ITTO20110939A1 - ROBOTIC DEVICE FOR THE HANDLING OF THE HOOK OF A RAILWAY CONTAINER - Google Patents
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Description
“DISPOSITIVO ROBOTIZZATO PER LA MOVIMENTAZIONE DEGLI AGGANCI DI UN VAGONE FERROVIARIO PORTA CONTAINER†⠀ œ ROBOTIC DEVICE FOR HANDLING THE HOOKS OF A CONTAINER RAILWAY WAGONâ €
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo robotizzato per la movimentazione degli agganci di un vagone ferroviario porta container. The present invention refers to a robotic device for moving the couplings of a container-carrying railway wagon.
I vagoni ferroviari porta container sono provvisti di un dispositivo meccanico atto a fissare stabilmente la base di un container al pianale del vagone per consentire il trasporto del container in sicurezza. Tale dispositivo meccanico comprende una pluralità di agganci (caviglie) disposti in corrispondenza degli spigoli del pianale rettangolare e delle porzioni centrali del lato maggiore del pianale; ciascun aggancio à ̈ incernierato ad un bordo del vagone ed à ̈ mobile tra una posizione di attivazione in cui l’aggancio impegna un bordo del pianale ed un suo perno si estende verso l’alto per impegnare una rispettiva apertura di un bordo inferiore del container ed una posizione di riposo in cui il perno si estende verso il basso e l’aggancio sporge dal bordo del pianale verso l’esterno del vagone ferroviario. The container-carrying railway wagons are equipped with a mechanical device able to firmly fix the base of a container to the wagon floor to allow the transport of the container in safety. This mechanical device comprises a plurality of hooks (pins) arranged in correspondence with the corners of the rectangular platform and of the central portions of the longer side of the platform; each coupling is hinged to an edge of the wagon and is movable between an activation position in which the coupling engages an edge of the platform and one of its pivots extends upwards to engage a respective opening of a lower edge of the container and a rest position in which the pin extends downwards and the coupling protrudes from the edge of the floor towards the outside of the railway carriage.
La movimentazione degli agganci dalla posizione di attivazione a quella di riposo (e viceversa) viene realizzata manualmente da operatori ferroviari; per tale motivo le operazioni sono onerose in termini temporali ed economici. The movement of the couplings from the activation position to the rest position (and vice versa) is carried out manually by railway operators; for this reason the operations are costly in terms of time and money.
E’ pertanto sentita l’esigenza di un dispositivo che realizzi le operazioni di movimentazione degli agganci sopra detta in modo del tutto automatico riducendo così i costi associati. The need is therefore felt for a device that carries out the handling operations of the above mentioned hooks in a completely automatic way, thus reducing the associated costs.
La presente invenzione risolve i problemi sopra detti in quanto essa à ̈ relativa ad un dispositivo robotizzato per la movimentazione degli agganci di un vagone ferroviario porta container; ciascun aggancio à ̈ incernierato ad un bordo di un pianale del vagone ferroviario ed à ̈ mobile tra una posizione di attivazione in cui l’aggancio impegna un bordo del pianale ed un suo perno si estende verso l’alto per impegnare una rispettiva apertura di un bordo inferiore di un container appoggiato sul pianale ed una posizione di riposo in cui il perno si estende verso il basso e l’aggancio sporge dal bordo del pianale verso l’esterno del vagone ferroviario, il dispositivo robotizzato essendo caratterizzato dal fatto di comprendere: - una guida lungo la quale si muove, con moto reversibile lungo un asse verticale, una slitta;- un braccio rettilineo portato dalla slitta e provvisto di una prima estremità incernierata con la slitta ed angolarmente mobile rispetto alla slitta attorno un primo asse orizzontale perpendicolare all’asse verticale; - un elemento di presa portato da una seconda estremità del braccio rettilineo e mobile angolarmente rispetto al braccio attorno ad un secondo asse orizzontale parallelo al primo asse; sono previsti mezzi di controllo (PC) per comandare un movimento controllato della detta slitta e/o del detto braccio rispetto alla detta slitta e disporre l’elemento di presa in una posizione in cui esso si accoppia con il detto aggancio sia che esso sia disposto nella posizione di attivazione che nella posizione di riposo; i detti mezzi di controllo (PC) realizzando successivamente una rotazione controllata del braccio rispetto alla slitta, della slitta rispetto alla guida e dell’elemento di presa rispetto al braccio per portare l’aggancio nella posizione di riposo o di attivazione, alternativamente. The present invention solves the aforementioned problems since it relates to a robotic device for moving the couplings of a railway container wagon; each coupling is hinged to an edge of a platform of the railway carriage and is movable between an activation position in which the coupling engages an edge of the platform and its pin extends upwards to engage a respective opening of a lower edge of a container resting on the platform and a rest position in which the pin extends downwards and the coupling protrudes from the edge of the platform towards the outside of the railway carriage, the robotic device being characterized by the fact to include: - a guide along which a slide moves, with reversible motion along a vertical axis; - a straight arm carried by the slide and provided with a first end hinged with the slide and angularly movable with respect to the slide around a first axis horizontal perpendicular to the vertical axis; - a gripping element carried by a second end of the rectilinear arm and angularly movable with respect to the arm about a second horizontal axis parallel to the first axis; control means (PC) are provided for controlling a controlled movement of the said slide and / or the said arm with respect to the said slide and arrange the gripping element in a position in which it is coupled with the said coupling whether it is arranged in the activation position and in the rest position; the said control means (PC) successively realizing a controlled rotation of the arm with respect to the slide, of the slide with respect to the guide and of the gripping element with respect to the arm to bring the coupling into the rest or activation position, alternatively.
