, del grado di sofisticazione e quindi di costo della macchina, il numero di gradi di libertà del braccio 5 può anche essere diverso, e in particolare inferiore a quello sopra illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Utilmente, la punta a tracciare P è munita all'estremità libera di un innesto rapido per permettere l'alloggiamento in essa di punte di diversa forma, atte a rappresentare in modo preciso l'area di lavoro dell'utensile rispetto alla cui azione viene eseguita l'operazione di tracciatura. In questo modo l'operatore che effettua la tracciatura non solo può stabilire con la massima precisione il percorso che dovrà effettuare l'utensile e l'inclinazione dello stesso, ma avrà anche sempre un'informazione visiva sull'effettiva area di lavoro dell'utensile stesso. Questa possibilità diventa particolarmente utile in operazioni dove la precisione del margine della zona di lavoro è assai importante, come avviene per esempio nelle operazioni di cardatura, dove un errore in eccesso o in difetto porta ad un inaccettabile deterioramento della tomaia o rispettivamente ad -una insufficiente incollatura della suola.

A completamento della presente descrizione, viene ora illustrato in dettaglio il funzionamento del braccio 6 di supporto dell'utensile U, in una forma di esecuzione idonea a realizzare la incollatura di parti di calzature quali suole o fondi. I diversi movimenti del braccio portautensile, per una più facile comprensione, sono stati illustrati separatamente nelle figg 7 a 11 e verranno ora commentati nel seguito.

Si precisa innanzitutto che nella forma di esecuzione illustrata della macchina secondo la presente invenzione, è stato utilizzato un sistema di coordinate polari (x), (y), (z) che consente di realizzare un braccio di supporto dell'utensile particolarmente compatto.

Il movimento nel piano orizzontale avviene dunque secondo una coordinata lineare (y) e una coordinata angolare (x). Il movimento lungo la coordinata (y), illustrato nelle figg. 7A e 7B, viene realizzato mediante un motore elettrico 21 che comanda in rotazione una vite senza fine 22 ad esso paralella; sulla vite 22 si impegna poi una madrevite a slitta scorrevole sulle rotaie 23 (non visibile nei disegni), alla quale è solidale un supporto a piastra 24 che funge da base mobile della restante porzione del braccio 6 di supporto dell'utensile. Nelle figg· 7A e 7B sono appunto illustrate due diverse posizioni che può assumere detto braccio di lavoro 6 a seguito di spostamenti lungo la coordinata <y>-Il movimento lungo la coordinata angolare (x), illustrato nelle figg. 8A e 8B, viene anch'esso realizzato mediante un motore elettrico 25, che viene montato in modo solidale alla piastra 24. Il motore 25 comanda in rotazione una vite senza fine 26 che comprende in prossimità della sua base un giunto cardanico 27; la stessa vite senza fine 26 si impegna quindi in una madrevite 28 incernierata alla estremità di una leva 29 a sua volta imperniata in 30 alla piastra 24.

Grazie a questa costruzione, quando il motore 25 comanda in rotazione la vite senza fine 26, la leva 29 si muove di moto rotatorio attorno al centro di rotazione 30, mentre la vite senza fine 26 oscilla attorno al giunto 27, realizzando così la regolazione del braccio di lavoro 6 lungo la coordinata angolare (x). Alla leva 29 è infatti solidale un secondo supporto a piastra 31 sul quale è montata la parte residua del braccio 6 di supporto dell'utensile. Nelle figg. 8A e 8B sono appunto illustrate due diverse posizioni che può assumere il braccio di lavoro a seguito di spostamenti angolari lungo la coordinata (x).

Nelle figg. 9A e 9B è quindi illustrato il movimento lungo la coordinata (z); sulla seconda piastra 31 è infatti montato un motore elettrico 32 ad asse verticale, che comanda in rotazione una vite senza fine 33 ad esso parallela, la quale si impegna in una madrevite 34. In questo caso la madrevite 34 è solidale alla piastra 31 ed è quindi la vite senza fine 33 che si sposta assialmente quando viene azionato il motore -32.-In questo-suo spostamento, illustrato in due differenti posizioni nelle figg. 9A e 9B, la vite senza fine 33 trascina con sè una slitta verticale 35, alla quale è fissata la parte terminale del braccio di lavoro 6 e cioè il braccio portautensile.

Il movimento desiderato dell'utensile U, e cioè la sua possibilità di inclinarsi sia in senso longitudinale che trasversale rispetto alla parte di calzatura in lavorazione, viene infine ottenuto combinando due diversi movimenti di rotazione dell'utensile e precisamente un movimento di rotazione attorno ad un asse verticale (a) ed un movimento di rotazione attorno ad un asse <b) inclinato (Vedi fig. 11), preferibilmente di 25°, rispetto all'asse (a) e rotante con questo. La rotazione rispetto all'asse (a), materializzato nell'abero 38, viene comandata dal motore elettrico 36, solidale alla slitta 35, mentre la rotazione rispetto all’asse (b) viene comandata dal motore elettrico 37 solidale al sopraddetto albero 38.

Poiché l'utensile U ha il proprio asse inclinato rispetto all'asse (b) di un angolo pari a quello esistente tra gli assi (a) e (b), è possibile determinare a piacere la inclinazione laterale e longitudinale dell'utensile U rispetto alla parte di calzatura in lavorazione tra 0° e un angolo pari al doppio dell'angolo compreso tra gli assi (a) e (b), come è evidente dalla fig. 11, in cui sono indicate, a tratto pieno e a tratteggio, le due posizioni estreme che l'utensile U può assumere, a seguito della rotazione attorno all'asse (b), in ognuna delle posizioni angolari che può assumere l'asse (b) ruotando attorno all'asse (a). E' evidente dunque che facendo ruotare l'asse (b) e con esso l'utensile U attorno all'asse (a), esso può assumere una qualsiasi posizione all'interno di un cono avente vertice nel punto O di intersezione degli assi (a) e (b) e angolo al vertice pari a quattro volte il valore dell'angolo tra detti assi. Nella forma di esecuzione illustrata, in cui tale angolo è pari a 25°, tale angolo vale dunque 100° ed è tale da comprendere tutta la gamma degli angoli che l’utensile deve poter assumere durante la lavorazione sulla parte di calzatura.

