ITUB20155846A1

ITUB20155846A1 - Dispositivo cambia utensile

Info

Publication number: ITUB20155846A1
Application number: ITUB2015A005846A
Authority: IT
Inventors: Guerino Rosso
Original assignee: Gimatic S R L
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2017-05-24
Also published as: DE102016222506A1; US20170144230A1; IT201600101447A1; JP2017109300A

Description

DISPOSITIVO CAMBIA UTENSILE

(Tool changer device)

DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo cambia utensile che consente 1'accoppiamento rimovibile di utensili ad un manipolatore robotizzato.

Stato dell'arte

Nel settore dell'automazione industriale è noto l'uso di dispositivi cambia utensile che permettono ad un manipolatore robotizzato, ad esempio un braccio articolato, di prelevare e movimentare di volta in volta 1'utensile richiesto per una data lavorazione.

Sono state proposte molte soluzioni, ma la presente invenzione si riferisce in particolare ai dispositivi cambia utensile che comprendono:

- un corpo, destinato ad essere fissato in modo permanente al manipolatore e provvisto di una porzione maschio, e una porzione femmina, fissata all'utensile che deve essere prelevato e movimentato, configurata per ricevere e trattenere la porzione maschio per il tempo necessario.

In questa tipologia di dispositivi nel corpo sono alloggiati gli organi preposti al bloccaggio reversibile della porzione maschio nella porzione femmina.

Tradizionalmente sono definiti 'ad azionamento rapido' i dispositivi cambia utensile nei quali gli organi di bloccaggio si muovono ad elevata velocità per agganciare e sganciare rapidamente , ad esempio in meno di 1 secondo, la porzione maschio, e quindi 1'utensile.

L'azionamento può essere elettrico o pneumatico, a seconda che gli organi di comando siano spinti da un motore elettrico oppure da un fluido in pressione .

Ad esempio la ditta tedesca SCHUNK GmbH & Co KG realizza una pluralità di dispositivi cambia utensile , ad azionamento elettrico o pneumatico . Con il nome 'Electric Tool Changer EWS' viene commercializzato un dispositivo cambia utensile ad azionamento elettrico, descritto in dettaglio nella scheda tecnica reperibile al seguente indirizzo internet :

http: //www.schunk. com/schunk files/attachments/GM ALT EWS E N.pdf .

I documenti US 8132816, US 8209840, US 8747288 e US 2012/0277080, a nome ATI Industriai Automation, descrivono altri esempi di dispositive cambia utensile ad azionamento elettrico .

WQ 2007/106662, sempre a nome ATI Industriai Automation, descrive un dispositivo cambia utensile ad azionamento pneumatico, corrispondente al dispositivo mostrato nel manuale reperibile al seguente indirizzo internet: http ://pdf .directindustry .com/pdf /ati-indus trialautomati on/robotic-tool-chanqers-standard-heavy-automationseries/24443-145717. html#open .

Una delle configurazioni più diffuse è quella in cui gli organi preposti al bloccaggio sono sfere metalliche alloggiate nella porzione maschio e movibili selettivamente tra :

una posizione di bloccaggio, in corrispondenza della quale le sfere impegnano una corrispondente sede o una gola della porzione femmina, calzata sulla porzione maschio, per impedirne lo sfilamento, e

- una posizione inattiva, in corrispondenza della quale le sfere non impegnano la porzione femmina, che risulta pertanto non trattenuta e separabile dalla porzione maschio .

In pratica le sfere sono alloggiate in apposite sedi nella porzione maschio e sono mobili tra una posizione ritratta, ovvero la posizione inattiva, in corrispondenza della quale non sporgono o sporgono solo in parte dalle rispettive sedi , e una posizione sporgente , ovvero la posizione di bloccaggio, in corrispondenza della quale sporgono dalle rispettive sedi quanto basta per impegnare la porzione femmina e realizzare con essa un accoppiamento di forma, simile a un sottosquadro .

Come anticipato sopra, lo spostamento delle sfere è ottenibile usando attuatori pneumatici o elettrici.

La Richiedente ha riscontrato che i dispositivi cambia utensile noti sono affetti da un importante inconveniente: gli attuatori, siano questi pneumatici o elettrici, devono rimanere attivi - cioè non in standby o Idle - per mantenere le sfere nella posizione di bloccaggio e impedire il disaccoppiamento della porzione femmina dalla porzione maschio . Il disaccoppiamento accidentale può infatti causare la caduta dell'utensile, la rottura dei pezzi manipolati o anche il ferimento di persone che si trovano ad operare nei pressi del manipolatore.

Ad esempio un motore elettrico deve rimanere in tensione; in modo equivalente è necessario garantire la spinta su un pistone pneumatico, assicurando che la pressione del fluido di lavoro che agisce su di esso non diminuisca.

Questo aspetto obbliga i costruttori a progettare e installare sui dispositivi cambia utensile complicati sistemi di sicurezza, tipicamente di tipo elettronico, per il controllo in retroazione dello stato degli attuatori. Evidentemente 1'incidenza sui costi di progettazione, fabbricazione, messa a punto e manutenzione dei dispositivi, oltre che 1'incidenza sul peso non sono trascurabili.