L’invenzione sarà ora illustrata con riferimento ai disegni allegati che ne rappresentano una forma di realizzazione non limitativa in cui: The invention will now be illustrated with reference to the attached drawings which represent a non-limiting embodiment in which:
- la figura 1 illustra, in vista prospettica, un dispositivo robotizzato per la movimentazione degli agganci di un vagone ferroviario porta container realizzato secondo i dettami della presente invenzione; Figure 1 is a perspective view of a robotic device for moving the couplings of a railway container wagon made according to the dictates of the present invention;
- la figura 2 illustra, in vista prospettica ed in scala ingrandita, un particolare del dispositivo della figura 1; Figure 2 illustrates, in perspective view and on an enlarged scale, a detail of the device of Figure 1;
- le figure 3 e 4 illustrano una testa di presa del dispositivo di figura 1 in tre diverse posizioni operative di partenza (le figure 3 e 4 si riferiscono ad una stessa posizione di presa, solo la prospettiva angolare di cui viene presentata la testa di presa e’ differente nelle due figure); - Figures 3 and 4 show a gripping head of the device of Figure 1 in three different starting operating positions (Figures 3 and 4 refer to the same gripping position, only the angular perspective of which the gripping head is presented it is different in the two figures);
- le figure 5, 6 e 7 illustrano tre fasi di una operazione di presa, rotazione ed accompagnamento dell’ aggancio, dalla posizione di attivazione a quella di riposo, svolta dal dispositivo robotizzato; e - figures 5, 6 and 7 illustrate three phases of a gripping, rotating and accompanying operation of the coupling, from the activation position to the rest position, carried out by the robotic device; And
- la figure 8 e 9 illustrano un diagramma a blocchi di funzionamento e controllo del dispositivo illustrato nelle precedenti figure. - Figures 8 and 9 show a block diagram of operation and control of the device illustrated in the previous figures.
Nella figura 1 Ã ̈ indicato con 1, nel suo insieme, un dispositivo robotizzato per la movimentazione degli agganci di un vagone ferroviario porta container. In figure 1, 1, as a whole, indicates a robotic device for handling the couplings of a container-carrying railway wagon.
Il dispositivo 1 comprende una guida 3 lungo la quale si muove, con moto reversibile lungo un asse verticale 4, una slitta 6 che porta un braccio rettilineo 7 provvisto di una prima estremità 7a incernierata con la slitta 6 ed angolarmente mobile rispetto alla slitta 6 attorno un primo asse orizzontale di rotazione 8 perpendicolare all’asse 4. Il braccio rettilineo 7 porta ad una sua seconda estremità 7b un elemento di presa 10 atto ad accoppiarsi con un aggancio 15 di un vagone ferroviario 16 (rappresentato parzialmente nelle figure 5, 6 e 7). The device 1 comprises a guide 3 along which a slide 6 moves, with reversible motion along a vertical axis 4, carrying a rectilinear arm 7 provided with a first end 7a hinged with the slide 6 and angularly movable with respect to the slide 6 around a first horizontal axis of rotation 8 perpendicular to axis 4. The rectilinear arm 7 carries at its second end 7b a gripping element 10 suitable for coupling with a coupling 15 of a railway carriage 16 (shown partially in figures 5, 6 and 7).
L’aggancio 15 à ̈ incernierata ad un bordo di un pianale 18 del vagone ferroviario (non illustrato) ed à ̈ mobile tra una posizione di attivazione (figura 5) in cui l’aggancio 15 impegna un bordo del pianale ed un suo perno 17 si estende verso l’alto (tale perno parallelepipedo terminante a cuspide – in uso – impegna una rispettiva apertura di un bordo inferiore di un container appoggiato sul pianale 18) ed una posizione di riposo (figura 7) in cui il perno 17 si estende verso il basso e l’aggancio 15 sporge dal bordo del pianale 18 verso l’esterno del vagone ferroviario16. Preferibilmente il dispositivo robotizzato 1 à ̈ atto a movimentare gli agganci per container di tipo ISO/UIC disposti su carri ferroviari di tipo SGNS serie n.4. The coupling 15 is hinged to an edge of a platform 18 of the railway wagon (not shown) and is movable between an activation position (figure 5) in which the coupling 15 engages an edge of the platform and one of its pin 17 extends upwards (this parallelepiped pin ending in a cusp - in use - engages a respective opening of a lower edge of a container resting on the platform 18) and a rest position (figure 7) in which the pin 17 extends downwards and the coupling 15 protrudes from the edge of the platform 18 towards the outside of the railway carriage 16. Preferably, the robotic device 1 is adapted to move the hooks for ISO / UIC type containers arranged on SGNS type 4 series railway wagons.
