ITTO20110159A1 - Robot manipolatore - Google Patents

Description

“Robot manipolatoreâ€

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un robot manipolatore per linee di produzione industriali, comprendente:

- una struttura di sopporto;

- un primo braccio di robot montato in condizione sospesa su detta struttura di sopporto e comprendente una pluralità di corpi disposti in serie e girevoli gli uni rispetto agli altri e rispetto a detta struttura di sopporto attorno a rispettivi assi di rotazione;

- un secondo braccio di robot montato in condizione sospesa su detta struttura di sopporto e comprendente una pluralità di corpi disposti in serie e girevoli gli uni rispetto agli altri e rispetto a detta struttura di sopporto attorno a rispettivi assi di rotazione;

- primi e secondi mezzi per il montaggio rispettivamente di detti primo e secondo braccio su detta struttura di sopporto,

in cui l'asse di rotazione di un primo corpo girevole di detto primo braccio, che à ̈ il più vicino fra detta pluralità di corpi a detta struttura di sopporto, individua una prima direzione, e in cui l'asse di rotazione di un primo corpo girevole di detto secondo braccio, che à ̈ il più vicino fra detta pluralità di corpi a detta struttura di sopporto, individua una seconda direzione.

Un robot manipolatore del tipo sopra indicato à ̈, ad esempio, descritto nella domanda di brevetto internazionale WO2007/037130.

La presente invenzione si propone di migliorare la soluzione sopra indicata prevedendo un robot manipolatore in cui il primo ed il secondo braccio sono in grado di cooperare fra loro in modo più efficiente e versatile.

Lo scopo sopra indicato viene raggiunto tramite un manipolatore presentate 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 schematica di un'area di lavoro presentate un robot manipolatore del tipo qui descritto;

- la figura 2 rappresenta una vista prospettica del robot manipolatore qui descritto;

- la figura 3 rappresenta una vista frontale del robot manipolatore di figura 2;

- la figura 4 rappresenta una vista in pianta del robot manipolatore di figura 2;

- la figura 5 rappresenta una vista dal basso del robot manipolatore di figura 2;

- la figura 6 rappresenta una prospettica del robot manipolatore qui descritto secondo una forma di attuazione ulteriore;

- la figura 7 rappresenta una vista frontale del robot manipolatore di figura 6;

- la figura 8 rappresenta una vista in pianta del robot manipolatore di figura 6;

- la figura 9 rappresenta una vista prospettica del robot manipolatore di figura 6 in una sua configurazione operativa;

- la figura 10 rappresenta una vista laterale del robot manipolatore di figura 9.

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 i 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 10 à ̈ indicato un robot manipolatore destinato ad operare nell’ambito di linee industriali di produzione, ad esempio, di autoveicoli.

Il robot 10 comprende una struttura di sopporto 20 e un primo e un secondo braccio 30, 40 montati su tale struttura. Come visibile da tali figure, nel robot manipolatore qui descritto la struttura di sopporto à ̈ tale da tenere i bracci sospesi al di sopra dell’area di lavoro in cui il robot manipolatore à ̈ destinato ad operare. Nell’esempio specifico illustrato, la struttura di sopporto à ̈ fissata ad una porzione sopraelevata S di una colonna P disposta in corrispondenza dell’area di lavoro. . Tale struttura di sopporto può, in alternativa, essere fissata ad una struttura sopraelevata S che si estende al di sopra dell'area di lavoro.

I due bracci di robot montati sulla struttura di sopporto sono predisposti per cooperare fra loro nell’esecuzione di una o più determinate operazioni su uno o più componenti in lavorazione. Mezzi di controllo sono operativamente collegati al robot manipolatore per comandare, secondo istruzioni predeterminate che vengono associate a ciascuna operazione, i due bracci così come eventuali ulteriori unità operative del robot 10. Ad esempio, tali mezzi di controllo possono essere disposti all’interno della suddetta colonna P.

Ciascun braccio comprende una pluralità di corpi disposti in serie e girevoli gli uni rispetto agli altri e rispetto alla struttura di sopporto attorno a rispettivi assi di rotazione. Ciascun braccio comprende, inoltre, una porzione di base 30’, 40’ destinata ad essere fissata alla struttura di sopporto ed atta a portare la serie di corpi girevoli del suo rispettivo braccio.

La struttura dei bracci verrà descritta nel dettaglio più avanti. E’ comunque da notare sin da ora che la tipologia dei bracci che vanno a comporre il robot manipolatore non à ̈ di per sé rilevante rispetto alle principali caratteristiche innovative del robot manipolatore qui descritto.

