ITTO20110156A1 - Polso di robot articolato - Google Patents

Description

“Polso di robot articolatoâ€

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un polso di robot articolato, del tipo comprendente:

- un primo corpo comprendente una prima e una seconda estremità, detta prima estremità del primo corpo essendo destinata ad essere montata su un componente di robot girevole attorno ad un primo asse,

- un secondo corpo comprendente una prima e una seconda estremità, detta prima estremità del secondo corpo essendo montata su detta seconda estremità di detto primo corpo, in modo girevole intorno ad un secondo asse inclinato rispetto a detto primo asse,

- un terzo corpo comprendente una prima e una seconda estremità, detta prima estremità del terzo corpo essendo montata su detta seconda estremità di detto secondo corpo, in modo girevole intorno ad un terzo asse inclinato rispetto a detto secondo asse,

- in cui detti primo e terzo asse sono entrambi sostanzialmente ortogonali a detto secondo asse, e in cui in almeno una posizione di detto polso di robot detti primo e terzo asse risultano sostanzialmente allineati,

- in cui detto primo corpo comprende una porzione sostanzialmente a gomito che presenta, in corrispondenza della sua base, una prima apertura che si rivolge verso il secondo e terzo corpo e risulta, nella condizione installata del polso, sostanzialmente allineata al primo asse,

- in cui la porzione a gomito porta una porzione disallineata, sostanzialmente affiancata e distanziata rispetto all'asse della prima apertura, e su cui à ̈ ricavata detta seconda estremità di detto primo corpo,

- in cui il secondo corpo presenta una porzione a sbalzo, corrispondente alla suddetta seconda estremità del secondo corpo, la quale definisce una seconda apertura sostanzialmente allineata al terzo asse, nella condizione installata di detto polso di robot la prima apertura e la seconda apertura essendo attraversate da cavi e/o tubazioni per alimentare e/o controllare un apparecchio associato al terzo corpo del polso di robot,

il polso di robot comprendendo inoltre mezzi di comando della rotazione del secondo e terzo corpo rispettivamente attorno al secondo e terzo asse, in cui detti mezzi di comando della rotazione di detti secondo e terzo corpo comprendono:

- un primo motore portato da detto primo corpo,

- primi mezzi di ingranaggio per trasmettere la rotazione dell’albero di uscita di detto primo motore a detto secondo corpo;

- un secondo motore portato da detto secondo corpo, - secondi mezzi di ingranaggio per trasmettere la rotazione dell’albero di uscita del secondo motore al terzo corpo.

Un polso di robot del tipo sopra indicato à ̈ ad esempio descritto nella domanda di brevetto giapponese n. 2006-289503.

La presente invenzione si propone l'obiettivo di migliorare un siffatto polso di robot, in particolare rendendolo costruttivamente più semplice e compatto.

Lo scopo sopraindicato viene raggiunto tramite un polso presentante le caratteristiche della rivendicazione 1.

Le rivendicazioni fanno parte integrante dell'insegnamento tecnico qui somministrato in relazione all’invenzione.

L'invenzione sarà ora descritta, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento alle rappresentazioni annesse nelle quali:

- la figura 1 rappresenta una vista prospettica del polso di robot qui descritto secondo una prima forma di attuazione;

- la figura 2 rappresenta una vista in sezione secondo il piano di sezione longitudinale schematicamente illustrato con la linea II-II in figura 1;

- la figura 3 rappresenta una vista prospettica del polso di robot qui descritto secondo una seconda forma di attuazione;

- la figura 4 rappresenta una vista in sezione secondo il piano di sezione longitudinale schematicamente illustrato con la linea IV-IV in figura 3.

Nella seguente descrizione sono illustrati vari dettagli specifici finalizzati ad una approfondita comprensione delle forme di attuazione. Le forme di attuazione possono essere realizzate senza uno o più dei dettagli specifici, o con altri metodi, componenti o materiali ecc. In altri casi, strutture materiali o operazioni noti non sono mostrati o descritti in dettaglio per evitare di rendere oscuri vari aspetti della forma di attuazione.