Il braccio rettilineo 7 presenta una seconda porzione di estremità 7b (figure 1 e 2) che porta l’elemento di presa 10 che à ̈ mobile angolarmente rispetto al braccio 7 attorno ad un secondo asse orizzontale di rotazione 21 parallelo al primo asse 8. L’elemento di presa 10 à ̈ atto ad accoppiarsi con l’aggancio 15 disposto nella posizione di attivazione per portarlo, in seguito ad una rotazione controllata del braccio 7 e dell’elemento di presa 10 rispetto al braccio 7 (tali operazioni saranno dettagliate in seguito), nella posizione di riposo (figura 7) e viceversa. The straight arm 7 has a second end portion 7b (Figures 1 and 2) which carries the gripping element 10 which is angularly movable with respect to the arm 7 around a second horizontal axis of rotation 21 parallel to the first axis 8. The gripping element 10 is able to couple with the coupling 15 arranged in the activation position to bring it, following a controlled rotation of the arm 7 and of the gripping element 10 with respect to the arm 7 (these operations will be detailed later), in the rest position (figure 7) and vice versa.
Il controllo del dispositivo robotizzato 1 à ̈ effettuato da un personal computer PC collegato mediante una rete CAN open agli azionamenti dei motori (illustrati in seguito) che realizzano lo scorrimento della slitta 6 e la rotazione del braccio 7. Il dispositivo robotizzato 1 utilizza anche una sorgente di aria compressa (ad esempio una sorgente ad aria compressa a 6 bar con una portata minima di 15 L/minuto) per la movimentazione dell’elemento di presa 10 con le modalità che saranno illustrate in seguito. In alternativa, sia il sistema di controllo con PC che l’attuazione pneumatica potrebbero, ad esempio, essere sostituiti da un sistema controllo PLC e motorizzazione elettrica rispettivamente. The control of the robotic device 1 is carried out by a personal computer PC connected via a CAN open network to the motor drives (illustrated below) which perform the sliding of the slide 6 and the rotation of the arm 7. The robotic device 1 also uses a compressed air source (for example a 6 bar compressed air source with a minimum flow rate of 15 L / minute) for handling the gripping element 10 with the methods that will be illustrated below. Alternatively, both the PC control system and the pneumatic actuation could, for example, be replaced by a PLC control system and electric motorization respectively.
Con maggior dettaglio, la guida verticale 3 e’ancorata ad una struttura di supporto 23 la quale porta una prima ed una seconda guida lineare 24a, 24b (a titolo di esempio non limitativo coppia di guide lineari prodotte dalla ditta ROLLONâ„¢ serie UNILINE E-75 Carrello lungo con corsa verticale di 1000 mm) le quali sono accostate e parallele tra di loro. Le guide 24a, 24b portano rispettivi carrelli (non illustrati) ciascuno dei quali à ̈ mobile in modo sincrono con l’altro carrello lungo la rispettiva guida 24a, 24b sotto l’azione di una cinghia che si muove sotto la spinta di un motore elettrico brushless 25 (ad esempio, un motore elettrico MECAPION APM-SB04 ADK da 400 Watt). In particolare, l’organo di uscita del motore elettrico brushless 25 à ̈ collegato in uscita con un motoriduttore epicicloidale 26 (ad esempio un riduttore epicicloidale EMILPLANET EP75_2C50TTAE14P31) che presenta un albero di uscita 27 la cui rotazione provoca il movimento lineare sincrono dei carrelli lungo le rispettive guide 24a, 24b. La slitta 6 comprende un elemento di collegamento a piastra rettangolare 30 che si estende a ponte tra le guide 24a, 24b collegandole stabilmente tra di loro e porta un gruppo di supporto ed azionamento 32 del braccio rettilineo 7. In greater detail, the vertical guide 3 is anchored to a support structure 23 which carries a first and a second linear guide 24a, 24b (by way of non-limiting example, pair of linear guides produced by the company ROLLONâ „¢ UNILINE series E-75 Long carriage with vertical stroke of 1000 mm) which are juxtaposed and parallel to each other. The guides 24a, 24b carry respective carriages (not shown) each of which is movable in a synchronous way with the other carriage along the respective guide 24a, 24b under the action of a belt which moves under the thrust of a 25 brushless electric motor (for example, a 400 Watt MECAPION APM-SB04 ADK electric motor). In particular, the output member of the brushless electric motor 25 is connected at the output with a planetary gearmotor 26 (for example an EMILPLANET EP75_2C50TTAE14P31 planetary gearbox) which has an output shaft 27 whose rotation causes the synchronous linear movement of the carriages along the respective guides 24a, 24b. The slide 6 comprises a connecting element with a rectangular plate 30 which extends as a bridge between the guides 24a, 24b connecting them stably to each other and carries a support and actuation unit 32 of the rectilinear arm 7.
