ITPI20080037A1 - Attuatore compatto e leggero a escursione angolare limitata e elevata coppia - Google Patents
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Description
Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: “ATTUATORE COMPATTO E LEGGERO A ESCURSIONE ANGOLARE LIMITATA E ELEVATA COPPIA”,
DESCRIZIONE
Ambito dell’invenzione
La presente invenzione si colloca nell’ambito della robotica ed in particolare riguarda un nuovo tipo di attuatore atto all’implementazione di svariate tipologie di robot, come ad esempio le interfacce aptiche, usate nei sistemi di realtà virtuale (Virtual Reality Systems, VRS) e nei sistemi di teleoperazione (Tele-Operation Systems, TOS) o, ancora, gli esoscheletri di potenziamento (Exoskeleton for Human Performances Augmentation, EHPA). Un altro possibile campo di applicazione sono le protesi e le ortesi attive (Active Prostheses and Orthoses) e i robot per la riabilitazione(Rehabilitation Robotics).
Il grado di usabilità e il livello delle prestazioni di tutte queste tipologie di robot sono principalmente determinati dalle caratteristiche meccaniche degli attuatori utilizzati per la loro implementazione. In particolare, sono auspicabili attuatori con elevati rapporti coppia/peso, coppia/ingombro, elevati rendimenti meccanici, bassi attriti e giochi ridotti.
Descrizione della tecnica nota
Gli attuatori, secondo una definizione ingegneristica, sono un tipologia di trasduttori capaci di trasformare una variabile di comando in entrata, generalmente elettrica, in movimento meccanico. Alcuni esempi di attuatori sono parti di un robot che interagiscono con l'esterno nonché meccanismi di presa, bracci meccanici ed altre parti in movimento.
In tecnica nota sono presenti numerosi dispositivi attuatori, composti principalmente da un motore elettrico, pneumatico o idraulico, da un’unità di riduzione e da una trasmissione meccanica del moto.
L’impiego di unità di riduzione nell’implementazione di attuatori consente di aumentarne i rapporti coppia/peso e coppia/ingombro, a spese, però, di minori rendimenti meccanici e maggiori attriti e giochi.
Tra le varie tecniche note di riduzione meccanica, la vite a ricircolo di sfere consente di ottenere le migliori prestazioni. Infatti, il peso dell’unità di riduzione risulta notevolmente più contenuto, a fronte di un rendimento meccanico relativamente più alto e attriti e giochi sensibilmente più bassi o al limite nulli.
Tale tecnica consente di ottenere attuatori con escursioni angolari limitate, sufficienti però a soddisfare i requisiti delle applicazioni robotiche precedentemente citate nell’ambito della presente invenzione. Il problema aggiuntivo che pone questa tecnica rispetto alle altre (ad esempio riduttori epicicloidali a ruote dentate), è quello di dover convertire il moto della vite da lineare a rotativo. Tale conversione può essere effettuata semplicemente tramite l’impiego di cavi metallici e pulegge folli e condotte.
In riferimento, ad esempio, al WO2004/083683 è descritto un dispositivo attuatore comprendente un motore elettrico, una unità di riduzione a vite/madrevite a ricircolo di sfere, due pulegge, due cavi, e guide che impediscono la rotazione della vite sul proprio asse. L'asse della prima puleggia, condotta, è coincidente con l'asse di uscita dell’attuatore, mentre la seconda puleggia, folle, è situata dalla parte opposta rispetto alla puleggia condotta. Il primo cavo è collegato ad una prima estremità della vite nonché direttamente collegato alla puleggia condotta, mentre il secondo cavo è avvolto sulla puleggia folle ad è collegato all’altra estremità della vite e ancora alla puleggia condotta.
In tal modo la puleggia condotta entra in rotazione quando uno dei due cavi della trasmissione è tirato dalla vite a ricircolo di sfere. Quando la vite trasla, ad esempio, verso sinistra, il primo cavo della trasmissione entra in tensione e la puleggia condotta ruota in senso antiorario. Analogamente, una traslazione verso destra della vite porta in tensione il secondo cavo della trasmissione, consentendo di ottenere la rotazione in senso orario della puleggia condotta.
