ITUB20152650A1

ITUB20152650A1 - Industrial robot

Info

Publication number: ITUB20152650A1
Application number: ITUB2015A002650A
Authority: IT
Inventors: Giovanni Battista Boratto
Original assignee: Innovative Eng Search Ltd
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2017-01-30

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

"Robot industriale" "Industrial robot"

Il presente trovato è relativo a un robot industriale. The present invention relates to an industrial robot.

In particolare si riferisce a un robot industriale del tipo antropomorfo utilizzabile in qualsiasi ambito industriale ad esempio in lavorazioni accurate quali forature, smerigliatura, fresature, verniciature, smaltature, tagli laser o con altri mezzi, movimentazione di materiale etc. In particular, it refers to an industrial robot of the anthropomorphic type that can be used in any industrial environment, for example in accurate processing such as drilling, grinding, milling, painting, enamelling, laser cutting or other means, material handling etc.

Gli attuali robot industriali sono macchine estremamente complesse e costose. Essi solitamente sono azionati da motori brushless accoppiati a riduttori epicicloidali costruiti ad-hoc e prevedono delle strutture di articolazione fra i vari elementi (o bracci) del robot estremamente complessi. Current industrial robots are extremely complex and expensive machines. They are usually driven by brushless motors coupled to epicyclic reduction gears built ad-hoc and provide extremely complex articulation structures between the various elements (or arms) of the robot.

Inoltre prevedono dei sistemi di posizionamento (e di controllo della posizione assunta dalle diverse parti del robot) basati principalmente sull' utilizzo di encoder incrementali. They also provide positioning systems (and control of the position assumed by the different parts of the robot) based mainly on the use of incremental encoders.

Uno svantaggio legato all'utilizzo di tali sistemi è che, qualora si verifichino dei momentanei cali della tensione di alimentazione, il robot può 'pensare' di trovarsi in una posizione quando invece si trova in un'altra. Ciò può creare problemi sia legati alla produttività che alla sicurezza di eventuali operatori che operano all'interno del campo d'azione del robot. A disadvantage related to the use of such systems is that, if momentary drops in the power supply voltage occur, the robot can 'think' that it is in one position when it is in another. This can create problems related to both the productivity and the safety of any operators operating within the robot's range of action.

Scopo del presente trovato è quello di fornire un robot industriale, di tipo antropomorfo, che sia meno costoso da realizzare rispetto a quelli della tecnica nota. The object of the present invention is to provide an industrial robot, of the anthropomorphic type, which is less expensive to manufacture than those of the known art.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare un robot industriale più sicuro e meno soggetto a malfunzionamenti. A further object of the invention is to provide an industrial robot that is safer and less subject to malfunctions.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'innovazione risulteranno evidenti dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva del dispositivo, illustrata a titolo esemplificativo e quindi non limitativo nei disegni allegati, in cui: Further characteristics and advantages of the innovation will become evident from the description of a preferred but not exclusive embodiment of the device, illustrated by way of example and therefore not limitative in the attached drawings, in which:

la figura 1 è una laterale schematica di un robot industriale antropomorfo secondo la presente invenzione; Figure 1 is a schematic side view of an anthropomorphic industrial robot according to the present invention;

la figura 2 è una vista semplificata presa lungo la linea II-II di figura 1; e Figure 2 is a simplified view taken along the line II-II of Figure 1; And

la figura 3 è una sezione semplificata presa lungo la linea III-III di figura 1. Figure 3 is a simplified section taken along the line III-III of Figure 1.

Con riferimento alle figure citate viene mostrato un robot industriale, che può essere di tipo antropomorfo, indicato complessivamente con il numero di riferimento 1. With reference to the aforementioned figures, an industrial robot is shown, which can be of the anthropomorphic type, indicated as a whole with the reference number 1.

Il robot industriale 1 comprende un basamento 2 che può essere stabilmente fissato ad un piano fisso (come ad esempio il pavimento di un area di lavoro) oppure ad una opportuna piattaforma mobile. The industrial robot 1 comprises a base 2 which can be stably fixed to a fixed surface (such as the floor of a work area) or to a suitable mobile platform.

Al basamento 2 è vincolato un primo elemento mobile 31, che nell'esempio, presenta un asse A di rotazione verticale. A first movable element 31 is constrained to the base 2, which in the example has an axis A of vertical rotation.

Fra il basamento e il primo elemento mobile 31 è previsto un mezzo di vincolo 7 e movimentazione che può prevedere un motore 41 di tipo passo-passo accoppiato ad un riduttore di velocità 9. Between the base and the first movable element 31 there is provided a constraint and movement means 7 which can provide a stepping motor 41 coupled to a speed reducer 9.

Nell'esempio fra il primo elemento 31 e il basamento sono previsti un primo e un secondo cuscinetto reggispinta Cl, e un cuscinetto radiale C2. Inoltre è previsto un albero lento 9A del riduttore 9 collegato torsionalmente al basamento 31. In the example, a first and a second thrust bearing Cl and a radial bearing C2 are provided between the first element 31 and the crankcase. Furthermore, a slow shaft 9A of the reduction gear 9 is provided, connected torsionally to the base 31.