I riferimenti qui utilizzati sono soltanto per comodità e non definiscono dunque l'ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.

Nelle figure, con il riferimento numerico 10 viene indicato un polso di robot articolato. Come à ̈ noto nella tecnica, un tale polso di robot à ̈ destinato ad essere montato su un componente di robot e ad essere associato ad un utensile o apparecchiatura di lavorazione, i cui cavi e/o tubazioni di alimentazione e/o controllo vengono direttamente installati sulla struttura del polso stesso. Tali cavi e/o tubazioni, che sono rappresentati in modo schematico nelle figure e indicati con il riferimento C, definiscono in gergo tecnico l’†allestimento†del polso di robot e il polso di robot si definisce “allestito†dopo che tali cavi e/o tubazioni sono stati su esso montati. Tali aspetti non verranno comunque qui discussi nel dettaglio, in quanto di per sé facenti parte della tecnica convenzionale del settore, e verranno affrontati solamente nella misura necessaria per descrivere il polso qui in oggetto.

Il polso 10 comprende un primo corpo 12 comprendente una prima estremità 12’ e una seconda estremità 32. La prima estremità 12’ del corpo 12 à ̈ destinata ad essere montata su un componente di robot (non illustrato) girevole attorno ad un primo asse IV.

Il polso 10 comprende, inoltre, un secondo corpo 14 comprendente una prima estremità 14’ e una seconda estremità 24. La prima estremità 14’ à ̈ montata sull’estremità 32 del corpo 12, in modo girevole intorno ad un secondo asse V inclinato rispetto al primo asse IV.

Inoltre, il polso 10 comprende un terzo corpo 16 comprendente una prima estremità e una seconda estremità indicata con il riferimento 16’’. Come illustrato nelle figure, preferibilmente il terzo corpo 16 à ̈ un corpo anulare destinato ad essere attraversato dai cavi e/o tubazioni dell’utensile associato al polso e la cui estremità 16’’ presenta una superficie su cui sono ricavate sedi opportune per il fissaggio di tale utensile.

La prima estremità del terzo corpo à ̈ montata sull’estremità 24 del corpo 14, in modo girevole intorno ad un terzo asse VI inclinato rispetto al secondo asse V. Gli assi IV e VI formano un angolo sostanzialmente di 90° rispetto all'asse V (in altre parole, gli assi IV e VI sono entrambi sostanzialmente ortogonali all’asse V), e, come illustrato nelle figure, in determinate posizioni nello spazio del polso di robot gli assi IV e VI risultano sostanzialmente allineati. In particolare, la configurazione illustrata nelle figure viene mantenuta per tutte le posizioni del polso che, rispetto a quella illustrata, risultano spostate per il solo effetto della rotazione del polso medesimo attorno al primo asse IV.

E’ da notare che nella presente descrizione la condizione di ortogonalità fra due assi o rette si può riferire sia a rette o assi fra loro incidenti e perpendicolari, sia a rette o assi non incidenti fra loro ma le cui proiezioni su un medesimo piano ad esse parallelo formano fra loro un angolo di circa 90°.

Nello specifico, come visibile nelle figure da 1 a 4, il corpo 12 presenta una porzione a gomito 18 presentante, in corrispondenza della sua base, un’apertura 20 che si rivolge verso il secondo corpo 14 e il terzo corpo 16. Nella condizione installata del polso l'apertura 20 risulta sostanzialmente allineata al primo asse IV. Inoltre, la porzione a gomito 18 porta una porzione disallineata 22 che à ̈ sostanzialmente affiancata e distanziata rispetto all'asse dell'apertura 20, e su cui il corpo 14 risulta montato girevole, intorno al secondo asse V.