Tale soluzione rende possibile, con un singolo gruppo motore/riduttore a vite, di sviluppare coppie in entrambi i sensi di rotazione, oraria ed antioraria.
Un dispositivo siffatto presenta lo svantaggio di un ingombro longitudinale relativamente elevato che risulta direttamente dipendente dall’ampiezza della traslazione della vite e dal raggio delle pulegge utilizzate.
A sua volta queste dimensioni sono direttamente dipendenti dai requisiti meccanici dell’attuatore: coppia massima richiesta all’asse di uscita e escursione angolare richiesta. A parità di motore elettrico e vite a ricircolo impiegati, al crescere di questi requisiti cresce in corrispondenza l'ingombro longitudinale dell’attuatore.
Il contenimento dell’ingombro longitudinale degli attuatori è un obiettivo fondamentale che deve essere perseguito nella implementazione delle citate tipologie di robot, al fine di consentire la realizzazione di cinematiche isomorfe a quelle fisiologiche degli arti umani.
Sintesi dell’invenzione
È scopo della presente invenzione fornire un attuatore con rapporti coppia/peso e coppia/ingombro migliori rispetto alla tecnica nota.
È anche scopo della presente invenzione fornire un attuatore che presenti un elevato rendimento meccanico e attriti ridotti.
È ulteriore scopo della presente invenzione fornire un attuatore che abbia un’elevata rigidezza strutturale nonché un gioco meccanico nullo.
Questi ed altri scopi sono raggiunti da un attuatore atto a fornire una rotazione e una coppia in uscita, comprendente:
- una puleggia condotta;
- un tirante flessibile, in cui detto tirante si avvolge in parte attorno a detta puleggia condotta e ha un primo e un secondo tratto di tirante aventi rispettivamente una prima e seconda estremità;
- un attuatore lineare avente un organo mobile atto a fornire movimenti secondo due versi opposti ;
- un meccanismo di inversione connesso a detto organo mobile, detto meccanismo di inversione avendo: - una porzione di entrata connessa a detto organo mobile e a detta prima estremità di detto tirante flessibile,
- una porzione di uscita connessa a detta seconda estremità di detto tirante flessibile;
detto meccanismo di inversione essendo tale che
- quando detto organo mobile si muove in detto primo verso si produce uno spostamento di entrata di trazione di detto primo tratto di tirante fornendo coppia a detta puleggia in un primo verso di rotazione, con detta porzione di uscita che compie uno spostamento di uscita che è compliante per accompagnare detto secondo tratto di tirante, e - quando detto organo mobile si muove in detto secondo verso, si produce uno spostamento di uscita di trazione di detto secondo tratto di tirante fornendo coppia a detta puleggia in un secondo verso di rotazione opposto a detto primo verso di rotazione, con detta porzione di entrata che compie uno spostamento di entrata che segue detto organo mobile in modo compliante per accompagnare detto primo tratto.
Vantaggiosamente, detto attuatore lineare ha detto organo mobile atto a fornire movimenti lungo una retta secondo due versi opposti e montato rispetto a detta puleggia condotta in modo tale che detta retta sia sostanzialmente tangente a detta puleggia condotta, detto meccanismo di inversione essendo tale che quando detta porzione di entrata si sposta lungo detta retta (retta di entrata) di una certa quantità, detta porzione di uscita si sposta lungo un’altra retta (retta di uscita), anch’essa sostanzialmente tangente a detta puleggia, della medesima quantità.
In particolare, quando detta porzione di entrata si sposta lungo detta retta, la lunghezza totale di detto tirante flessibile risulta invariata
Vantaggiosamente, detta porzione di tirante, che si avvolge attorno a detta puleggia condotta, è fissata a detta puleggia condotta.
In una possibile realizzazione dell’invenzione, detta porzione di tirante che si avvolge attorno a detta puleggia è interrotta e fissata a detta puleggia condotta nei due punti di interruzione.
