ITTO970547A1 - Dispositivo per la rilevazione della posizione angolare di un organo rotativo in un sistema di posizionamento angolare a controllo numerico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo per la rivelazione della posizione CASO II angolare di un organo rotativo in un sistema di posizionamento angolare a controllo numerico, particolarmente un organo di un robot manipolatore,

e robot incorporante tale dispositivo"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di rivelazione della posizione angolare

di un organo rotativo secondo il preambolo della rivendicazione 1.

L'invenzione è stata concepita nella sua applicazione ad un.robot manipolatore destinato a

far parte di una macchina pannellatrice, ossia una macchina comprendente il robot stesso ed una pressa piegatrice per la lavorazione di pannelli di lamiera.

Essa è però suscettibile di applicazione nella rivelazione della posizione angolare di qualsiasi

tipo di organo rotativo per il quale sia richiesta

la massima precisione di posizionamento angolare. Le macchine a controllo numerico sono state concepite tra l'altro per ottenere posizionamenti della massima precisione.

In generale, un sistema a controllo numerico comprende da una parte un motore elettrico a passo, e dall'altra parte un rivelatore di posizione che serve ad inviare al sistema di controllo un segnale di controreazione ai fini del posizionamento angolare dell'organo rotativo comandato dal motore.

Il rivelatore di posizione angolare preferito è costituito da un encoder rotativo.

Nella tecnica nota gli encoder rotativi sono direttamente accoppiati all'albero del motore.

Quando l'albero del motore e l'organo rotativo da esso comandato sono intercollegati da una trasmissione meccanica, la rivelazionaj3⁄4 da parte del1-'.encoder,.della posizione angolare dell'albero del motore non tiene conto dei giochi della trasmissione/ per cui la rivelazione della posizione angolare dell'organo rotativo è affetta da un errore che in certe applicazioni incide in modo molto negativo sulla precisione.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di rivelazione secondo il preambolo della rivendicazione 1, che non sia affetto dall'errore suddetto.

Secondo l'invenzione questo scopo è raggiunto per mezzo di un dispositivo di rivelazione quale rivendicato .

Grazie alla soluzione rivendicata l'encoder rotativo rivela direttamente la posizione angolare dell'organo rotativo e non quella dell'albero del motore, a tutto favore della precisione.

L'invenzione riguarda pure un robot, particolarmente un robot manipolatore, incorporante il dispositivo rivendicato.

L'invenzione sarà compresa più chiaramente dalla lettura della descrizione particolareggiata che segue, fatta con riferimento ai disegni annessi, dati a titolo d'esempio non limitativo e nei quali:

la figura 1 è una vista in elevazione.laterale di un,.,robot manipolatore a braccio,

la figura 2 è una vista in elevazione sezionata ed in maggiore scala di un gruppo, indicato con II nella figura 1, che si trova all'estremità libera del braccio del robot,

la figura 3 è una sezione parziale eseguita in maggiore scala nel piano verticale indicato con in -n i nella figura 1,

la figura 4 è una vista in elevazione parziale secondo la freccia IV della figura 2,

la figura 5 è una sezione trasversale eseguita nel piano indicato in V-V nella figura 2,

la figura 6 è una vista in elevazione laterale parziale e parzialmente sezionata, secondo la freccia VI della figura 3, e

la figura 7 è una sezione trasversale parziale eseguita nel piano indicato in VII-VII nella figura 3 .

Riferendosi alla figura 1, un robot manipolatore comprende un braccio telescopico 10 brandeggiabile attorno ad un asse verticale A.

All'estremità del braccio telescopico 10 si trova una testa di lavoro 12 che, nel caso considerato, è sotto forma di una testa di presa munita di ventose per la manipolazione di pannelli^di.lamiera .

.,11.braccio telescopico 10 è sopportato da una colonna cava 14, girevole attorno all'asse verticale A, come indicato dalla doppia freccia FI.

La colonna 14 è a sua volta sopportata a partire da un basamento fisso 16.