Il secondo corpo 14 presenta una porzione a sbalzo 24, corrispondente alla suddetta seconda estremità di tale corpo, la quale presenta una seconda apertura 26 sostanzialmente allineata al terzo asse VI. È da notare che nella condizione installata e allestita del polso di robot la prima apertura 20 e la seconda apertura 26 sono entrambe attraversate dai cavi e/o tubazioni C dell’utensile associato al terzo corpo 16. Come visibile dalla figura 1, grazie alla configurazione complessiva che à ̈ determinata dalle porzioni 18 e 22 viene ricavato un passaggio per i cavi e/o tubazioni C tale per cui questi vengono tenuti entro l’ingombro laterale del polso di robot, così da evitare che possano intralciare le operazioni del polso medesimo. Inoltre, nella condizione installata e allestita del robot, i cavi e/o tubazioni C risultano estendersi, per una loro porzione, sostanzialmente allineati all’asse IV e, per un’altra porzione, sostanzialmente allineati all’asse VI. Tale condizione consente di ridurre al minimo le sollecitazioni a torsione e flessione cui i cavi sono soggetti durante le manovre del polso di robot.

Nel polso di robot qui descritto i mezzi di comando della rotazione del secondo corpo e del terzo corpo sono direttamente montati sul polso medesimo. In particolare tali mezzi di comando comprendono un primo motore 28, che à ̈ portato dal primo corpo 12 ed à ̈ atto ad azionare in rotazione il secondo corpo 14, e un secondo motore 30, il quale à ̈ portato dal secondo corpo 14 ed à ̈ atto a comandare la rotazione del terzo corpo 16. Come verrà descritto più in dettaglio nel seguito, tali mezzi di comando comprendono inoltre primi mezzi di ingranaggio per trasmettere la rotazione dell'albero di uscita del primo motore 28 al secondo corpo 14, e secondi mezzi di ingranaggio per trasmettere la rotazione dell’albero di uscita del secondo motore 30 al terzo corpo 16.

In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata, il primo motore 28 à ̈ portato dalla porzione disallineata 22. Inoltre, la porzione disallineata 22 presenta, sulla sua estremità opposta alla porzione a gomito 18, una porzione a forcella 32, corrispondente alla suddetta seconda estremità del primo corpo. Tale porzione a forcella 32 risulta affiancata e distanziata rispetto all'asse dell'apertura 20 e su di essa à ̈ montato, girevole intorno al secondo asse V, il secondo corpo 14.

In varie forme di attuazione, così come in quelle illustrate, il secondo motore 30 à ̈ montato sulla porzione d’estremità 14’ del secondo corpo 14, in modo da risultare interposto fra i bracci di forcella 32’ e 32’’.In varie forme di attuazione, così come in quelle illustrate, il secondo corpo 14 impegna in modo girevole, tramite la sua porzione d’estremità 14’, entrambi i bracci 32’ e 32’’ della porzione a forcella. In varie forme di attuazione, così come in quelle illustrate, il secondo motore 30 à ̈ disposto secondo un orientamento per cui il suo albero di uscita risulta sostanzialmente parallelo al terzo asse VI.

Come visibile nelle figure da 1 a 4, la porzione a sbalzo 24 presenta un albero 34 montato girevole attorno ad un asse sostanzialmente parallelo al terzo asse VI e interposto fra tale asse e l'albero di uscita del secondo motore 30. L'albero 34 porta una ruota di ingranaggio 36 atta ad impegnare una ruota di ingranaggio 38 solidale all'albero di uscita del secondo motore 30. L'albero 34 porta, inoltre, una ruota di ingranaggio 40 che impegna una ruota di ingranaggio 42 montata girevole sulla porzione a sbalzo 24, attorno al terzo asse VI, e atta ad azionare il terzo corpo 16.

In varie forme di attuazione, così come in quelle illustrate nelle figure, la ruota 42 à ̈ calettata su un albero cavo 43 portato da un mezzo riduttore 44 a sua volta fissato alla porzione a sbalzo 24. In particolare, il mezzo riduttore 44 presenta una generica conformazione anulare, e viene attraversato centralmente dal suddetto albero 43, mentre esternamente risulta ancorato alla porzione 24. Sul mezzo riduttore 44 risulta a sua volta fissato il terzo corpo 16, il quale tramite tale mezzo viene collegato in rotazione all’albero 43.

In varie forme di attuazione, così come in quelle illustrate nelle figure, nella condizione allestita del polso di robot il mezzo riduttore 44 e l’albero 43 sono entrambi attraversati dai suddetti cavi e/o tubazioni C.