In particolare, il gruppo di supporto ed azionamento 32 comprende un involucro parallelepipedo 34 portato dalla piastra rettangolare 30 ed alloggiante un riduttore angolare (non illustrato) che trasforma la rotazione angolare di un motore brushless 36 portato dall’involucro 34 (e quindi dalla slitta 6) nella rotazione del braccio 7 attorno al primo asse di rotazione orizzontale 8. Il motore brushless 36 può presentare le stesse caratteristiche del motore brushless 25. In particular, the support and drive unit 32 comprises a parallelepiped casing 34 carried by the rectangular plate 30 and housing an angular reducer (not shown) which transforms the angular rotation of a brushless motor 36 carried by the casing 34 (and therefore by the slide 6) in the rotation of the arm 7 around the first horizontal rotation axis 8. The brushless motor 36 can have the same characteristics as the brushless motor 25.
Il braccio 7 (figura 2) comprende una parete rettilinea piana allungata 37 una cui prima sua estremità à ̈ stabilmente fissata ad una estremità di un albero di uscita 38 del riduttore angolare sopra detto e realizza la prima estremità 7a. Una seconda porzione di estremità della parete rettilinea piana allungata 37 à ̈ integrale con una appendice triangolare 40 che realizza l’estremità estremità 7b. The arm 7 (figure 2) comprises an elongated flat rectilinear wall 37, a first end of which is stably fixed to one end of an output shaft 38 of the aforementioned angular reducer and forms the first end 7a. A second portion of the extremity of the elongated flat rectilinear wall 37 is integral with a triangular appendage 40 which forms the extremity of the extremity 7b.
L’elemento di presa 10 à ̈ solidale ad una ruota dentata principale 41 (illustrata in figura 2) incernierata alla appendice triangolare 40 ed accoppiata ad una cinghia dentata 42 azionata da un cilindro pneumatico 44 portato dalla parete rettilinea allungata 37 ed alimentato dalla sorgente di aria compressa in modo noto e controllato. The gripping element 10 is integral with a main toothed wheel 41 (illustrated in figure 2) hinged to the triangular appendix 40 and coupled to a toothed belt 42 driven by a pneumatic cylinder 44 carried by the elongated rectilinear wall 37 and fed by the source of compressed air in a known and controlled way.
Il cilindro pneumatico 44 presenta un organo di uscita 46 (stelo) mobile con versi opposti lungo una direzione rettilinea parallela alla direzione di estensione del braccio 7 per realizzare la rotazione della ruota dentata principale 41 (e dell’elemento di presa 10) secondo un primo o un secondo verso di rotazione. Con maggior dettaglio la cinghia dentata 42 à ̈ anche portata da una ruota dentata folle di rinvio 48 disposta in corrispondenza dell’estremità 7a e coopera con primo un rullino dentato di rinvio 49 disposto in corrispondenza di una zona di congiungimento dell’appendice triangolare 40 con la parete rettilinea 37 ed un secondo rullino di rinvio piano 50 disposto in una porzione centrale della appendice triangolare 40 ed atto a premere su una superficie esterna della cinghia dentata 42 assicurando una corretta tensione 42 della cinghia stessa. The pneumatic cylinder 44 has an output member 46 (stem) movable with opposite directions along a rectilinear direction parallel to the direction of extension of the arm 7 to make the rotation of the main toothed wheel 41 (and of the gripping element 10) according to a first or second direction of rotation. In greater detail, the toothed belt 42 is also carried by an idle return toothed wheel 48 arranged at the end 7a and cooperates with the first one a toothed return roller 49 arranged in correspondence with a joining area of the triangular appendage 40 with the rectilinear wall 37 and a second flat return roller 50 arranged in a central portion of the triangular appendage 40 and able to press on an external surface of the toothed belt 42 ensuring correct tension 42 of the belt itself.
In questo modo, la cinghia dentata 42 presenta un primo tratto rettilineo 42a che si estende dal primo rullino di rinvio 49 alla ruota dentata folle 48, un secondo tratto rettilineo 42b parallelo al primo che si estende dalla ruota dentata folle 48 al secondo rullino di rinvio 50, un terzo tratto 42c in cui la cinghia dentata 42 che si diparte dal secondo rullino di rinvio 50 si avvolge sulla ruota dentata principale 41pervenendo quindi al primo rullino di rinvio 49 lungo un percorso ad anello chiuso. L’albero di uscita 46 (stelo) à ̈ collegato con la cinghia dentata mediante un blocchetto 52 in corrispondenza del primo tratto rettilineo 42a in modo tale che l’estrazione dello stelo produce un movimento della cinghia dentata 42 nel senso indicato dalla freccia F1 (a cui corrisponde una rotazione oraria dell’elemento di presa 10) e la retrazione dello stelo produce un movimento della cinghia dentata 42 nel senso indicato dalla freccia F2 (a cui corrisponde una rotazione anti-oraria dell’elemento di presa 10). In this way, the toothed belt 42 has a first rectilinear portion 42a which extends from the first idle roller 49 to the idle toothed wheel 48, a second straight portion 42b parallel to the first which extends from the idle gear 48 to the second idle roller 50, a third portion 42c in which the toothed belt 42 which departs from the second idle roller 50 winds on the main toothed wheel 41 thus reaching the first idle roller 49 along a closed loop path. The output shaft 46 (rod) is connected to the toothed belt by means of a block 52 in correspondence with the first straight section 42a in such a way that the extraction of the rod produces a movement of the toothed belt 42 in the direction indicated by the arrow F1 (corresponding to a clockwise rotation of the gripping element 10) and the retraction of the rod produces a movement of the toothed belt 42 in the direction indicated by the arrow F2 (corresponding to an anticlockwise rotation of the gripping element 10 ).