Preferibilmente, detto attuatore lineare comprende: - un motore rotativo atto a fornire un moto circolare; - un'unità di riduzione atta a ricevere detto moto circolare e trasformarlo in un moto lineare;
- una trasmissione meccanica che trasferisce detto moto lineare a detto organo mobile.
Preferibilmente, detta unità di riduzione è un dispositivo vite/madrevite a ricircolo di sfere, tale da garantire minor attrito volvente tra la vite e la madrevite, nonché garantire un elevato rendimento meccanico e minimo gioco, al limite nullo, nei due versi di movimento di detto organo mobile.
Vantaggiosamente, detto motore rotativo è un motore elettrico di coppia cavo (Hollowed Torque Motor) caratterizzato da elevati rapporti coppia/peso e coppia/ingombri e tale da consentire una semplice integrazione con detto dispositivo di riduzione vite/madrevite.
Vantaggiosamente, detto meccanismo di inversione, in una prima variante realizzativa, è un meccanismo a pantografo comprendente un braccio portante e un parallelogramma articolato, in cui una estremità di detto braccio costituisce detta porzione di entrata e un vertice di detto parallelogramma, opposto a detta estremità, costituisce detta porzione di uscita.
In particolare, detto meccanismo a pantografo è connesso girevolmente alla struttura fissa (telaio) dell’attuatore in corrispondenza di un punto che si trova sull’asta di base di detto parallelogramma articolato e sulla congiungente tra detto vertice di detto parallelogramma e detta estremità di detto braccio.
Preferibilmente, detto meccanismo di inversione, in una seconda variante realizzativa, comprende:
- un treno di ingranaggi formato da un primo e un secondo ingranaggio, aventi raggio primitivo identico, connessi indirettamente tramite un ingranaggio intermedio, un supporto rigido al quale detti ingranaggi sono girevolmente connessi, un primo braccio solidale a detto primo ingranaggio ed un secondo braccio solidale a detto secondo ingranaggio, detti primo e secondo braccio avendo rispettive estremità che costituiscono detta porzione di entrata e detta porzione di uscita di detto meccanismo di inversione.
Preferibilmente, detti ingranaggi sono ruote dentate a denti diritti.
Vantaggiosamente, detto meccanismo di inversione, in una terza forma realizzativa comprende:
- un organo mobile ausiliario avente un moto opposto a detto organo mobile, detto moto opposto di detto organo mobile ausiliario essendo ottenuto direttamente da detto motore, in cui detto organo mobile ausiliario costituisce detta porzione di uscita di detto meccanismo di inversione.
Vantaggiosamente, detto moto opposto di detto organo mobile ausiliario è ottenuto direttamente da detto motore mediante:
- un primo ingranaggio atto a prelevare detto moto circolare da detto motore;
- un secondo ingranaggio che ingrana con detto primo ingranaggio,
- un accoppiamento vite-madrevite tra detto secondo ingranaggio e detto organo mobile ausiliario. Vantaggiosamente, detto organo mobile e detto organo mobile ausiliario sono tra loro connessi mediante un dispositivo antirotazione che impedisce la rotazione delle viti intorno al proprio asse.
In particolare, detto dispositivo antirotazione comprende due link rigidi, ognuno aventi una prima e seconda estremità, girevolmente connessi tra loro in corrispondenza di dette prime estremità e girevolmente connessi a detto organo mobile e detto organo mobile ausiliario in corrispondenza di dette seconde estremità. Vantaggiosamente, detto organo mobile ausiliario ha un moto opposto a detto organo mobile tale che se detto organo mobile si muove secondo detta prima o seconda direzione di una determinata quantità, detto organo mobile ausiliario si muoverà in direzione opposta secondo la medesima quantità.
In una possibile forma realizzativa, dette rette di entrata e di uscita, lungo cui si muovono dette porzione di entrata e porzione di uscita del meccanismo di inversione, sono tra loro parallele.
In una forma realizzativa preferita, dette rette di entrata e di uscita, sono tra loro inclinate di un angolo predeterminato, per cui si intersecano in un punto che si trova dallo stesso lato di detto meccanismo di inversione rispetto a detta puleggia.
