ITTO20110158A1 - 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 di detto polso, sostanzialmente allineata a detto primo asse,

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

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

- un primo motore portato da detta porzione disallineata di 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 di detto secondo motore a detto terzo corpo.

Un polso di robot del tipo sopraindicato à ̈ ad esempio descritto nella domanda di brevetto europeo n. EP 1829652A1.

La presente invenzione si propone l'obiettivo di migliorare un siffatto polso di robot, in particolare prevedendo una struttura più compatta e meno ingombrante, in cui le diverse parti che compongono il polso sono fra loro disposte in una configurazione che permette ampi intervalli di movimento reciproco fra le parti, al fine di garantire una manovrabilità del polso ottimale.

Lo scopo sopra indicato viene raggiunto tramite un polso di robot 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 prospettica del polso di robot di figura 1, da un punto di vista opposto a quello di figura 1;

- la figura 3 rappresenta una vista frontale del polso di robot di figura 1;

- la figura 4 rappresenta una vista in sezione secondo la linea IV-IV di figura 3;

- la figura 5 rappresenta una vista prospettica del polso di robot qui descritto secondo una seconda forma di attuazione;

- la figura 6 rappresenta una vista frontale del polso di figura 5;

- la figura 7 rappresenta una vista in sezione secondo la linea VII-VII di figura 6.

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

I riferimenti qui utilizzati sono soltanto per comodità e non definiscono dunque l'ambito di tutela e 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 22. La prima estremità 12’ à ̈ destinata ad essere montata su un componente di robot (non illustrato nelle figure) 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 sulla seconda estremità 22 del corpo 12, in modo girevole intorno ad un secondo asse V inclinato rispetto al primo asse IV.

Il polso 10 comprende poi un terzo corpo 16 comprendente una prima estremità e una seconda estremità indicata nei disegni con 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 secondo 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, il corpo 12 comprende una porzione sostanzialmente 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 e risulta, nella condizione installata del polso, sostanzialmente allineata all'asse IV. Inoltre, la porzione a gomito 18 comprende una porzione disallineata 22, corrispondente alla suddetta seconda estremità del primo corpo 12, la quale à ̈ 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 comprende 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. Come visibile nelle figure, nella condizione installata e allestita del polso di robot le aperture 20 e 26 sono attraversate da 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 14 e del terzo corpo 16 sono direttamente montati sulla struttura del polso medesimo. In particolare tali mezzi comprendono un primo motore 28, che à ̈ portato dalla porzione disallineata 22 del primo corpo 12 ed à ̈ atto a comandare la rotazione del secondo corpo 14, e un secondo motore 30, il quale à ̈ portato dal secondo corpo 16 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.

Nel polso di robot qui descritto il primo motore 28 à ̈ montato sulla porzione disallineata 22 del primo corpo 12 secondo un orientamento tale per cui il suo albero di uscita risulta essere né parallelo e né ortogonale al primo asse IV; al contrario, tale albero di uscita risulta inclinato rispetto al primo asse IV di un angolo compreso fra 0° e 90°, estremi esclusi. In particolare, il primo motore 28 viene disposto orientato rispetto al primo asse IV in modo da rimanere, almeno per la maggior parte del suo ingombro radiale e assiale, entro gli ingombri radiale e assiale dell’insieme delle porzioni a gomito e disallineata 18, 22. Nell’esempio illustrato, il motore 28 risulta contenuto entro i suddetti ingombri sostanzialmente per intero.