E' invece auspicabile semplificare quanto più possibile la struttura dei dispositivi cambia utensile ma al tempo stesso garantire un funzionamento efficiente, senza possibilità di distacchi accidentali della porzione femmina dalla porzione maschio.

Sommario dell'invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un dispositivo cambia utensile che risolva gli inconvenienti delle soluzioni tradizionali , risultando semplice nella struttura, compatto, relativamente leggero, affidabile ed economico.

La presente invenzione concerne pertanto un dispositivo cambia utensile secondo la rivendicazione 1.

In particolare il dispositivo comprende:

un corpo principale vincolabile ad un sistema esterno di movimentazione, come un manipolatore industriale;

- una porzione maschio alloggiata nel corpo principale o costruita di pezzo con il corpo principale;

- una porzione femmina vincolabile a un utensile da movimentare e calzabile in modo removibile sulla porzione maschio;

- mezzi di bloccaggio della porzione femmina sulla porzione maschio, e

- un attuatore dei mezzi di bloccaggio, che comprende un dispositivo di potenza di tipo elettrico o pneumatico.

I mezzi di bloccaggio sono selettivamente movibili tra una posizione di bloccaggio, in corrispondenza della guaie impegnano la porzione femmina guando guesta è calzata sulla porzione maschio, impedendone il distacco dalla porzione maschio, e una posizione di sbloccaggio, in corrispondenza della quale non impegnano la porzione femmina quando questa è calzata sulla porzione maschio, consentendone il distacco.

A differenza delle soluzioni secondo la tecnica nota, vantaggiosamente nel dispositivo secondo la presente invenzione 1'attivazione dei mezzi di bloccaggio non è demandata all'attuatore elettrico o pneumatico, che anzi hanno il solo compito di portare i mezzi di bloccaggio in posizione di sbloccaggio.

1/attuatore dei mezzi di bloccaggio comprende almeno un elemento elastico, ad esempio una o più molle, e appunto un dispositivo di potenza scelto tra un motore elettrico e un pistone pneumatico . 1/elemento elastico esercita costantemente una forza sui mezzi di bloccaggio sufficiente a portarli e mantenerli nella posizione di bloccaggio, e il dispositivo di potenza interviene quando necessario per contrastare tale forza e portare i mezzi di bloccaggio nella posizione di sbloccaggio.

I vantaggi offerti dalla soluzione proposta sono evidenti. In primo luogo non è necessario mantenere attivo il dispositivo di potenza, sia questo elettrico o pneumatico, per mantenere accoppiati la porzione maschio con la porzione femmina; questo compito è infatti demandato all'elemento elastico che lo assolve per sua natura senza consumare enerqia elettrica o senza richiedere la spinta di un fluido in pressione.

Ecco quindi che la struttura del dispositivo può essere resa particolarmente semplice e leqqera: non occorre montare a bordo del dispositivo complessi sistemi di controllo in retroazione dell' attuatore. 1/elemento elastico qarantisce il corretto accoppiamento delle porzioni maschio e femmina anche in caso di blackout elettrico o di calo di pressione nelle linee dell'aria compressa, cioè in tutte quelle situazioni nelle quali i dispositivi tradizionali, ad azionamento rispettivamente elettrico o pneumatico, potrebbero presentare malfunzionamenti .

Il dispositivo di potenza viene azionato solamente per disaccoppiare la porzione femmina dalla porzione maschio, per cambiare utensile, al contrario di quanto previsto nella tecnica nota.

Le rivendicazioni dipendenti specificano aspetti preferenziali della presente invenzione.

Nella forma di realizzazione preferita i mezzi di bloccaggio comprendono una pluralità di sfere, ad esempio sfere metalliche o in un materiale ceramico, alloggiate in corrispondenti sedi ricavate nella porzione maschio, ad esempio circonferenzialmente sulla relativa superficie esterna. Nella posizione di bloccaggio le sfere sporgono almeno in parte dalle rispettive sedi quanto basta per impegnano una gola o corrispondenti nicchie ricavate nella porzione femmina, quando questa è calzata sulla porzione maschio. Si realizza in questo modo un sottosquadro che impedisce lo sfilamento della porzione femmina proprio perché la gola o le nicchie sono trattenute dalle sfere. Viceversa nella posizione di sbloccaggio le sfere, anche se risultassero sporgenti dalla porzione maschio, non impegnano la gola o le nicchie della porzione femmina, che pertanto può essere allontanata dalla porzione maschio, per effettuare un cambio utensile.

Preferibilmente la porzione maschio ha un asse longitudinale e le sfere sono movibili nelle rispettive sedi radialmente rispetto a detto asse.

Nella forma di realizzazione preferita 1'attuatore delle sfere comprende, inoltre, un elemento di spinta alloggiato nella porzione maschio e scorrevole tra una posizione avanzata e una posizione arretrata, corrispondenti rispettivamente al bloccaggio e allo sbloccaggio dei mezzi di bloccaggio e, quindi, della porzione femmina. In linea con 1'idea di fondo della presente invenzione 1'elemento di spinta rimane normalmente nella posizione avanzata per effetto della spinta esercitata dall'elemento elastico, e viene portato in posizione arretrata dal dispositivo di potenza, al quale è vincolato, solamente per consentire il distacco della porzione femmina, cioè per il solo tempo necessario a permettere il distacco, con i vantaggi descritti sopra.