Una parte cava 18 del braccio 10 è montata sulla sommità della colonna 14 in modo da potere oscillare attorno ad un asse orizzontale B secondo la doppia freccia F2.

Nella parte cava 18 è scorrevole telescopicamente, secondo la doppia freccia F3, una parte mobile 20.

I movimenti del braccio 10 attorno all'asse orizzontale B sono comandati da un motore elettrico 22 a controllo numerico tramite una trasmissione ad albero filettato, il cui albero è indicato con 24.

I movimenti telescopici della parte mobile 20 sono comandati a partire da un motore a controllo numerico 26 tramite una trasmissione ad albero filettato, non rappresentata nei dettagli.

Alla sua estremità libera, la parte mobile 20 del braccio 10 porta un primo equipaggio 28 girevole attorno ad un asse C sostanzialmente orizzontale ed azionabile in rotazione a partire da un motore elettrico a controllo numerico, secondo la doppia freccia F4-II primo equipaggio 28 sopporta a sua volta un secondo "equipaggio 32 girevole attorno ad un asse orizzontale D secondo la doppia freccia F5.

L'oscillazione angolare del secondo equipaggio 32 è ottenuta a partire da un motore elettrico 34 a controllo numerico e tramite una trasmissione ad albero filettato, il cui albero è indicato con 36.

Ad un'estremità libera del secondo equipaggio 32 è montata girevole la testa 12, come indicato dalla doppia freccia F6.

L'asse di rotazione della testa 12 è indicato con E.

Per altri particolari relativi alle caratteristiche del robot della figura 1 ed al suo campo d'applicazione come manipolatore in una macchina pannellatrice si rimanda ad una domanda di brevetto depositata in pari data dallo stesso Richiedente per "Dispositivo per l'azionamento in rotazione di un braccio brandeggiabile attorno ad un asse verticale, quale un braccio di un robot manipolatore, e robot manipolatore includente tale dispositivo".

Riferendosi alla figura 2, la testa 12 comprende una barra 38 che porta due serie di ventose 40.

La barra 38 è fissata ad un attacco 42 con una sede.,conica interna 44 del tipo "Morse".

Nella sede 44 è innestato il cono corrispondente di un mandrino rotante 46, girevole attorno all'asse E, che presenta un condotto interno 48 di risucchio dell'aria dalle ventose 40.

Il mandrino 46 è fissato alla parte inferiore di un organo rotativo 50.

Una cavità.interna 52 dell'organo rotativo 50 comunica, tramite condotti radiali 54 ed in un modo non rappresentato, come una sorgente di depressione.

L'organo rotativo 50 è montato girevole attorno all'asse E in un corpo cavo di sopporto 56 fissato rigidamente ad una mensola 58 che fa parte del secondo equipaggio 32 della figura 1.

In una parte superiore del corpo cavo 56 è montato un riduttore 60 un cui organo condotto 62 in forma di mozzo è fissato rigidamente all'organo rotativo 50.

Un organo conduttore 64 in forma di mozzo del riduttore 60 è calettato su un alberino 66 girevole attorno allo stesso asse E.

Il riduttore 66 è preferibilmente del tipo Cyclo descritto ed illustrato nella domanda di brevetto di pari data, già menzionata, del Richiedente .

La mensola 58.porta un motore elettrico 68 a controllo numerico sul cui albero d'uscita 70 è calettata una puleggia dentata 72. Sull'alberino 66 è calettata una puleggia dentata 74 di uguale diametro ed uguale numero di denti.

Le due pulegge 72, 74 sono intercollegate da una cinghia dentata 76 che trasmette all'organo conduttore 64 del riduttore 60 il moto dell'albero 70 del motore 68 con un rapporto 1:1.

Preferibilmente, utilizzando un riduttore 60 del tipo Cyclo, si utilizza un elevato rapporto di riduzione, che può essere pari a 1/179.

Gli altri particolari che compaiono nella figura 2 saranno descritti più avanti facendo riferimento a questa stessa figura ed alle figure 4 e 5.