Il robot manipolatore qui descritto prevede appositi mezzi per montare i due bracci sulla struttura di sopporto secondo uno specifico orientamento nello spazio.

In particolare, tali mezzi sono atti ad orientare il corpo girevole del primo braccio 30 che à ̈ più vicino alla struttura di sopporto (indicato con il riferimento 31 nell’esempio delle figure), in modo che il suo rispettivo asse di rotazione sia disposto lungo una prima direzione A1, e, allo stesso modo, ad orientare il corpo girevole del secondo braccio 40 che à ̈ più vicino alla struttura di sopporto (indicato con il riferimento 41 nell’esempio delle figure), in modo che il suo rispettivo asse di rotazione sia disposto lungo una seconda direzione A2 diversa dalla suddetta prima direzione. I suddetti mezzi sono tali per cui la prima e la seconda direzione risultano inclinate e divergenti verso il basso.

Secondo forme di attuazione preferite, la prima e seconda direzione risultano entrambe inclinate rispetto ad un piano orizzontale di un angolo compreso fra 0° e 90° estremi esclusi. Inoltre, secondo forme di attuazione preferite, la prima e seconda direzione definiscono fra loro un angolo compreso fra 90° e 180° estremi esclusi. Preferibilmente, la prima e seconda direzione sono fra loro simmetriche rispetto ad un piano geometrico verticale intermedio.

L’orientamento dei due bracci, sopra descritto, rappresenta una configurazione innovativa rispetto a quelle proposte dalla tecnica nota. Infatti, à ̈ da notare che dall’inclinazione del primo corpo girevole dei bracci dipende la configurazione che questi assumono per raggiungere le diverse posizioni operative nello spazio e, in proposito, la Richiedente ha rilevato che l’orientamento specifico qui descritto consente ai bracci maggiori possibilità e modalità di interventi coordinati a parità di spazio libero per la movimentazione degli stessi. Come si vedrà nel seguito, tali e ulteriori vantaggi risultano ancor più evidenti in applicazioni in cui i bracci comprendono ciascuno almeno sei corpi girevoli fra cui due sono preferibilmente corpi allungati.

I mezzi per montare i due bracci secondo l’orientamento sopra indicato possono essere di una qualunque configurazione adatta allo scopo. Tali mezzi comprendono apposite porzioni che grazie allo loro specifica configurazione determinano tale orientamento, e che possono essere previste sulla struttura di sopporto, o in alternativa, sulla porzione di base degli stessi bracci.

Qui di seguito verrà illustrata una forma di attuazione particolarmente vantaggiosa della struttura di sopporto e dei suddetti mezzi per il montaggio dei bracci su tale struttura.

In varie forme di attuazione, così in come quella illustrata, la struttura di sopporto comprende una piattaforma 21 su cui vengono montati i due bracci 30, 40.

In varie forme di attuazione, così in come quella illustrata, la piattaforma 21 à ̈ montata girevole, attorno ad un asse verticale V, su una parte fissa della struttura di sopporto. In forme di attuazione preferite, così come in quella illustrata, tale piattaforma presenta una piastra 22 che à ̈ montata girevole attorno al suddetto asse verticale in corrispondenza di una sua porzione di collegamento, e che si estende da tale porzione di collegamento con una parte sporgente 23 su cui i due bracci del robot manipolatore vengono montati in corrispondenza di rispettive posizioni a sbalzo rispetto al suddetto asse verticale.

In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata, la struttura di sopporto comprende, inoltre, una flangia 29 per il fissaggio di tale struttura ad una parete sopraelevata, ad esempio, come citato in precedenza, ad una struttura sopraelevata disposta in corrispondenza dell'area di lavoro. Inoltre, tale medesima struttura porta l’attuatore o motore M atto ad azionare in rotazione la piattaforma 21.

In varie forme di attuazione, così in come quella illustrata, la piattaforma 21 presenta una prima parete piana e inclinata 24 su cui viene fissata la porzione di base 30’ del primo braccio e una seconda parete piana e inclinata 25 su cui viene fissata la porzione di base 40’ del secondo braccio. Tali pareti sono inclinate in modo che rispettivi assi geometrici ad esse ortogonali individuino le suddette prima e seconda direzione. E’ evidente che in questo caso à ̈ la configurazione specifica della struttura su cui vengono fissati i bracci a determinare lo specifico orientamento di quest’ultimi e, pertanto, la porzione di base o di attacco dei bracci stessi può essere di una qualsiasi tipologia convenzionalmente utilizzata in tale campo; ad esempio tale porzione può essere provvista di una flangia adatta ad essere fissata a tali pareti tramite bulloni o mezzi di fissaggio equivalenti.