Sulla ruota dentata 48 à ̈ ancorata solidalmente una ghiera circolare piana metallica 48c provvista di doppia corona di fori utilizzati per il montaggio di un primo ed un secondo elemento di riscontro 48a, 48b spaziati angolarmente sulla ghiera 48c di un angolo regolabile ed atti ad andare ciascuno in battuta su un perno P che si estende dalla parete rettilinea 37 per realizzare rispettivamente una prima / una seconda posizione di finecorsa angolare della ruota dentata 48 a cui corrisponde una prima / una seconda posizione angolare dell’elemento di presa 10. On the toothed wheel 48 a flat metal circular ring nut 48c is integrally anchored, provided with a double ring of holes used for the assembly of a first and a second abutment element 48a, 48b angularly spaced on the ring nut 48c by an adjustable angle and able to go each abutment on a pin P which extends from the rectilinear wall 37 to respectively provide a first / second angular limit switch position of the toothed wheel 48 to which a first / second angular position of the gripping element 10 corresponds.
Con maggiore dettaglio la posizione di battuta del riscontro 48a con il perno P coincide con la posizione dell’elemento di presa 10 disposto su un aggancio 15 a riposo mentre la posizione di battuta del riscontro 48b col perno P coincide con la posizione dell’elemento di presa 10 disposto su un aggancio attivato. In greater detail, the abutment position of the abutment 48a with the pin P coincides with the position of the gripping element 10 arranged on a coupling 15 at rest while the abutment position of the abutment 48b with the pin P coincides with the position of the gripping element 10 disposed on an activated coupling.
I riscontri 48a, 48b sono formati da pareti triangolari che si estendono radialmente dalla ghiera stessa; la posizione angolare dei riscontri lungo la ghiera circolare 48c può essere regolata utilizzando per il fissaggio di riscontri fori diversi. The abutments 48a, 48b are formed by triangular walls which extend radially from the ring nut itself; the angular position of the strikers along the circular ring nut 48c can be adjusted by using different holes for fastening the strikers.
L’elemento di presa 10 comprende un elettromagnete 53 portato da una parete di supporto rettangolare 54 la quale si estende perpendicolarmente – nell’esempio di realizzazione descritto - a sbalzo da una faccia piana della ruota dentata 41. The gripping element 10 comprises an electromagnet 53 carried by a rectangular support wall 54 which extends perpendicularly - in the example of embodiment described - projecting from a flat face of the toothed wheel 41.
L’elettromagnete 53 presenta un corpo parallelepipedo (alloggiante gli avvolgimenti) da cui si estendono due espansioni polari 55 rettilinee aventi uguale lunghezza e provviste di estremità piane. The electromagnet 53 has a parallelepiped body (housing the windings) from which two straight pole pieces 55 of equal length and provided with flat ends extend.
L’elemento di presa 10 à ̈ associato a due sensori di contatto 58 costituiti da due micro-switch montati ad un lato del corpo parallelepipedo ed atti a commutare quando le estremità delle espansioni polari 55 vanno a contatto di una parete di riscontro costituita, in uso, da una porzione piana dell’aggancio 15 (figure 3 e 4). Preferibilmente l’elettro-magnete 53 realizza una forza di presa dell’ordine dei 350 Kg. The gripping element 10 is associated with two contact sensors 58 consisting of two micro-switches mounted on one side of the parallelepiped body and able to switch when the ends of the pole pieces 55 come into contact with a constituted abutment wall, in use, from a flat portion of the coupling 15 (figures 3 and 4). Preferably the electro-magnet 53 achieves a gripping force of the order of 350 Kg.
La posizione dell’elemento di presa 10 nello spazio rispetto ad un sistema di riferimento cartesiano avente asse Z verticale parallelo all’asse 4, ed assi Y e X e rispettivamente perpendicolare e parallelo al lato maggiore del pianale del carro ferroviario à ̈ definibile mediante coordinate cartesiane come: The position of the gripping element 10 in space with respect to a Cartesian reference system having vertical Z axis parallel to axis 4, and Y and X axes and respectively perpendicular and parallel to the longest side of the railway wagon floor can be defined using Cartesian coordinates such as:
posizione elemento di presa nello spazio = (X0,Z0,Φ0) gripping element position in space = (X0, Z0, Φ0)
dove X0rappresenta la proiezione della posizione dell’elemento di presa 10 lungo l’asse X, Z0rappresenta la proiezione della posizione dell’elemento di presa 10 lungo l’asse Z e Φ0rappresenta l’angolo che il vettore V che giace su un piano verticale e si estende tra l’origine del sistema di riferimento cartesiano e l’elemento di presa 10 forma rispetto al piano orizzontale che passa per gli assi X e Y cioà ̈ l’angolo che il braccio rettilineo 7 forma rispetto alla verticale. where X0 represents the projection of the position of the gripping element 10 along the X axis, Z0 represents the projection of the position of the gripping element 10 along the Z axis and Φ0 represents the angle that the vector V which lies on a vertical plane and extends between the origin of the Cartesian reference system and the gripping element 10 forms with respect to the horizontal plane that passes through the X and Y axes, i.e. the angle that the rectilinear arm 7 shape with respect to the vertical.