Si farà ora riferimento alla figura 3 per descrivere la struttura di sopporto ed azionamento in rotazione della colonna cava 14 attorno all'asse verticale A.

Al basamento 16 è fissata una struttura fissa 78 che presenta in sezione- trasversale una forma sostanzialmente a C.

La colonna cava 14 è sopportata da una piattaforma girevole 80 la quale comprende una parte anulare, periferica .82 che poggia sull'anello mobile di un cuscinetto radiale-assiale 83.

La piattaforma girevole 80 comprende inoltre una razza che si estende entro lo spazio detenninato dalla forma a C della struttura fissa 78 e che termina con una parte a flangia 84 centrata sull'asse A.

La struttura fissa 78 sopporta una trasmissione meccanica costituita da una coppia di riduttori del tipo planetario, preferibilmente del tipo Cyclo.

Un primo riduttore,principale, è designato nel complesso con 86 ed un secondo riduttore, secondario, è designato nel complesso con 88.

Per tutti i particolari dei riduttori 86 ed 88 e per altri particolari della struttura illustrata nella figura 3 si rimanda alla domanda di brevetto, già menzionata, depositata in pari data dallo stesso Richiedente .

Sul riduttore principale 86 è applicato un sopporto 90 avente in sezione diametrale una forma sostanzialmente ad Ω.

Sul sopporto 90 è fissata la carcassa di un motore elettrico reversibile 92 a controllo numerico il cui albero, centrato sull'asse A, è accoppiato agli organi conduttori 94', 96 di entrambi i.riduttori 8.6.,..88_-Gli organi condotti 98, 100 di entrambi i riduttori 86, 88 sono fissati alla parte a flangia 84 della piattaforma girevole 80.

L'uso di due riduttori planetari 86, ,88 che lavorano meccanicamente in parallelo permette di annullare i giochi angolari tra l'albero del motore 92 e la colonna.14 tramite un sistema di registrazione descritto nella domanda di brevetto, già menzionata, depositata in pari data dallo stesso Richiedente .

Si descriveranno ora i mezzi che tanto nel caso dell'organo rotativo 50 della figura 2 quanto nel caso dell'organo rotativo costituito dalla piattaforma girevole 80 della figura 3 permettono di rivelare con la massima precisione la posizione angolare di questi organi.

Poiché questi mezzi sono sostanzialmente identici in entrambi i casi della figura 2 e della figura 3, nella loro descrizione si utilizzeranno per quanto possibile gli stessi numeri di riferimento.

’ Per il caso della figura 2 si farà riferimento alle figure 4 e 5 e per il caso della figura 3 si farà riferimento alle figure 6 e 7.

Le figure 4 e 6, da una parte, e le figure 5 e 7 dall'altra parte,,sono state messe fianco a fianco su una stessa tavola per la comodità del lettore.

All'organo rotativo 80 della figura 2 è fissata una corona dentata 104 centrata sull'asse E.

Alla piattaforma girevole 80 della figura 3 è fissata una corona dentata periferica parimenti designata con 104.

Le dentature di queste corone dentate sono designate con 106.

Su una zona periferica del corpo fisso 56 della figura 2 e della struttura fissa 78 della figura 3 è fissato un blocchetto di sopporto 108 al quale è fissata a sua volta una staffa a forcella 110.

Nella staffa 110 è montato un equipaggio mobile sotto forma di una leva oscillante a bilanciere 112 fulcrata su un perno verticale 114.

In un braccio 116 della leva 112 è montato un alberino verticale 118 sul quale è calettato un rocchetto dentato 120 mantenuto in presa con la dentatura 106.

Nel caso delle figure 6 e 7, una piastra anulare 122 sopportata in posizione sopraelevata dal basamento 16 (figura 3) porta un sopporto a manicotto 124 sul quale è fissato, in qualità di rivelatore di posizione angolare, un encoder rotativo 126 ad asse,perticale,allineato con l'alberino 118.

Nel caso della figura 2, 1'encoder 126 è sopportato dalla mensola 58, sempre in allineamento con l'alberino 118.