Il riduttore 9, nell'esempio, è fissato al primo elemento mobile 31, e un suo albero veloce è connesso a quello del motore passo-passo 41. Il movimento relativo fra il basamento e il primo elemento 31 è controllato da un encoder assoluto, preferibilmente previsto fra l'albero lento 9A del riduttore 9 e la sua carcassa 9C . The reducer 9, in the example, is fixed to the first movable element 31, and its fast shaft is connected to that of the stepping motor 41. The relative movement between the base and the first element 31 is controlled by an absolute encoder, preferably provided between the slow shaft 9A of the reducer 9 and its casing 9C.

Il primo elemento 31 è vincolato tramite un primo incernieramento 81 al secondo elemento 32. Dunque il secondo elemento 32 ruota rispetto al primo attorno ad un asse B. The first element 31 is constrained by means of a first hinge 81 to the second element 32. Therefore the second element 32 rotates with respect to the first around an axis B.

Il secondo elemento 32 è a sua volta vincolato al terzo elemento 33 tramite un secondo incernieramento 82 che può essere funzionalmente identico al primo. Dunque il terzo elemento 33 ruota rispetto al secondo attorno ad un asse C. The second element 32 is in turn linked to the third element 33 by means of a second hinge 82 which can be functionally identical to the first. Therefore the third element 33 rotates with respect to the second around an axis C.

Il terzo elemento 33 è vincolato ad un quarto elemento 34 tramite un terzo incernieramento 83 che può essere anch'esso funzionalmente identico al primo. Dunque il quarto elemento 34 ruota rispetto al terzo attorno ad un asse D, The third element 33 is connected to a fourth element 34 by means of a third hinge 83 which can also be functionally identical to the first. Therefore the fourth element 34 rotates with respect to the third around an axis D,

Come si vede dalla figura 1, il quarto elemento 34 supporta un dispositivo operatore 4 che può essere a sua volta montato sull'elemento in modo da poter ruotare intorno ad un ulteriore asse E. As can be seen from Figure 1, the fourth element 34 supports an operating device 4 which can in turn be mounted on the element so as to be able to rotate around a further axis E.

Il dispositivo operatore 4 può essere di qualsiasi tipo adatto ad ogni utilizzo industriale e ad esempio può comprendere uno o più fra i seguenti dispositivi: un manipolatore 41, una pinza 42, un ugello per l'applicazione di una vernice, un trapano o una fresa, un motore di controllo di un ulteriore asse di rotazione, un avvitatore, una torcia saldatura, una torcia taglio plasma o laser etc . The operator device 4 can be of any type suitable for any industrial use and for example it can comprise one or more of the following devices: a manipulator 41, a gripper 42, a nozzle for applying a paint, a drill or a cutter , a control motor for an additional rotation axis, a screwdriver, a welding torch, a plasma or laser cutting torch, etc.

Secondo la presente invenzione almeno uno degli incernieramenti 81, 82, 83, è realizzato a mezzo di un riduttore di velocità 9. Dato che nell'esempio illustrato gli incernieramenti sono tutti identici, verrà descritto in dettaglio solo quello che unisce il secondo elemento mobile al terzo elemento mobile . According to the present invention, at least one of the hinges 81, 82, 83, is made by means of a speed reducer 9. Since in the example illustrated the hinges are all identical, only the one which joins the second movable element to the third mobile element.

In tal caso, come si vede anche dalla vista di figura 2, il riduttore di velocità 9 è fissato e ad un elemento mobile, ed in particolare al secondo elemento mobile 32 mentre un albero lento 9A del riduttore di velocità è fissato all'elemento mobile successivo, e in particolare al terzo elemento mobile 33. In this case, as can also be seen from the view of figure 2, the speed reducer 9 is fixed to a mobile element, and in particular to the second mobile element 32 while a slow shaft 9A of the speed reducer is fixed to the mobile element next, and in particular to the third movable element 33.

Il riduttore di velocità è fissato al rispettivo elemento mobile tramite viti 20 che si impegnano in una sua carcassa 9B, eventualmente attraverso piastre spessore S. The speed reducer is fixed to the respective mobile element by means of screws 20 which engage in one of its casings 9B, possibly through plates with thickness S.

L'albero lento 9C del riduttore è invece fissato al rispettivo elemento mobile, tramite almeno un disco di calettamento 21 che può essere di tipo BIKON. Un disco di calettamento è ad esempio quello descritto nel brevetto US 8562243 B2 che si intende qui incorporato per riferimento. The slow shaft 9C of the reducer, on the other hand, is fixed to the respective movable element, by means of at least one keying disc 21 which can be of the BIKON type. A shrink disk is for example the one described in US patent 8562243 B2 which is intended to be incorporated herein by reference.

Ciascun disco di calettamento 21 è fissato a un supporto 60 saldato al rispettivo elemento mobile. Each keying disc 21 is fixed to a support 60 welded to the respective movable element.