Nel polso di robot qui descritto, preferibilmente gli assi IV e V sono contenuti sostanzialmente in uno stesso piano e il primo motore 28 à ̈ preferibilmente montato sulla porzione disallineata 22 del primo corpo 12 in modo tale per cui il suo albero di uscita sia sostanzialmente contenuto nel piano definito da tali assi (vedere in proposito le figure 3 e 4 e le figure 6 e 7). Inoltre, il primo motore 28 à ̈ montato su tale porzione secondo un orientamento tale per cui il suo albero di uscita risulta inclinato rispetto al primo asse IV di un angolo compreso fra 0° e 90°, estremi esclusi. Ancora più preferibilmente, l’albero di uscita del primo motore 28 risulta inclinato rispetto al primo asse IV di un angolo compreso fra 5° e 30°. In varie forme di attuazione, così come in quelle illustrate nelle figure, la porzione disallineata 22 à ̈ specificatamente predisposta per ricevere il motore nella configurazione sopra descritta, mentre in altre forme di attuazione la porzione disallineata à ̈ di un tipo noto e sono invece previsti mezzi di fissaggio opportuni per montare il motore in tale configurazione.

In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata nelle figure, vedere in particolare le figure 4 e 7, l'albero di uscita del motore 28 porta una ruota conica di ingranaggio 32 che impegna una ruota conica di ingranaggio 34 portata da un albero 36, il quale à ̈ montato girevole sulla porzione 22, attorno al secondo asse V, tramite l’interposizione di un mezzo riduttore 40 coassiale all'albero 36. Il mezzo riduttore 40 à ̈ in particolare fissato tramite un manicotto 43 ai bordi di un’apertura 22’ della porzione 22 e sullo stesso mezzo riduttore 40 risulta fissato il secondo corpo 14. Il mezzo riduttore 40 à ̈ atto a collegare in rotazione l’albero 36 con il secondo corpo 14.

Con particolare riferimento alle figure 3 e 6, il secondo motore 30 à ̈ a sua volta montato sulla porzione a sbalzo 24 del secondo corpo 14 con il proprio albero di uscita sostanzialmente parallelo al terzo asse VI. Inoltre, la porzione a sbalzo 24 à ̈ atta a ricevere il secondo motore 30 in una posizione nello spazio per cui tale albero d’uscita risulta distanziato rispetto all’asse VI lungo una direzione che si estende, rispetto al secondo asse V, secondo un angolo compreso tra 90° e 270°, preferibilmente fra 90° e 180°. I mezzi di fissaggio per montare il secondo motore nella configurazione sopra descritta possono essere di un qualsiasi tipo noto adatto allo scopo.

Nella forma di attuazione delle figure da 1 a 4, la porzione a sbalzo 24 à ̈ atta a ricevere il secondo motore 30 in una posizione nello spazio per cui l’albero del secondo motore 30 risulta distanziato rispetto al terzo asse VI lungo una direzione che si estende, rispetto al secondo asse V, secondo un angolo leggermente superiore o di circa 90°. Nella forma di attuazione illustrata nelle figure da 5 a 7, la porzione a sbalzo 24 à ̈ atta a ricevere il secondo motore 30 in una posizione nello spazio per cui l’albero del secondo motore 30 risulta distanziato rispetto al terzo asse VI lungo una direzione che si estende, rispetto al secondo asse V, secondo un angolo di circa 180°.

In entrambe le forme di attuazione sopra illustrate, l'albero di uscita del motore 30 à ̈ collegato ad un pignone 42 che impegna una corona di ingranaggio 44, la quale à ̈ montata girevole sulla porzione a sbalzo 24, intorno al terzo asse VI, ed à ̈ collegata in rotazione al terzo corpo 16.

In varie forme di attuazione, così come in quelle illustrate, nella condizione allestita del polso di robot la corona 44 risulta attraversata dai suddetti cavi e/o tubazioni C. In varie forme di attuazione, così come in quelle illustrate, il motore 30 risulta ancorato alla porzione a sbalzo 24 tramite l’interposizione di un mezzo riduttore 46 che collega in rotazione l'albero di uscita del motore 30 e il pignone 24.

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 32 porta in rotazione l’albero 36 impegnando la ruota di ingranaggio 34 da questo portata. L’albero 36 trasmette il moto al riduttore 43, il quale, effettuando una moltiplicazione di coppia, trasmette infine il moto al secondo corpo 14.