In varie forme di attuazione, così in come quella illustrata, la prima e la seconda parete sono definite da due lati obliqui opposti di una struttura a semiguscio 26 ancorata inferiormente alla piattaforma. Tale struttura a semiguscio presenta, inoltre, un lato frontale 27 sostanzialmente a forma di triangolo o trapezio capovolto, e un lato di base 28, anch’esso a forma di triangolo o trapezio, sostanzialmente parallelo a tale piastra e ortogonale al lato frontale, il quale à ̈ attestato al lato frontale in modo da rivolgere il suo vertice o base minore distale (cioà ̈ più lontana dall’asse di rotazione verticale della piattaforma) verso il vertice o base minore inferiore del lato frontale. Tali lati collegano fra loro i suddetti lati obliqui opposti. E’ da notare come, grazie alla specifica configurazione sopra descritta, le inclinazioni desiderate della prima e seconda parete possono essere ottenute in modo preciso semplicemente tramite un’opportuna costruzione dei suddetti lati triangolari (o trapezoidali).

Nel complesso, la configurazione sopradescritta consente di ottenere una struttura di piattaforma ove ancorare i bracci di robot che à ̈ resistente e al contempo poco ingombrante, e che à ̈ quindi particolarmente adatta per le applicazioni in cui à ̈ previsto che essa ruoti attorno all’asse verticale V. Inoltre, grazie al fatto di determinare essa stessa, tramite le pareti inclinate, l’orientamento desiderato dei bracci, tale struttura consente di utilizzare anche bracci di robot convenzionali, ad esempio di tipo adatto anche ad essere montati in condizione capovolta rispetto a quella illustrata (come i bracci dell’esempio illustrato), con la loro base che poggia su un piano orizzontale. Sono pertanto evidenti i vantaggi che tale struttura consente di ottenere in termini di flessibilità di linea e di gestione di magazzino.

Come à ̈ stato già sottolineato, e si può peraltro rilevare da quanto sopra, la tipologia specifica dei bracci di robot non rileva rispetto alle caratteristiche principali del robot manipolatore qui descritto, che, si ricorda, sono relative allo specifico orientamento nello spazio di tali bracci. Tuttavia, come già accennato in precedenza, la Richiedente ha riscontrato che l’utilizzo, nell’ambito di tale soluzione, di bracci di robot provvisti ciascuno di una serie di almeno sei corpi reciprocamente girevoli, fra cui due risultano preferibilmente allungati e distanziati da almeno uno degli altri corpi della serie, consente di derivare un robot manipolatore particolarmente versatile, in grado di operare secondo un’ampia gamma di modalità. In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata, i corpi allungati sopra citati presentano una lunghezza che à ̈ almeno una volta e mezza la lunghezza di ciascuno dei corpi restanti della serie.

Qui di seguito verrà ora descritta, nei termini generali che possono essere qui di interesse, una tipologia di braccio di robot particolarmente preferita, che, nelle figure da 2 a 5, viene illustrata in una sua prima forma realizzativa specifica, mentre nelle forme da 6 a 10 viene illustrata in una sua seconda forma realizzativa specifica. Per comodità di trattazione si farà specifico riferimento al primo braccio 30, tenuto conto del fatto che nella forma illustrata nelle figure primo e secondo braccio sono identici fra loro.