Dalla descrizione che precede, si può notare facilmente come la macchina automatica secondo la presente invenzione abbia pienamente raggiunto tutti gli scopi prefissi. Essa infatti consente di eseguire l'operazione di tracciatura di una calzatura in un tempo brevissimo, normalmente ben inferiore a un minuto e non va quindi assolutamente ad incidere sulla produttività della macchina. L'operazione avviene inoltre senza che l’operatore debba inserire alcun dato sul quadro di comando della macchina, neppure per quanto riguarda l'inclinazione che deve assumere l'utensile, e inoltre tale inclinazione è perfettamente visibile durante l'operazione di tracciatura essendo essa costantemente mostrata dall'orientamento ben visibile della punta a tracciare. Per questi motivi l'operazione di tracciatura non deve essere più eseguita da un personale specializzato anche sulle macchine automatiche, ma può essere eseguito da maestranze munite della semplice abilità di'lavoro richiesta per le macchine operatrici tradizionali.

La presente invenzione è stata descritta con particolare riferimento alla specifica forma di esecuzione illustrata nei disegni, ma è chiaro che l'ambito di protezione della stessa si estende a tutte le possibili varianti alla portata di un tecnico esperto del ramo, purché rientranti nell'ambito delle sottoindicate rivendicazioni.

Claims (13)

1. R I V E N D IC A Z IO N I 1) Macchina automatica per la lavorazione di parti di calzature caratterizzata da ciò che comprende: - una stazione di lavoro comprendente un braccio di lavoro a più gradi di libertà, dotato di mezzi motori e portante all'estremità libera un utensile di lavorazione, detto utensile essendo mobile almeno rispetto ad un sistema di riferimento a tre coordinate (x), (y), (z); - una stazione di tracciatura comprendente un braccio di tracciatura a più gradi di libertà, privo di mezzi motori a portante all'estremità libera una punta a tracciare, detta punta essendo mobile almeno rispetto ad un sistema di riferimento a tre coordinate (x), (y), (z), ogni grado di libertà di detto braccio di tracciatura essendo munito di mezzi di rilevamento di posizione degli elementi che vi concorrono; e - una unità centrale di elaborazione idonea a leggere e memorizzare i dati forniti da detti mezzi di rilevamento durante il movimento di detta punta a tracciare lungo un determinato percorso e ad utilizzarli per comandare i mezzi motori del braccio di lavoro, per muovere l'utensile lungo un identico percorso.
2. 2) Macchina automatica come in 1), comprendente inoltre una stazione di rilevamento dell'orientamento, della posizione e delle dimensioni della parte di calzatura in lavorazione.
3. 3) Macchina automatica come in 1) o 2), in cui detto braccio di lavoro presenta almeno uno e preferibilmente almeno due ulteriori gradi di libertà per consentire l'inclinazione trasversale e/o longitudinale (a) o (b) dell'utensile.
4. 4) Macchina automatica come in 1) o 2), in cui detto braccio di tracciatura presenta almeno uno e preferibilmente almeno due ulteriori gradi di libertà per consentire l'inclinazione trasversale e/o longitudinale (a) e (b) della punta a tracciare.
5. 5) Macchina automatica come in 1) o 2) , in cui tutti i gradi di libertà di detto braccio di tracciatura sono costituiti da articolazioni a cerniera e detti mezzi di rilevamento di posizione sono costituiti da encoder angolari solidali ad un elemento dell'articolazione e trascinati in movimento direttamente dall'altro elemento dell'articolazione.
6. 6) Macchina automatica come in 1) o 2), in cui tutti i gradi di libertà di detto braccio di tracciatura sono costituiti da articolazioni a cerniera e detti mezzi di rilevamento di posizione sono costituiti da encoder angolari solidali ad un elemento dell'articolazione e trascinati in movimento da cinghie dentate che si impegnano su perni coassiali all'articolazione e solidali all'altro elemento dell'articolazione.
7. 7) Macchina automatica come in 2), in cui dette stazioni di tracciatura, di rilevamento e di lavorazione sono disposte in successione su un unico piano di lavoro.
8. 8) Macchina automatica come in 7), in cui detto piano di lavoro è una tavola rotante.
9. 9) Macchina automatica come in 2), in cui detta stazione di rilevamento è costituita da organi meccanici di presa e centraggio delle parti di calzatura e da sensori di misura delle dimensioni delle stesse.
10. 10) Macchina-automatica come in 2), in -cui detta stazione "di rilevamento è costituita da un sistema a fotocamera o telecamera.
11. 11) Macchina automatica come in 10), in cui detto sistema a fotocamera comprende un tunnel chiuso che collega l'obiettivo della fotocamera o telecamera con il piano di appoggio di detta parte di calzatura nella stazione di rilevamento.
12. 12) Macchina automatica come in 11), in cui detto tunnel comprende un braccio verticale terminante in corrispondenza di detto piano di appoggio della parte di calzatura e un braccio orizzontale terminante in corrispondenza dell'obiettivo della fotocamera o telecamera, detti bracci essendo raccordati ad angolo alle loro altre estremità in corrispondenza di un dispositivo a specchio .
13. 13) Macchina automatica come in 10), in cui il piano di appoggio della parte di calzatura è in materiale trasparente translucido retroilluminato