In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata nelle figure 1 e 2, il motore 28 à ̈ montato sulla porzione disallineata 22 secondo un orientamento tale per cui il suo albero di uscita risulta sostanzialmente parallelo al secondo asse V e distanziato da quest'ultimo. In forme di attuazione preferite, un albero 46 à ̈ montato girevole sulla porzione disallineata 22, attorno ad un asse che à ̈ sostanzialmente parallelo al secondo asse V e interposto fra quest’ultimo e l'albero di uscita del motore 28. L'albero 46 porta una prima ruota di ingranaggio 48 che à ̈ impegnata da una ruota di ingranaggio 50 portata dall'albero di uscita del primo motore 28. L'albero 46 presenta, inoltre, una porzione di ingranaggio 52 che impegna una ruota di ingranaggio 54 montata girevole sul braccio 32’ della porzione a forcella 32, attorno al secondo asse V. In particolare, la ruota 54 à ̈ supportata in modo girevole da un organo di cuscinetto 35 il quale à ̈ bloccato dalla stessa ruota 54 contro i bordi che delimitano un’apertura 33 prevista nel braccio 32’. Attraverso l’apertura 33 organi di fissaggio della ruota di ingranaggio 54 raggiungono la porzione 14’ del secondo corpo, vincolandola in rotazione alla stessa ruota di ingranaggio 54.

In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata nelle figure 3 e 4, il primo motore 28 à ̈ invece montato sulla porzione 22 secondo un orientamento per il quale il suo albero di uscita risulta sostanzialmente parallelo e distanziato rispetto al primo asse IV. In tale forma di attuazione la ruota 50, che impegna la ruota 48 portata dall'albero 46, non risulta più collegata direttamente all'albero di uscita del primo motore 28, ma à ̈ invece portata da un albero 56 che à ̈ montato girevole sulla porzione disallineata 22, attorno ad un asse che à ̈ sostanzialmente parallelo al secondo asse V e contrapposto a quest’ultimo rispetto all'albero 46. L'albero 56 impegna, tramite una porzione conica di ingranaggio 58 prevista sulla sua estremità opposta alla ruota 50, una ruota conica di ingranaggio 60 che à ̈ solidale in rotazione all'albero di uscita del primo motore 28.

In varie forme di attuazione così come in quella illustrata, il braccio 32’’ della porzione a forcella 32 – il quale non contiene i mezzi di azionamento del secondo corpo 14 - presenta un’apertura 62 che si rivolge nello spazio fra i bracci della forcella. Il braccio 32’’ definisce, insieme a tale apertura, un passaggio per i cavi di alimentazione (non mostrati) del secondo motore 30.

In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata nelle figure, un supporto anulare 64 della porzione 14’, destinato ad essere a sua volta attraversato dai suddetti cavi di alimentazione, viene sopportato in modo girevole in corrispondenza dell’apertura 62, tramite un organo di cuscinetto 63.

In vista di quanto sopra, gli azionamenti del secondo e terzo corpo, rispettivamente nelle rotazioni attorno agli assi V e VI, avvengono come qui di seguito descritto.

Quando il primo motore 28 à ̈ attivato, la ruota 50 porta in rotazione l’albero 46 impegnando la ruota di ingranaggio 48 da questo portata. Tramite la sua porzione di ingranaggio 52 l’albero 46 porta poi in rotazione la ruota di ingranaggio 54 e quindi il secondo corpo 14. Nell’esempio delle figure 3 e 4 il primo motore 28 porta in rotazione la ruota 50 attraverso l’azionamento dell’albero 56.

Quando il secondo motore 30 à ̈ attivato, l’ingranamento fra le ruote 36 e 38 porta in rotazione l’albero 34, il quale tramite l’ingranamento delle ruote 40 e 42 trasmette il moto al mezzo riduttore 44. Quest’ultimo effettuando una moltiplicazione di coppia trasmette infine il moto al terzo corpo 16.