In entrambi i casi l'albero dell'encoder 126 è . collegato all'alberino 118 del rocchetto 120 per mezzo di giunti elastici 128.

Come si comprenderà, tanto nel caso delle figure 4 e 5 quanto nel caso delle figure 6 e 7 l'encoder 126 rivela direttamente la posizione dell'organo rotativo 50 della figura 2 o della colonna 14 della figura 3 e non quella dell'albero del motore 68 della figura 2 o del motore 92 della figura 3, a tutto favore della precisione.

Per incrementare ancora la precisione della rivelazione della posizione angolare, un altro braccio 130 della leva a bilanciere 112 contiene un puntalino scorrevole 132 che contrasta contro il blocchetto 108 sotto la forza di mezzi elastici costituiti da una molla elicoidale 134.

Grazie alla molla 134 il rocchetto 120 èmantenuto in impegno senza gioco con la relativa dentatura 106 per un'ancora maggiore precisione della rivelazione della posizione angolare dell'organo rotativo 50 e della testa 12 della figura 2 o della colonna .14 della figura 3.

Nelle figure 5 e 7 è illustrato un mezzo di rivelazione di una posizione di "zero" dell'organo rotativo 50 e della relativa testa 12 della figura 2, o della colonna 14 e del relativo braccio 10 delle figure 1 e 3.

La posizione di "zero", che viene introdotta come dato di base nel sistema di controllo numerico, può corrispondere ad esempio ad un certo orientamento della testa 12 della figura 2, o ad un certo orientamento del braccio 10 della figura 1.

Su un fianco del corpo di sopporto 56 della figura 2 o della struttura fissa 78 della figura 3 è fissata una staffa 136 che porta a sua volta un rivelatore di posizione 138 sotto forma di un interruttore di prossimità la cui estremità sensibile è affacciata alla dentatura 106 ed è in stretta vicinanza di questa.

In corrispondenza di una posizione di "zero" tra due denti della dentatura 106 è praticato un foro cieco radiale 140.

La presenza del foro 140 di fronte all'interruttore 138 produce il cambiamento di stato di quest'ultimo con l'invio di un corrispondente segnale al sistema di controllo numerico, oppure con 1'interruzione,del segnale.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di rivelazione della posizione angolare di un organo rotativo (50; 78) montato su un sopporto (56; 78) ed azionato in rotazione da un motore (68; 92) in un sistema di posizionamento angolare a controllo numerico, in cui per la rivelazione della posizione angolare è utilizzato un encoder rotativo (126); caratterizzato dal fatto che comprende una dentatura (106) rigidamente solidale all'organo rotativo (50; 78), e dal fatto che l'encoder (126) è accoppiato ad un albero (118) dotato di un rocchetto dentato (120) in presa con la dentatura (106)..
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il rocchetto (120) è sopportato a partire dal corpo di sopporto.(56; 78) tramite, un equipaggio mobile (112) incorporante mezzi elastici (134) tendenti ad eliminare il gioco tra i·denti della dentatura (106) e del rocchetto (120).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l'equipaggio mobile è sotto forma di una leva (112) oscillante attorno ad un fulcro (114) parallelo all'asse di rotazione (A; E) dell'organo rotativo (50; 78) e della sua dentatura (106), ed il rocchetto (120) è portato da un braccio (116) della leva (112).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la leva (112) è sotto forma di un bilanciere con due bracci opposti uno dei quali (116) porta l'albero (118) accoppiato all'encoder (126) e l'altro cui braccio (130) è sollecitato da mezzi elastici sotto forma di una molla elicoidale di compressione (134).
5. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un mezzo di rivelazione di una posizione di "zero" dell'organo rotativo (50; 78), costituito da un interruttore di prossimità (138) avente un'estremità sensibile affacciata alla dentatura (106), e dal fatto che tra due denti dèi-la dentatura (106) è praticato un foro (140) alla cui presenza l'interruttore di prossimità (138) è sensibile.
6. 6. Robot, particolarmente robot manipolatore, incorporante un dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.