Vantaggiosamente, dette prima e seconda retta formano un angolo compreso tra 5 e 45°, preferibilmente tra 10 e 35°, in particolare intorno a 20 e 30°. In tal modo, l’ingombro trasversale dell’attuatore risulta sensibilmente ridotto.
Breve descrizione dei disegni
L’invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:
- la figura 1 presenta un dispositivo attuatore a doppia puleggia, secondo la tecnica nota;
- la figura 2 mostra uno schema generale dell’attuatore compatto ad elevata coppia, secondo l’invenzione;
- la figura 3 illustra una prima forma realizzativa che adotta come meccanismo di inversione un dispositivo a pantografo;
- la figura 4 mostra lo schema di funzionamento dell’attuatore con il meccanismo a pantografo di figura 3; - la figura 5 illustra una variante costruttiva del meccanismo a pantografo di figura 4;
- la figura 6 mostra, in vista prospettica, un attuatore compatto a escursione angolare limitata e elevata coppia, con meccanismo a pantografo, secondo l’invenzione;
- la figura 7 mostra schematicamente un secondo esempio costruttivo dell’attuatore che adotta, come meccanismo di inversione, un meccanismo a ingranaggi;
- la figura 8 mostra, in particolare, il meccanismo a ingranaggi di figura 7;
- la figura 9 mostra un terzo esempio costruttivo del meccanismo di inversione che adotta un secondo dispositivo vite/madrevite.
Descrizione dettagliata di alcune forme realizzative Con riferimento alla figura 1 è mostrato un attuatore, secondo tecnica nota, che comprende principalmente una prima 1 e una seconda 2 puleggia, un motore 3, un dispositivo vite/madrevite 5 e due rami di cavi 4 e 4’ che consentono di trasferire il moto in entrambi i sensi di rotazione. In particolare, l'asse della prima puleggia 1, condotta, è coincidente con l'asse di uscita dell’attuatore, mentre la seconda puleggia 2, folle, è situata sulla parte posteriore del gruppo motore/riduttore. Il primo cavo 4 è collegato ad una estremità del dispositivo vite/madrevite 5, nonché direttamente collegato alla puleggia condotta 1, mentre il secondo cavo 4’ è avvolto sulla puleggia folle ed è collegato alla seconda estremità del dispositivo vite/madrevite e, ancora, alla puleggia condotta.
In tal modo la puleggia condotta 1 entra in rotazione in senso orario o antiorario in dipendenza di quali dei due cavi 4 e 4’ della trasmissione è tirato. Ad esempio uno spostamento della vite 3’ verso sinistra, porta in tensione il ramo 4 della trasmissione e la puleggia condotta 1 ruota in senso antiorario. Viceversa, uno spostamento verso destra della vite porta in tensione il secondo ramo 4’ della trasmissione e la puleggia condotta ruota in senso orario. Dispositivi aggiuntivi, non mostrati in fig.1, sono necessari per impedire la rotazione dellla vite intorno al proprio asse.
La figura 2 mostra una rappresentazione schematica di un attuatore rotativo, secondo l’invenzione, atto a trasmettere all’asse di uscita una elevata coppia per un un’escursione angolare limitata.
In specifico, l’attuatore comprende una puleggia condotta 11, un tirante flessibile 6, che si avvolge attorno alla puleggia condotta 11, un attuatore lineare 7 e un meccanismo di inversione 8. In dettaglio, il tirante flessibile 6 ha una porzione che si avvolge attorno alla puleggia condotta 11 ed è interposta tra un primo e un secondo tratto di tirante aventi rispettivamente una prima 6’ e seconda 6’’ estremità.
Secondo il principio di funzionamento l’attuatore lineare 7 ha un organo mobile 10 che compie un movimento lineare lungo una direzione secondo due versi opposti 10’ e 10’’. L’attuatore lineare 7 è posizionato rispetto alla puleggia condotta 11 in modo tale che la direzione risulti sostanzialmente tangente alla puleggia condotta 11.