E’ infine da notare che i motori 28 e 30 sopra indicati, così come il mezzo riduttore 44, non sono stati descritti qui nel dettaglio in quanto possono essere di una qualsiasi tipologia convenzionalmente utilizzata nel campo della robotica. Allo stesso modo, alcuni dettagli costruttivi illustrati nelle figure sono stati tralasciati per non appesantire la descrizione ma essi risultano comunque evidenti per il tecnico del settore senza necessità di approfondimento.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno variare, anche in modo significativo, rispetto a quanto qui illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione, così come definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Polso di robot articolato (10), comprendente: - un primo corpo (12) comprendente una prima e una seconda estremità, detta prima estremità del primo corpo (12) essendo destinata ad essere montata su un componente di robot girevole attorno ad un primo asse (IV), - un secondo corpo (14) comprendente una prima e una seconda estremità, detta prima estremità del secondo corpo (14) essendo montata su detta seconda estremità di detto primo corpo (22), in modo girevole intorno ad un secondo asse (V) inclinato rispetto a detto primo asse (IV), - un terzo corpo (16) comprendente una prima e una seconda estremità, detta prima estremità del terzo corpo essendo montata su detta seconda estremità di detto secondo corpo (24), in modo girevole intorno ad un terzo asse (VI) inclinato rispetto a detto secondo asse (V), - in cui detti primo e terzo asse (IV, VI) sono entrambi sostanzialmente ortogonali a detto secondo asse (V), e in cui in almeno una posizione di detto polso di robot detti primo e terzo asse risultano sostanzialmente allineati, - in cui detto primo corpo comprende una porzione sostanzialmente a gomito (18) che presenta, in corrispondenza della sua base, una prima apertura (20) che si rivolge verso il secondo e terzo corpo e risulta, nella condizione installata di detto polso, sostanzialmente allineata a detto primo asse, - in cui detta porzione a gomito (18) porta una porzione disallineata (22), sostanzialmente affiancata e distanziata rispetto all’asse di detta prima apertura (20), e su cui à ̈ ricavata detta seconda estremità di detto primo corpo, - in cui detto secondo corpo presenta una porzione a sbalzo (24), corrispondente a detta seconda estremità di detto secondo corpo, la quale presenta una seconda apertura (26) sostanzialmente allineata a detto terzo asse (VI), nella condizione installata di detto polso di robot dette prima e seconda apertura essendo attraversate da cavi e/o tubazioni (C) per alimentare e/o controllare un apparecchio associato al terzo corpo (16) del polso di robot, detto polso di robot comprendendo inoltre mezzi di comando della rotazione di detti secondo e terzo corpo, rispettivamente attorno a detti secondo e terzo asse (V, VI), in cui detti mezzi di comando della rotazione di detti secondo e terzo corpo (14, 16) comprendono: - un primo motore (28) portato da detto primo corpo (22), - primi mezzi di ingranaggio per trasmettere la rotazione dell’albero di uscita di detto primo motore (28) a detto secondo corpo (14); - un secondo motore (30) portato da detto secondo corpo (14), - secondi mezzi di ingranaggio per trasmettere la rotazione dell’albero di uscita di detto secondo motore (30) a detto terzo corpo (16); detto polso di robot essendo caratterizzato dal fatto che detto primo motore à ̈ portato da detta porzione disallineata (22) e dal fatto che detta porzione disallineata (22) di detto primo corpo presenta, sulla sua estremità opposta alla porzione a gomito, una porzione a forcella (32), corrispondente a detta seconda estremità di detto primo corpo, la quale si trova a fianco e distanziata rispetto all’asse di detta prima apertura (20) e sulla quale detto secondo corpo à ̈ montato girevole intorno a detto secondo asse (V).
2. 2. Polso di robot secondo la rivendicazione 1, in cui detto secondo motore (30) à ̈ montato su detta prima estremità (14’) di detto secondo corpo in modo da risultare interposto fra i bracci (32’, 32’’) di detta porzione a forcella (32).