Con riferimento alle figure da 2 a 5, partendo dalla porzione di base 30’ ancorata alla struttura di sopporto, il braccio di robot comprende un primo corpo girevole 31, portato da tale base e il cui asse di rotazione (rappresentante il primo asse di rotazione del braccio di robot) risulta, per quanto detto in precedenza, disposto lungo la prima direzione A1. Preferibilmente, su tale primo corpo sono montati sia il motore che à ̈ atto ad azionarlo in rotazione sia il motore che à ̈ atto ad azionare in rotazione un secondo corpo 32 del braccio di robot. In alternativa, il motore atto ad azionare il primo corpo 31 può essere portato dalla porzione di base 30’. Il secondo corpo 32 à ̈ montato sul primo corpo, in modo girevole attorno ad un secondo asse II sostanzialmente ortogonale all’asse di rotazione del primo corpo (e quindi anche alla suddetta prima direzione). Tale secondo corpo presenta una forma allungata e risulta collegato in modo girevole al primo corpo in corrispondenza di una sua estremità, mentre sulla sua estremità opposta à ̈ montato un terzo corpo 33, in modo girevole attorno ad un terzo asse di rotazione III sostanzialmente parallelo al secondo asse II. Sul terzo corpo à ̈ a sua volta montato un quarto corpo 34, in modo girevole attorno ad un quarto asse di rotazione IV sostanzialmente ortogonale al terzo asse III. Preferibilmente, sul terzo corpo à ̈ montato il motore atto ad azionare in rotazione il quarto corpo. È da notare che tale quarto corpo presenta una forma allungata e risulta collegato al terzo corpo in corrispondenza di una sua estremità, mentre sulla sua estremità opposta à ̈ invece montato un quinto corpo 35, in modo girevole attorno ad un quinto asse V sostanzialmente ortogonale al quarto asse IV. Infine, sul quinto corpo 35 risulta montato il sesto corpo 36, in modo girevole attorno ad un sesto asse VI sostanzialmente ortogonale al quinto asse V. Preferibilmente, su tale quarto corpo sono inoltre montati i motori atti ad azionare in rotazione il quinto e il sesto corpo. Come visibile nelle figure, il secondo e il quarto corpo 32, 34 sono preferibilmente di una lunghezza pari ad almeno una volta e mezza la lunghezza degli altri corpi girevoli della serie.

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°.

Nella forma realizzativa specifica delle Figure da 6 a 10, il secondo corpo 32 dei bracci illustrati nelle figure da 1 a 5 à ̈ sostituito con due porzioni 32’ e 32’’ che sono reciprocamente girevoli attorno ad un asse di rotazione II’, sostanzialmente ortogonale ad entrambi gli assi II e III. In particolare, la porzione 32’ risulta montata girevole sul primo corpo 30, attorno all’asse II, e porta, inoltre, il motore atto ad azionare in rotazione la porzione 32’’, mentre quest’ultima à ̈ preferibilmente allungata e su essa risulta montato girevole, attorno all’asse di rotazione III, il terzo corpo 34. Grazie alla configurazione sopra indicata, i bracci di robot 30 e 40 illustrati nelle figure da 5 a 9, risultano a tutti gli effetti dotati di un settimo asse di rotazione, il quale conferisce loro maggiore destrezza e una maggiore capacità operativa. A tal proposito, le figure 8 e 9, illustrano una configurazione dei bracci 30 e 40 ottenuta, a partire dalla configurazione illustrata nelle figure da 5 a 7, per effetto della rotazione delle loro rispettive porzioni 32’’ attorno agli assi II’.

Con specifico riferimento alle due forme realizzative di braccio di robot sopra discusse, à ̈ inoltre da notare che i loro rispettivi quarto, quinto e sesto corpo 34, 35, 36 formano insieme un polso di robot che si caratterizza per il fatto di fornire un passaggio per i cavi e/o tubazioni C di alimentazione e controllo dell’utensile (non mostrato) che viene associato al sesto corpo 36 del braccio di robot, che à ̈, ad una estremità, sostanzialmente allineato al quarto asse di rotazione, e, all’estremità opposta, sostanzialmente allineato al sesto asse di rotazione. In tal modo, tali cavi e/o tubazioni vengono tenuti entro l’ingombro definito dalla struttura del rispettivo polso di robot, evitando pertanto il rischio che uno dei due bracci si possa incagliare nei cavi portati dall’altro braccio. Si può ancora notare che il quarto corpo 34 comprende una porzione sostanzialmente a gomito 34’ che presenta, in corrispondenza della sua base, una prima apertura (non visibile) che si rivolge verso il quinto corpo 35 e il sesto corpo 36. Tale prima apertura risulta sostanzialmente allineata al quarto asse IV. Inoltre, la porzione a gomito 34’ porta una porzione disallineata 34’’, sostanzialmente affiancata e distanziata rispetto all'asse della suddetta apertura, e su cui il quinto corpo 35 risulta montato girevole, intorno al secondo asse V. Il quinto corpo 35 presenta, invece, una porzione a sbalzo 35’, la quale presenta una seconda apertura (non visibile) sostanzialmente allineata al sesto asse VI. Nella condizione installata e allestita del robot la prima e la seconda apertura sono entrambe attraversate dai suddetti cavi e/o tubazioni C. La porzione disallineata 34’’ del quarto corpo 34 presenta, sulla sua estremità opposta alla porzione a gomito 34’, una porzione a forcella 34’’’. Tale porzione a forcella 34’’’ risulta affiancata e distanziata rispetto all'asse della suddetta apertura della porzione a gomito e su essa à ̈ montato, girevole intorno al secondo asse V, il quinto corpo 35.