Come visibile in figura 2, il meccanismo di inversione 8 ha una porzione di entrata 8’ connessa all’organo mobile 10 e alla prima estremità 6’ del tirante flessibile 6, e una porzione di uscita 8’’ connessa alla seconda estremità 6’’ del suddetto tirante flessibile.
Il meccanismo di inversione è tale che quando l’entrata 8’ si muove lungo una retta (prima retta), tangente alla puleggia condotta, di una certa quantità l’uscita 8’’ si muove lungo un’altra retta (seconda retta), anch’essa tangente alla puleggia condotta, della medesima quantità, in modo tale che la lunghezza totale del tirante 6 risulti invariata.
In particolare, quando l’attuatore lineare si muove nell verso 10’, il primo tratto del tirante flessibile 6 entra in tensione, la puleggia condotta 11 ruota in senso antiorario e il meccanismo di inversione è scarico. Viceversa, quando l’attuatore lineare si muove nel verso 10’’, il secondo tratto del tirante flessibile entra in tensione, la puleggia condotta 11 ruota in senso orario e il meccanismo è caricato dalle forze della trasmissione. Sempre con riferimento alla figura 2, l’attuatore lineare 10 comprende un motore rotativo (visibile in figura 6) atto a fornire un moto circolare, un'unità di riduzione atta a ricevere il moto circolare dal motore e trasformarlo in un moto lineare e una trasmissione meccanica che trasferisce il moto lineare all’organo mobile 10.
In particolare, l’unità di riduzione è un dispositivo vite/madrevite 12 a ricircolo di sfere, tale da garantire attriti ridotti tra vite e madrevite, un elevato rendimento meccanico e un gioco meccanico ridotto, al limite nullo. Inoltre, il motore rotativo 13 (visibile in figura 6), secondo una preferita forma realizzativa, è un motore elettrico di coppia cavo (Hollow Torque Motor) caratterizzato da elevati rapporti coppia/peso e coppia/ingombro e tale da consentire una semplice integrazione con il dispositivo di riduzione a vite/madrevite.
La figura 3 mostra il meccanismo di inversione 8 che, in una prima forma realizzativa, è costituito da un pantografo 14 comprendente un braccio portante 15 e un parallelogramma articolato 16, nel quale una estremità A del braccio 15 costituisce l’entrata 8’ del meccanismo di inversione e un vertice B del parallelogramma 16, opposto alla estremità A, costituisce l’uscita 8’’ del meccanismo(visibile schematicamente in figura 2).
Il meccanismo a pantografo è connesso girevolmente alla struttura fissa dell’attuatore (telaio) in corrispondenza della cerniera 17, che si trova sulla asta di base del parallelogramma articolato 16 ed, in dettaglio, sulla congiungente tra il vertice del parallelogramma B, costituente l’uscita 8’’ e l’estremità A del braccio 15, costituente l’entrata 8’.
Come mostrato in figura 3, i due tratti del tirante flessibile 18A e 18B sono collegati alla puleggia condotta 11 ed ai punti A e B del pantografo 14.
La figura 4 mostra, in dettaglio, il pantografo 14.
Le cerniere di articolazione del pantografo sono posizionate in modo tale che risulti OD=OC e CA=DB. In virtù della proprietà del parallelogramma 16, l’angolo formato tra i segmenti OD e DB è identico all’angolo formato dai segmenti OC e CA (indicati identicamente con β nella figura 4), e quindi risultano uguali i due triangoli OCA ed ODB. Pertanto, se il punto A si sposta nella direzione Y di una quantità Ya, il punto B si sposta della nella direzione Y della stessa quantità Yb ma nel senso opposto. Inoltre, se una forza esterna è applicata sul punto A, l'equilibrio del meccanismo 14 è garantito aggiungendo un'altra forza applicata sul punto B con le seguenti componenti: FBx= -FAxe FBy= FAy.
Rispetto alla tecnica nota, questa soluzione consente di minimizzare notevolmente l'ingombro longitudinale dell'attuatore. Un altro vantaggio risiede nel fatto che i meccanismi aggiuntivi per impedire la rotazione della vite non sono necessari, in virtù della cinematica planare del pantografo.