3. 3. Polso di robot secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 e 2, in cui detta prima estremità (14’) di detto secondo corpo impegna in modo girevole entrambi i bracci (32’, 32’’) di detta porzione a forcella (32).
4. 4. Polso di robot secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 e 3, in cui un primo braccio (32’’) di detta porzione a forcella presenta un’apertura (62) che si rivolge nello spazio fra detti bracci, e in cui attraverso detto primo braccio (32’’) e detta apertura (62) di detto primo braccio passano i cavi di alimentazione di detto secondo motore (30).
5. 5. Polso di robot secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo motore (28) à ̈ montato in detta porzione disallineata (22) secondo un orientamento per cui il suo albero di uscita risulta sostanzialmente parallelo a detto secondo asse (V) e distanziato da quest’ultimo.
6. 6. Polso di robot secondo la rivendicazione 5, in cui un albero (46) à ̈ montato girevole in detta porzione disallineata (22), attorno ad un asse che à ̈ sostanzialmente parallelo a detto secondo asse (V) e interposto fra detto albero d’uscita di detto primo motore (28) e detto secondo asse (V), detto albero di detta porzione disallineata (46) presentando una ruota di ingranaggio (48) impegnata da una ruota di ingranaggio (50) dell’albero d’uscita di detto primo motore e una porzione di ingranaggio (52) che impegna una ruota di ingranaggio (54) montata girevole in un primo braccio (32’) di detta porzione a forcella, attorno a detto secondo asse, e collegata in rotazione alla prima estremità (14’) di detto secondo corpo.
7. 7. Polso di robot secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo motore (28) Ã ̈ montato in detta porzione disallineata (22) secondo un orientamento per cui il suo albero di uscita risulta sostanzialmente parallelo e distanziato rispetto a detto primo asse (IV).
8. 8. Polso di robot secondo la rivendicazione 7, in cui un primo albero (46) à ̈ montato girevole in detta porzione disallineata (22), attorno ad un asse che à ̈ sostanzialmente parallelo e distanziato rispetto a detto secondo asse, detto primo albero (46) presentando una porzione di ingranaggio (52) che impegna una prima ruota di ingranaggio (54) montata girevole in un primo braccio (32’) di detta porzione a forcella, attorno a detto secondo asse, e collegata in rotazione a detta prima estremità (14’) di detto secondo corpo, e una seconda ruota di ingranaggio (48) impegnata da una terza ruota di ingranaggio (50) solidale in rotazione ad un secondo albero (56), in cui detto secondo albero (56) à ̈ montato girevole in detta porzione disallineata (22), attorno ad un asse che à ̈ sostanzialmente parallelo a detto secondo asse (V) e contrapposto a quest’ultimo rispetto a detto primo albero, detto secondo albero (56) impegnando, tramite una porzione conica di ingranaggio (58) su un’estremità di detto albero opposta a detta terza ruota di ingranaggio (50), una ruota conica di ingranaggio corrispondente (60) che à ̈ solidale in rotazione all’albero d’uscita di detto primo motore (28).
9. 9. Polso di robot secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta porzione a sbalzo (24) di detto secondo corpo presenta un albero (34) montato girevole attorno ad un asse sostanzialmente parallelo a detto terzo asse (VI) e interposto fra l’albero di uscita di detto secondo motore (30) e detto terzo asse (VI), detto albero (34) di detta porzione a sbalzo presentando una ruota di ingranaggio (36) atta ad impegnare una ruota di ingranaggio (38) solidale a detto albero d’uscita di detto secondo motore (30), e un’ulteriore ruota di ingranaggio (40) atta ad impegnare una ruota di ingranaggio (42) montata girevole nella porzione a sbalzo (24), attorno a detto terzo asse (VI), e atta ad azionare detto terzo corpo.
10. 10. Polso di robot secondo la rivendicazione 9, in cui fra detta ruota di ingranaggio (42) di detta porzione a sbalzo e detto terzo corpo à ̈ interposto un mezzo riduttore (44) coassiale a detto terzo asse, il quale à ̈ portato da detta porzione a sbalzo (24) ed à ̈ atto a collegare in rotazione detta ruota di ingranaggio (42) di detta porzione a sbalzo con detto terzo corpo.