Come si nota dalla figura 1 il riduttore 9 è alloggiato all' interno di un elemento mobile, in particolare all'interno del secondo 32. As can be seen from Figure 1, the reducer 9 is housed inside a movable element, in particular inside the second 32.

A conclusione della descrizione dell' incernieramento si evidenzia che l'albero veloce 9C del riduttore è torsionalmente accoppiato a un motore di azionamento 40, che può essere del tipo passo-passo . At the conclusion of the description of the hinging, it is pointed out that the fast shaft 9C of the reducer is torsionally coupled to an actuation motor 40, which can be of the stepping type.

Inoltre è previsto un encoder assoluto 50 che legge l'inclinazione di un elemento mobile rispetto al successivo o al precedente . Furthermore, an absolute encoder 50 is provided which reads the inclination of a movable element with respect to the next or the previous one.

L'encoder assoluto 50, può essere disposto fra l'albero lento 9A del riduttore e la sua carcassa 9B. Nella figura 3 si nota un disco 51 dell'encoder fissato all'albero, e una flangia 53 fissata alla carcassa del riduttore che alloggia il disco 51. Fra il disco e la flangia è previsto un o-ring 52 di tenuta per evitare malfunzionamenti dell'encoder dovuti all'ingresso di polvere. The absolute encoder 50 can be arranged between the slow shaft 9A of the reducer and its frame 9B. Figure 3 shows a disk 51 of the encoder fixed to the shaft, and a flange 53 fixed to the casing of the reducer which houses the disk 51. A sealing o-ring 52 is provided between the disk and the flange to avoid malfunctioning of the encoder due to the ingress of dust.

Il riduttore può essere vantaggiosamente di tipo a vite senza fine, dotato di una corona dentata associabile all'albero lento. Il riduttore è di tipo commerciale. The reducer can advantageously be of the worm screw type, equipped with a toothed crown which can be associated with the slow shaft. The reducer is commercial grade.

Nell'esempio illustrato tutti gli incernieramenti sono sostanzialmente identici e comprendono un riduttore. L'unica differenza che si può facilmente notare anche dalle figure è che il riduttore del primo 81 e del secondo incernieramento 82 sono entrambi alloggiati all'interno del secondo elemento mobile 32. Il riduttore del terzo incernieramento 83 è invece alloggiato all'interno del terzo elemento mobile 33. In the illustrated example, all the hinges are substantially identical and include a reducer. The only difference that can also be easily noticed from the figures is that the reducer of the first 81 and of the second hinge 82 are both housed inside the second movable element 32. The reducer of the third hinge 83 is instead housed inside the third movable element 33.

Sono state descritte varie forme di realizzazione dell' innovazione, ma altre potranno essere concepite sfruttando lo stesso concetto innovativo. Various embodiments of the innovation have been described, but others may be conceived by exploiting the same innovative concept.

Claims

CLAIMS 1. Industrial robot (1) comprising a base (2) from which extends at least a first (31), a second (32), a third (33) and a fourth mobile element (34) mutually constrained by at least; a, a fastening means (7) connecting the base and the first movable element, b. a first hinge (81) connecting the first movable element with the second movable element, c, a second hinge (82) connecting the second movable element with the third movable element, d. a third hinge (83) connecting the third movable element with the fourth movable element, the fourth element (34) supports an operator device (4), characterized in that at least one of the hinges (81, 82, 83) comprises a speed reducer (9).

Industrial robot (1) according to the previous claim, in which the speed reducer (9) is fixed and to a moving element (31, 32, 33, 34) and a slow shaft (9A) of the speed reducer is fixed one between the previous and the following movable element (31, 32, 33, 34).

Industrial robot according to the preceding claim, wherein a casing (9B) of the speed reducer is fixed to the movable element (31, 32, 33, 34), preferably by means of screws (20).

Industrial robot according to one or more of the preceding claims, in which a slow shaft (9C) of the reducer is fixed to one of the following and the previous movable element, by means of at least one keying disc (21) of the BIKON type.

Industrial robot according to one or more of the preceding claims, wherein the reducer (9) is at least partially housed inside a movable element.

Industrial robot according to one or more of the preceding claims, wherein the fast shaft (90) of the gearbox is torsionally coupled to a stepper drive motor (40).

7. Industrial robot according to one or more of the preceding claims, in which an absolute encoder (50) is provided between one movable element and the next, preferably arranged between the slow shaft of the reducer and its casing.

8. Industrial robot according to one or more of the preceding claims, in which the constraint means (7) comprises a reducer (9) fixed to the first movable element (31) and a slow shaft (9A) torsionally integral with the base (2), the speed reducer shaft being coupled to a motor shaft (41).

Industrial robot (1) according to one or more of the preceding claims, in which the reducer (9) is of the worm screw type, equipped with a toothed crown which can be associated with the slow shaft.

Industrial robot according to one or more of the preceding claims, in which the operating device (4) comprises one or more of the following devices: a manipulator (41), a gripper (42), a nozzle for applying a paint, a drill or a milling cutter, a motor controlling an additional rotation axis, a welder, a screwdriver, a welding torch or a plasma or laser cutting torch.