In riferimento alla figura 5, è mostrata una variante realizzativa 19 del meccanismo a pantografo che consente una riduzione dell'ingombro trasversale. In particolare, come indicato nella figura 5, è stato modificato il posizionamento delle cerniere del meccanismo in modo da introdurre un angolo α tra i segmenti adiacenti OD e OC e tra i segmenti adiacenti DE e DB, sempre mantenendo OD=OC e AC=DB. Facendo in modo che il quadrilatero DCAE sia ancora un parallelogramma, ovvero che sia DC=AE e ancora AC=DE, i triangoli ODB ed ACO risultano ancora uguali. Il risultato di questa modifica è che se il punto A si muove lungo una retta, il punto B si muove ancora lungo un’altra retta che però, ora, non è più parallela rispetto alla prima, ma è inclinata dell’angolo α. Il vantaggio principale di questa configurazione è una sensibile riduzione dell'ingombro trasversale dell’attuatore. È inoltre, possibile realizzare attuatori con escursioni angolari maggiori di 180º.
In funzione degli ingombri dei componenti meccanici che costituiscono il meccanismo di inversione, rapportati alle dimensioni della puleggia condotta, è possibile raggiungere inclinazioni tra le due rette di 45° e più, ma inclinazioni tra 20° e 30° gradi sono preferibili.
In riferimento alla figura 6 è mostrato in vista prospettica una forma realizzativa dell’attuatore, secondo l’invenzione, che adotta come meccanismo di inversione il dispositivo a pantografo. In particolare, sono visibili il motore elettrico 13, e la vite 10 che trasla lungo una retta tangente la puleggia condotta. Inoltre, la figura 6 mostra il meccanismo a pantografo 14 e i due rami di cavi 18A e 18B avvolti sulla puleggia condotta 11.
La figura 7 mostra una seconda forma realizzativa del meccanismo di inversione, costituito da un meccanismo a ingranaggi 20 formato, in dettaglio, da un primo ingranaggio 25 e da un secondo ingranaggio 26, aventi raggio primitivo identico e connessi indirettamente tramite un ingranaggio folle 27 e da un supporto rigido 21 al quale gli ingranaggi sono girevolmente connessi. Inoltre, il meccanismo 20 comprende un primo braccio 22 solidale al primo ingranaggio 25 ed un secondo braccio 23 solidale al secondo ingranaggio 26. In particolare, le estremità del primo e secondo braccio 22 e 23 costituiscono, rispettivamente, l’entrata e l’uscita del meccanismo di inversione.
Secondo una preferita forma realizzativa gli ingranaggi 25,26 e 27 sono ruote dentate a denti diritti.
La figura 8 mostra, in una vista ingrandita, il meccanismo di inversione ad ingranaggi di figura 7. Questa soluzione presenta, anch’essa, un punto collegato alla struttura fissa dell’attuatore ed, inoltre, le lunghezze dei collegamenti soddisfano le stesse condizioni del meccanismo a pantografo sopradescritto. In virtù di queste condizioni, i triangoli ODA e OCB risultano ancora uguali. Anche questa forma realizzativa consente di ottenere spostamenti della porzione di uscita su una retta inclinata rispetto alla retta su cui si sposta la porzione di entrata, rispettando la condizione di base che lo spostamento della porzione di uscita B sia uguale e opposto a quello di entrata A. Inoltre, il meccanismo 20 risulta avere prestazioni paragonabili in termini di ingombri laterali e longitudinali al meccanismo a pantografo di figura 3.
Con riferimento, infine, alla figura 9 è mostrata una terza forma realizzativa del meccanismo di inversione.
In particolare, esso comprende un organo mobile ausiliario 28 avente un moto opposto all’organo mobile 10 secondo cui il moto opposto dell’organo mobile ausiliario 28 è ottenuto direttamente dal motore 29 ed in cui l’organo mobile ausiliario 28 costituisce l’uscita 8’’ del meccanismo di inversione (visibile schematicamente in figura 3).