La specifica tipologia di braccio di robot sopra illustrata risulta particolarmente vantaggiosa in vista della sua struttura compatta che permette agli stessi bracci del robot manipolatore di poter operare anche in reciproche posizioni ravvicinate.

E’ infine da notare che sebbene nella presente descrizione si sia fatto riferimento sempre ad un robot manipolatore comprendente due bracci di una medesima tipologia, à ̈ anche possibile prevedere, nei casi e nei termini in cui ciò possa essere di vantaggio, bracci di tipologie differenti.

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 (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Robot manipolatore per linee di produzione industriali, comprendente: - una struttura di sopporto (20); - un primo braccio di robot (30) montato in condizione sospesa su detta struttura di sopporto e comprendente una pluralità di corpi disposti in serie e girevoli gli uni rispetto agli altri e rispetto a detta struttura di sopporto attorno a rispettivi assi di rotazione; - un secondo braccio di robot (40) montato in condizione sospesa su detta struttura di sopporto e comprendente una pluralità di corpi disposti in serie e girevoli gli uni rispetto agli altri e rispetto a detta struttura di sopporto attorno a rispettivi assi di rotazione; - primi e secondi mezzi per il montaggio rispettivamente di detti primo e secondo braccio su detta struttura di sopporto, in cui l’asse di rotazione di un primo corpo girevole di detto primo braccio, che à ̈ il più vicino fra detta pluralità di corpi a detta struttura di sopporto, individua una prima direzione (A1), e in cui l’asse di rotazione di un primo corpo girevole di detto secondo braccio, che à ̈ il più vicino fra detta pluralità di corpi a detta struttura di sopporto, individua una seconda direzione (A2), caratterizzato dal fatto che detti primi e secondi mezzi orientano rispettivamente detto primo corpo di detto primo braccio e detto primo corpo di detto secondo braccio in modo tale per cui dette prima e seconda direzione risultano inclinate e divergenti verso il basso.
2. 2. Robot manipolatore secondo la rivendicazione 1, in cui detta struttura di sopporto comprende una piattaforma (21) girevole attorno ad un asse di rotazione (V) sostanzialmente verticale su cui sono montati detti primo e secondo braccio.
3. 3. Robot manipolatore secondo la rivendicazione 2, in cui detti primo e secondo braccio risultano montati su detta piattaforma in corrispondenza di rispettive posizioni a sbalzo rispetto a detto asse di rotazione della piattaforma.
4. 4. Robot manipolatore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detti primi e secondi mezzi sono tali per cui dette prima e seconda direzione risultano entrambe inclinate rispetto ad un piano orizzontale di un angolo compreso fra 0° e 90° estremi esclusi.
5. 5. Robot manipolatore secondo la rivendicazione 2, in cui detta piattaforma presenta una prima parete inclinata (24) di detti primi mezzi su cui à ̈ fissata una porzione di base (30’) di detto primo braccio che porta detta pluralità di corpi girevoli di detto primo braccio, ed una seconda parete (35) inclinata di detti secondi mezzi su cui à ̈ fissata una porzione di base (40’) di detto secondo braccio che porta detta pluralità di corpi girevoli di detto secondo braccio, dette prima e seconda parete essendo inclinate in modo tale che rispettivi assi geometrici ad esse ortogonali individuino dette prima e seconda direzione.
6. 6. Robot manipolatore secondo la rivendicazione 1, in cui detta piattaforma presenta inferiormente un semiguscio (26) definente detta prima e seconda parete.
7. 7. Robot manipolatore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detti primi e secondi mezzi sono tali per cui dette prima e seconda direzione sono fra loro simmetriche rispetto ad un piano geometrico verticale intermedio.
8. 8. Robot manipolatore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detti primo e secondo braccio comprendono ciascuno almeno sei corpi girevoli montati reciprocamente in serie e girevoli attorno ad altrettanti rispettivi assi di rotazione.
9. 9. Robot manipolatore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui due corpi girevoli di ciascuno di detti primo e secondo braccio presentano una lunghezza che à ̈ almeno una volta e mezza la lunghezza di ciascuno dei corpi girevoli restanti della rispettiva serie.
10. 10. Robot manipolatore secondo la rivendicazione 9, in cui fra detti due corpi più lunghi à ̈ interposto almeno uno di detti corpi restanti di detta serie.
11. 11. Robot manipolatore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detti primi e secondi mezzi sono tali per cui dette prima e seconda direzione definiscono fra loro un angolo compreso fra 90° e 180° estremi esclusi.