Il dispositivo 1 à ̈ portato da una slitta SL (figura 1 – rappresentata schematicamente) mobile lungo una guida rettilinea R (rappresentata schematicamente) parallela all’asse X e prossima al lato maggiore del vagone per selezionare agganci 15 diversi del vagone ferroviario. Device 1 is carried by a slide SL (figure 1 - schematically represented) movable along a rectilinear guide R (schematically represented) parallel to the X axis and close to the longest side of the wagon to select 15 different hooks of the railway wagon .
Il funzionamento del dispositivo 1 sarà ora descritto con riferimento al flow chart di figura 8 che descrive le operazioni di controllo del dispositivo robotizzato 1. The operation of the device 1 will now be described with reference to the flow chart of figure 8 which describes the control operations of the robotic device 1.
Inizialmente si perviene ad un blocco 100 che dispone il dispositivo robotizzato 1 in una posizione di inizio ciclo in cui gli elementi mobili del dispositivo robotizzato 1 presentano il minore ingombro possibile per non interferire in alcun modo con il vagone ferroviario. Nella posizione di inizio ciclo la slitta 6 si dispone ad una altezza Z0prefissata (tale altezza Z0viene definita in una fase di taratura in base alle dimensioni del vagone ferroviario) con il braccio rettilineo 7 allineato lungo la verticale, cioà ̈ con l’angolo Φ0pari a zero. In questo modo il braccio 7 non può interferire con la sagoma del vagone ferroviario. Initially, a block 100 is reached which arranges the robotic device 1 in a cycle start position in which the movable elements of the robotic device 1 have the smallest possible bulk so as not to interfere in any way with the railway carriage. In the cycle start position the slide 6 is positioned at a predetermined height Z0 (this height Z0 is defined in a calibration phase based on the dimensions of the railway wagon) with the straight arm 7 aligned along the vertical, i.e. with the angle Î ¦0 equal to zero. In this way the arm 7 cannot interfere with the shape of the railway carriage.
La posizione Xrdel dispositivo robotizzato rispetto al vagone ferroviario rappresenta la posizione generica in cui il dispositivo 1 si trova prima di posizionarsi esattamente davanti al perno da movimentare 15. The position Xrd of the robotic device with respect to the railway carriage represents the generic position in which the device 1 is located before positioning itself exactly in front of the pin to be moved 15.
Il raggiungimento della posizione di inizio ciclo à ̈ monitorata da un blocco 110 che riporta ad un blocco 105 che comanda gli attuatori del dispositivo robotizzato 1 finché la posizione di inizio ciclo à ̈ raggiunta (in questo caso si passa dal blocco 110 ad un blocco 120). The attainment of the cycle start position is monitored by a block 110 which returns to a block 105 which controls the actuators of the robotic device 1 until the cycle start position is reached (in this case one passes from block 110 to a block 120).
Il blocco 120 à ̈ un blocco di INPUT nel quale il dispositivo robotizzato riceve la stima della posizione nello spazio del dispositivo di aggancio disposto nella posizione di riposo (X0Z1Φ1) oppure di attivazione (X0Z2Φ2)). Block 120 is an INPUT block in which the robotic device receives the estimate of the position in space of the coupling device arranged in the rest position (X0Z1Φ1) or activation (X0Z2Φ2)).
La quota Z1e Z2e l’angolo Φ1e Φ2sono ottenuti mediate precedenti prove sperimentali ottenute in una fase di taratura ed auto – apprendimento.La posizione precisa dell’aggancio 15 lungo X può essere invece fornita da un sistema esterno (ad esempio il sistema METROCARGO si veda: http://www.metrocargo.it/) oppure può essere ricavata direttamente dal dispositivo robotizzato 1 che può essere a tale scopo provvisto di sensori di tipo noto (ad esempio sensori RADAR/SONAR) atti a rilevare nello spazio l’ingombro dell’aggancio 15 e la sua posizione. La slitta SL si muove pertanto portando il dispositivo robotizzato 1 dalla posizione generica di riposo Xralla posizione X0in cui il dispositivo robotizzato 1 si trova esattamente di fronte ad un aggancio 15 che viene così selezionato. Il blocco 120 à ̈ seguito da un blocco 130 che verifica se l’aggancio 15 selezionato à ̈ in posizione di attivazione oppure di riposo. Questa verifica può essere indifferentemente svolta utilizzando dati che provengono dall’esterno (tipicamente i dati provenienti dal sistema METROCARGO) oppure utilizzando sensori noti (ad esempio SONAR) disposti sul dispositivo robotizzato 1. The height Z1 and Z2 and the angle Φ1 and Φ2 are obtained through previous experimental tests obtained in a calibration and self-learning phase. The precise position of the coupling 15 along X can instead be provided by an external system (for example the METROCARGO system see: http://www.metrocargo.it/) or it can be obtained directly from the robotic device 1 which can be equipped for this purpose with sensors of a known type (for example RADAR / SONAR sensors) suitable to detect in space the overall dimensions of the coupling 15 and its position. The slide SL therefore moves bringing the robotic device 1 from the generic rest position Xr to the position X0 in which the robotic device 1 is exactly in front of a coupling 15 which is thus selected. Block 120 is followed by a block 130 which checks whether the selected coupling 15 is in the activation or rest position. This check can be carried out either using data coming from outside (typically data coming from the METROCARGO system) or using known sensors (for example SONAR) placed on the robotic device 1.