Come mostrato in figura 9, il moto opposto dell’organo mobile ausiliario 28 è ottenuto direttamente dal motore 29 mediante un primo ingranaggio 30 atto a prelevare il moto circolare dal motore 29. Il meccanismo prevede, inoltre, un secondo ingranaggio 31, che ingrana con il primo ingranaggio 30 e un accoppiamento vite-madrevite 32 tra il secondo ingranaggio 31 e l’organo mobile ausiliario 28.
Inoltre, l’organo mobile 10 e l’organo mobile ausiliario 28 sono tra loro connessi con un meccanismo di antirotazione 33 che impedisce la rotazione delle viti intorno al proprio asse.
In particolare, detto dispositivo antirotazione 33 comprende due link rigidi 36’ e 36’’, ognuno aventi una prima e seconda estremità, girevolmente connessi tra loro in corrispondenza delle prime estremità e girevolmente connessi all’organo mobile 10 e all’organo mobile ausiliario 28 in corrispondenza delle loro seconde estremità.
La descrizione di cui sopra di una forma realizzativa specifica è in grado di mostrare l'invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.
Claims (17)
- RIVENDICAZIONI 1. Un attuatore atto a fornire una rotazione e una coppia in uscita, comprendente: - una puleggia condotta; - un tirante flessibile, in cui detto tirante si avvolge in parte attorno a detta puleggia condotta e ha un primo e un secondo tratto di tirante aventi rispettivamente una prima e seconda estremità; - un attuatore lineare avente un organo mobile atto a fornire movimenti secondo due versi opposti; - un meccanismo di inversione connesso a detto organo mobile, detto meccanismo di inversione avendo: - una porzione di entrata connessa a detto organo mobile e a detta prima estremità di detto tirante flessibile, - una porzione di uscita connessa a detta seconda estremità di detto tirante flessibile; detto meccanismo di inversione essendo tale che - quando detto organo mobile si muove in detto primo verso si produce uno spostamento di entrata di trazione di detto primo tratto di tirante fornendo coppia a detta puleggia in un primo verso di rotazione, con detta porzione di uscita che compie uno spostamento di uscita che è compliante per accompagnare detto secondo tratto di tirante, e - quando detto organo mobile si muove in detto secondo verso, si produce uno spostamento di uscita di trazione di detto secondo tratto di tirante fornendo coppia a detta puleggia in un secondo verso di rotazione opposto a detto primo verso di rotazione, con detta porzione di entrata che compie uno spostamento di entrata che segue detto organo mobile in modo compliante per accompagnare detto primo tratto.
- 2. Un attuatore, secondo la rivendicazione 1, in cui detto attuatore lineare ha detto organo mobile atto a fornire movimenti lungo una retta secondo due versi opposti e montato rispetto a detta puleggia condotta in modo tale che detta retta sia sostanzialmente tangente a detta puleggia condotta, detto meccanismo di inversione essendo tale che quando detta porzione di entrata si sposta lungo detta retta (retta di entrata) di una certa quantità, detta porzione di uscita si sposta lungo un’altra retta (retta di uscita), anch’essa sostanzialmente tangente a detta puleggia, della medesima quantità.
- 3. Un attuatore, secondo la rivendicazione 1, in cui quando detta porzione di entrata si sposta lungo detta retta, la lunghezza totale di detto tirante flessibile risulta invariata.
- 4. Un attuatore, secondo la rivendicazione 1, in cui detta porzione di tirante, che si avvolge attorno a detta puleggia condotta, è fissata a detta puleggia condotta.
- 5. Un attuatore, secondo la rivendicazione 1, in cui detta porzione di tirante che si avvolge attorno a detta puleggia è interrotta e fissata a detta puleggia condotta nei due punti di interruzione.
- 6. Un attuatore, secondo la rivendicazione 1, in cui detto attuatore lineare comprende: - un motore rotativo atto a fornire un moto circolare; - un'unità di riduzione atta a ricevere detto moto circolare e trasformarlo in un moto lineare; - una trasmissione meccanica che trasferisce detto moto lineare a detto organo mobile.