Quando il secondo motore 30 Ã ̈ attivato, il mezzo riduttore 46, effettuando una moltiplicazione di coppia, trasmette il moto al pignone 42, il quale, ingranando a sua volta la ruota 44, porta in rotazione il terzo corpo 16.

E’ infine da notare che i motori 28 e 30 sopra indicati, così come i mezzi riduttori 46 e 43, 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 (6)

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 (12), in modo girevole intorno ad un secondo asse (V) inclinato rispetto a detto primo asse (IV), - un terzo corpo (26) comprendente una prima e una seconda estremità, detta prima estremità del terzo corpo essendo montata su detta seconda estremità di detto secondo corpo (14), 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 porta una porzione disallineata (22), corrispondente a detta seconda estremità di detto primo corpo, la quale à ̈ sostanzialmente affiancata e distanziata rispetto all’asse di detta prima apertura, - in cui detto secondo corpo comprende una porzione a sbalzo (24), corrispondente alla seconda estremità di detto secondo corpo, la quale presenta una seconda apertura (26) sostanzialmente allineata a detto terzo asse, 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 cavo (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 detta porzione disallineata di detto primo corpo (12), - 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 (12), - secondi mezzi di ingranaggio per trasmettere la rotazione dell’albero di uscita di detto secondo motore (28) a detto terzo corpo (16); detto polso di robot essendo caratterizzato dal fatto che detto primo motore (28) à ̈ montato su detta porzione disallineata (22) di detto primo corpo secondo un orientamento tale per cui l’albero di uscita di detto primo motore (28) risulta inclinato rispetto a detto primo asse (IV) di un angolo compreso fra 0° e 90°, estremi esclusi.
2. 2. Polso di robot secondo la rivendicazione 1, in cui detto secondo motore à ̈ montato su detta porzione a sbalzo (24) di detto secondo corpo con il proprio albero d’uscita sostanzialmente parallelo a detto terzo asse (VI), e in cui detta porzione a sbalzo à ̈ atta a ricevere detto secondo motore in una posizione nello spazio per cui detto albero d’uscita di detto secondo motore risulta distanziato rispetto a detto terzo asse (VI) lungo una direzione che si estende, rispetto a detto secondo asse (V), secondo un angolo compreso fra circa 90° e 270°, preferibilmente fra circa 90° e 180°.
3. 3. Polso di robot secondo la rivendicazione 1, in cui una prima ruota conica di ingranaggio (32) à ̈ montata sull’albero d’uscita di detto primo motore (28) e impegna una seconda ruota conica di ingranaggio (34) portata da un primo albero (36) che à ̈ montato girevole su detta porzione disallineata (22), attorno a detto secondo asse (V), ed à ̈ atto ad azionare in rotazione detto secondo corpo.
4. 4. Polso di robot secondo la rivendicazione 2, in cui fra detto secondo corpo (14) e detto primo albero (36) Ã ̈ interposto un mezzo riduttore (40) coassiale a detto primo albero ed atto a collegare in rotazione detto primo albero con detto secondo corpo.
5. 5. Polso di robot secondo la rivendicazione 2, in cui l’albero d’uscita di detto secondo motore à ̈ collegato ad un pignone (42) che impegna una prima corona di ingranaggio (44) montata girevole su detta porzione a sbalzo (24), intorno a detto terzo asse (VI), e solidale in rotazione a detto terzo corpo (16), nella condizione installata di detto robot detta corona (44) venendo attraversata da detti cavi e/o tubazioni (C).
6. 6. Polso di robot secondo la rivendicazione 5, in cui detto secondo motore (30) risulta ancorato alla porzione a sbalzo (24) tramite l’interposizione di un mezzo riduttore (46) che collega in rotazione l'albero di uscita di detto secondo motore (30) e detto pignone (42).