Qualora l’aggancio selezionato sia disposto nella posizione di attivazione il blocco 130 à ̈ seguito da un blocco 140 altrimenti (aggancio 15 disposto in una posizione di riposo) il blocco 130 à ̈ seguito da un blocco 150. If the selected coupling is arranged in the activation position, block 130 is followed by a block 140, otherwise (coupling 15 arranged in a rest position) block 130 is followed by a block 150.
Il blocco 140 effettua la movimentazione del dispositivo robotizzato in modo tale che l’elemento di presa 10 si vada a portare nella posizione (X0Z2Φ2) in cui si trova l’aggancio disposto nella posizione di attivazione e si accoppi a questo. In particolare il braccio 7 ruota per raggiungere la posizione angolare Φ2mentre l’elemento di presa ruota attorno all’asse 21 sotto la spinta dell’attuatore 44 per portarsi da una posizione in cui esso ha le sue espansioni polari 55 disposte verso l’alto in una posizione in cui le espansioni polari 55 sono disposte verso il basso e verso l’aggancio 15. The block 140 moves the robotic device in such a way that the gripping element 10 moves to the position (X0Z2Φ2) in which the coupling located in the activation position is located and is coupled to this. In particular, the arm 7 rotates to reach the angular position Φ2 while the gripping element rotates around the axis 21 under the thrust of the actuator 44 to move from a position in which it has its pole pieces 55 arranged upwards in a position in which the pole pieces 55 are arranged downwards and towards the coupling 15.
L’effettivo contatto tra le espansioni polari 55 dell’elemento di presa 10 e l’aggancio 15 viene verificato da un blocco 160 consecutivo al blocco 140 monitorando lo status (Aperto/Chiuso) degli interruttori 58. The actual contact between the pole pieces 55 of the gripping element 10 and the coupling 15 is verified by a block 160 consecutive to block 140, monitoring the status (Open / Closed) of the switches 58.
Qualora sia rilevato un effettivo contatto tra le espansioni polari 55 e l’aggancio 15, il blocco 160 à ̈ seguito da un blocco 170 che comanda l’attivazione dell’elettromagnete 58 in modo tale che l’elemento di presa 10 si accoppia saldamente con l’aggancio 15. If an effective contact is detected between the pole pieces 55 and the coupling 15, the block 160 is followed by a block 170 which commands the activation of the electromagnet 58 so that the gripping element 10 it mates firmly with the coupling 15.
Il blocco 170 à ̈ seguita da un blocco 180 che comanda la disattivazione del cilindro pneumatico 44 in modo tale che l’elemento di presa 10 possa ruotare liberamente attorno all’asse 21. Il blocco 180 controlla la rotazione del braccio 7 che si alza facendo ruotare l’aggancio 15 e l’abbassamento della slitta 6 per raggiungere la posizione di riposo (X0Z1Φ1). The block 170 is followed by a block 180 which controls the deactivation of the pneumatic cylinder 44 so that the gripping element 10 can rotate freely around the axis 21. The block 180 controls the rotation of the arm 7 which is it raises by rotating the coupling 15 and lowering the slide 6 to reach the rest position (X0Z1Φ1).
Durante tali operazioni un blocco 190 controlla in modo continuativo il mantenimento dell’accoppiamento magnetico tra elemento di presa 10 ed aggancio 15; in caso di perdita di accoppiamento viene generata una segnalazione di allarme ed il dispositivo 1 viene bloccato (blocco 200) altrimenti le operazioni del blocco 180 continuano (blocco 210). During these operations a block 190 continuously checks the maintenance of the magnetic coupling between the gripping element 10 and the coupling 15; in case of loss of coupling an alarm signal is generated and the device 1 is blocked (block 200) otherwise the operations of block 180 continue (block 210).
In seguito al raggiungimento della posizione di riposo da parte dell’aggancio 15 e dell’elemento di presa 10 ad esso accoppiato (tale condizione viene monitorata da un blocco 220), si procede ad un blocco 230 che opera la deattivazione dell’elettromagnete 53 e quindi il disaccoppiamento tra l’elemento di presa 10 e l’aggancio Terminate tale operazioni di sgancio (blocco 240 successivo al blocco 230) il dispositivo robotizzato 1 viene riportato nella posizione di riposo da cui può riprendere un nuovo ciclo di presa movimentazione di un successivo aggancio 15. Following the reaching of the rest position by the coupling 15 and the gripping element 10 coupled to it (this condition is monitored by a block 220), a block 230 is carried out which deactivates the electromagnet 53 and therefore the decoupling between the gripping element 10 and the coupling Once this release operation is completed (block 240 following block 230), the robotic device 1 is returned to the rest position from which a new cycle of handling of a subsequent coupling 15.