- 7. Un attuatore, secondo la rivendicazione 6, in cui detta unità di riduzione è un dispositivo vite/madrevite a ricircolo di sfere, tale da garantire minor attrito volvente tra la vite e la madrevite, nonché garantire un elevato rendimento meccanico e minimo gioco, al limite nullo, nei due versi di movimento di detto organo mobile.
- 8. Un attuatore, secondo la rivendicazione 6, in cui detto motore rotativo è un motore elettrico di coppia cavo (Hollowed Torque Motor) caratterizzato da elevati rapporti coppia/peso e coppia/ingombri e tale da assicurare una semplice integrazione con detto dispositivo di riduzione vite/madrevite.
- 9. Un attuatore, secondo la rivendicazione 1, in cui detto meccanismo di inversione, in una prima variante realizzativa, è un meccanismo a pantografo comprendente un braccio portante e un parallelogramma articolato, in cui una estremità di detto braccio costituisce detta porzione di entrata e un vertice di detto parallelogramma, opposto a detta estremità, costituisce detta porzione di uscita e in cui detto meccanismo a pantografo è connesso girevolmente alla struttura fissa dell’attuatore (telaio) in corrispondenza di un punto che si trova sull’asta di base di detto parallelogramma articolato e sulla congiungente tra detto vertice di detto parallelogramma e detta estremità di detto braccio.
- 10. Un attuatore, secondo la rivendicazione 1, in cui detto meccanismo di inversione, in una seconda variante realizzativa, comprende: - un treno di ingranaggi formato da un primo e un secondo ingranaggio, aventi raggio primitivo identico, connessi indirettamente tramite un ingranaggio intermedio, un supporto rigido al quale detti ingranaggi sono girevolmente connessi, un primo braccio solidale a detto primo ingranaggio ed un secondo braccio solidale a detto secondo ingranaggio, detti primo e secondo braccio avendo rispettive estremità che costituiscono detta porzione di entrata e detta porzione di uscita di detto meccanismo di inversione.
- 11. Un attuatore, secondo la rivendicazione 10, in cui detti ingranaggi sono ruote dentate a denti diritti.
- 12. Un attuatore, secondo la rivendicazione 1, in cui detto meccanismo di inversione, in una terza forma realizzativa comprende: - un organo mobile ausiliario avente un moto opposto a detto organo mobile, detto moto opposto di detto organo mobile ausiliario essendo ottenuto direttamente da detto motore, in cui detto organo mobile ausiliario costituisce detta porzione di uscita di detto meccanismo di inversione.
- 13. Un attuatore, secondo la rivendicazione 12, in cui detto moto opposto di detto organo mobile ausiliario è ottenuto direttamente da detto motore mediante: - un primo ingranaggio atto a prelevare detto moto circolare da detto motore; - un secondo ingranaggio che ingrana con detto primo ingranaggio, - un accoppiamento vite-madrevite tra detto secondo ingranaggio e detto organo mobile ausiliario.
- 14. Un attuatore, secondo la rivendicazione 12, in cui detto organo mobile e detto organo mobile ausiliario sono tra loro connessi mediante un dispositivo antirotazione che impedisce la rotazione delle viti intorno al proprio asse.
- 15. Un attuatore, secondo la rivendicazione 14, in cui detto dispositivo antirotazione comprende due link rigidi, ognuno aventi una prima e seconda estremità, girevolmente connessi tra loro in corrispondenza di dette prime estremità e girevolmente connessi a detto organo mobile e detto organo mobile ausiliario in corrispondenza di dette seconde estremità.
- 16. Un attuatore, secondo la rivendicazione 1, in cui dette rette di entrata e di uscita lungo cui si muovono dette porzioni di entrata e di uscita del meccanismo di inversione sono tra loro parallele.
- 17. Un attuatore, secondo la rivendicazione 1, in cui dette rette di entrata e di uscita lungo cui si muovono dette porzioni di entrata e di uscita del meccanismo di inversione sono tra loro inclinate di un angolo predeterminato, per cui i prolungamenti di tali rette si intersecano in punto che si trova dallo stesso lato di detto meccanismo di inversione rispetto a detta puleggia.
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