Il blocco 150 effettua la movimentazione del dispositivo robotizzato in modo tale che l’elemento di presa 10 si vada a portare nella posizione (X0Z11Φ1) in cui si trova l’aggancio disposto nella posizione di riposo e si accoppi a questo. In particolare il braccio 7 ruota per raggiungere la posizione angolare Φ11mentre l’elemento di presa ruota attorno all’asse 21 sotto la spinta dell’attuatore 44 per portarsi in una posizione in cui le espansioni polari 55 sono disposte verso l’alto e verso l’aggancio 15. The block 150 moves the robotic device in such a way that the gripping element 10 moves to the position (X0Z11Φ1) in which the coupling located in the rest position is and is coupled to this. In particular, the arm 7 rotates to reach the angular position Φ11 while the gripping element rotates around the axis 21 under the thrust of the actuator 44 to move to a position in which the pole pieces 55 are arranged towards the Up and towards the coupling 15.
L’effettivo contatto tra le espansioni polari 55 dell’elemento di presa 10 e l’aggancio 15 viene verificato da un blocco 250 consecutivo al blocco 150 monitorando lo status (Aperto/Chiuso) degli interruttori 58. The actual contact between the pole pieces 55 of the gripping element 10 and the coupling 15 is verified by a consecutive block 250 to the block 150, monitoring the status (Open / Closed) of the switches 58.
Qualora sia rilevato un effettivo contatto tra le espansioni polari 55 e l’aggancio 15, il blocco 250 à ̈ seguito da un blocco 270 che comanda l’attivazione dell’elettromagnete 58 in modo tale che l’elemento di presa 10 si accoppia saldamente con l’aggancio 15. If an effective contact is detected between the pole pieces 55 and the coupling 15, the block 250 is followed by a block 270 which commands the activation of the electromagnet 58 so that the gripping element 10 it mates firmly with the coupling 15.
Il blocco 270 à ̈ seguita da un blocco 280 che comanda la disattivazione del cilindro pneumatico 44 in modo tale che l’elemento di presa 10 possa ruotare liberamente attorno all’asse 21. Il blocco 280 controlla la rotazione del braccio 7 che si alza facendo ruotare l’aggancio 15 e l’innalzamento della slitta 6 per raggiungere la posizione di attivazione (X0Z2Φ2). The block 270 is followed by a block 280 which controls the deactivation of the pneumatic cylinder 44 so that the gripping element 10 can rotate freely around the axis 21. The block 280 controls the rotation of the arm 7 which is it raises by rotating the coupling 15 and the lifting of the slide 6 to reach the activation position (X0Z2Φ2).
Durante tali operazioni un blocco 290 controlla in modo continuativo il mantenimento dell’accoppiamento magnetico tra elemento di presa 10 ed aggancio 15; in caso di perdita di accoppiamento viene generata una segnalazione di allarme ed il dispositivo 1 viene bloccato (blocco 200) altrimenti le operazioni del blocco 280 continuano (blocco 310). During these operations a block 290 continuously checks the maintenance of the magnetic coupling between the gripping element 10 and the coupling 15; in case of loss of coupling an alarm signal is generated and the device 1 is blocked (block 200) otherwise the operations of block 280 continue (block 310).
In seguito al raggiungimento della posizione di attivazione da parte dell’aggancio 15 e dell’elemento di presa 10 ad esso accoppiato (tale condizione viene monitorata da un blocco 320), si procede ad un blocco 330 che opera la deattivazione dell’elettromagnete 53 e quindi il disaccoppiamento tra l’elemento di presa 10 e l’aggancio 15. Following the reaching of the activation position by the coupling 15 and the gripping element 10 coupled to it (this condition is monitored by a block 320), a block 330 is carried out which deactivates the electromagnet 53 and therefore the decoupling between the gripping element 10 and the coupling 15.
Terminate tale operazioni di sgancio (blocco 340 successivo al blocco 330) il dispositivo robotizzato 1 viene riportato nella posizione di riposo da cui può riprendere un nuovo ciclo di presa movimentazione di un successivo aggancio Once this release operation has been completed (block 340 following block 330) the robotic device 1 is returned to the rest position from which it can resume a new cycle of gripping movement of a subsequent coupling
Claims (1)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| IT000939A ITTO20110939A1 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | ROBOTIC DEVICE FOR THE HANDLING OF THE HOOK OF A RAILWAY CONTAINER |
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| IT000939A ITTO20110939A1 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | ROBOTIC DEVICE FOR THE HANDLING OF THE HOOK OF A RAILWAY CONTAINER |
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| ITTO20110939A1 true ITTO20110939A1 (en) | 2013-04-19 |
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ID=45470650
Family Applications (1)
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| IT000939A ITTO20110939A1 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | ROBOTIC DEVICE FOR THE HANDLING OF THE HOOK OF A RAILWAY CONTAINER |
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|---|---|
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