Preferibilmente la porzione maschio è cilindrica o conica e la porzione femmina comprende un foro di forma complementare alla porzione maschio, risultando calzabile su di esso, ad esempio con un minimo gioco.

In questa forma di realizzazione 1'elemento di spinta realizza con la porzione maschio un accoppiamento di tipo cilindro-pistone . Le sedi di alloggiamento delle sfere sono fori passanti ricavati attraverso la parete laterale della porzione maschio; preferibilmente le sedi sono conformate per evitare che le sfere possano fuoriuscire completamente e cadere. Ad esempio le sedi sono rastremate in modo tale che solo una porzione delle sfere possa sporgere radialmente verso 1'esterno delle rispettive sedi. Nella relativa posizione avanzata 1'elemento di spinta è in contatto con la porzione delle sfere che si affaccia verso 1'interno della porzione maschio: è proprio 1'elemento di spinta che esercita sulle sfere, dall'interno della porzione maschio, la spinta necessaria a portarle ad impegnare la porzione femmina.

Preferibilmente la superficie laterale esterna dell'elemento di spinta, cioè la superficie rivolta verso le sfere e verso la superficie interna della porzione maschio, è rastremata almeno in corrispondenza di ciascuna sfera. Questa caratteristica consente di graduare la spinta sulle sfere guando 1'elemento di spinta si muove dalla posizione arretrata alla posizione avanzata per spingere le sfere guanto possibile esternamente fino a raggiungere la posizione di bloccaggio.

Nella forma di realizzazione preferita del dispositivo secondo la presente invenzione 1'elemento elastico è una molla, o un gruppo di molle, interposta/e tra il corpo del dispositivo e 1'elemento di spinta. Ogni molla è precaricata per esercitare costantemente una spinta sull'elemento di spinta tale da portarlo nella sua posizione avanzata, guidato dalla superficie interna della porzione maschio.

Preferibilmente 1'accoppiamento tra il dispositivo di potenza e 1'elemento di spinta è ottenuto per mezzo di un cinematismo, una camma, un giunto o un raccordo eccentrici, cioè attivi su un asse parallelo all'asse sul guaie è attivo il dispositivo di potenza. All'occorrenza possono essere previsti sulla camma o sul cinematismo/giunto/raccordo almeno una scanalatura in corrispondenza di una posizione stabile dell'elemento di spinta, ad esempio in corrispondenza della relativa posizioni avanzata.

Ad esempio il dispositivo di potenza può essere un motore elettrico il cui albero è collegato con una camma eccentrica all'elemento di spinta; 1'asse dell'albero del motore elettrico è ortogonale all'asse longitudinale della porzione maschio.

Il dispositivo può comprendere interruttori - ad esempio micron -, oppure encoder o un circuito di rilevamento dell'assorbimento del dispositivo di potenza, utilizzati per spegnere automaticamente il dispositivo di potenza, e mantenerlo spento, fino a guando non è richiesto il distacco della porzione femmina.

In una seconda forma di realizzazione del dispositivo 1'elemento elastico è una molla, o un gruppo di molle, interposta/e tra 1'elemento di spinta e un cursore scorrevole nel corpo del dispositivo, parallelamente all'asse della porzione maschio. Ogni molla è precaricata per esercitare costantemente una spinta sull'elemento di spinta tale da portarlo nella sua posizione avanzata, guidato dalla superficie interna della porzione maschio.

In guesta seconda forma di realizzazione il dispositivo di potenza interviene per modificare la posizione verticale del cursore, cioè 1'altezza che il cursore assume in un dato istante nel corpo del dispositivo, per causare lo spostamento dell'elemento di spinta. Quindi a differenza della prima forma di realizzazione descritta sopra, il dispositivo di potenza non agisce direttamente sull'elemento di spinta, ma agisce sul cursore che a sua volta coopera con la molla o le molle per imprimere gli spostamenti verticali all'elemento di spinta, parallelamente all'asse della porzione maschio. Elenco delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno meglio evidenziati dall'esame della seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 è una vista in prospettiva di una prima forma di realizzazione del dispositivo cambia utensile secondo la presente invenzione, in una configurazione con la porzione femmina separata dalla porzione maschio;

- la figura 2 è una vista in prospettiva del dispositivo mostrato in figura 1, in una configurazione con la porzione femmina accoppiata alla porzione maschio;

- la figura 3 è una vista in prospettiva del dispositivo mostrato in figura 1, nella stessa configurazione, ma attrezzato con connessioni elettriche;

- la figura 4 è una vista in prospettiva del dispositivo mostrato in figura 1, in una configurazione con la porzione femmina accoppiata alla porzione maschio e attrezzato con connessioni elettriche;

- la figura 5 è una vista esplosa del dispositivo mostrato in figura 1, privo della porzione femmina;

la figura 6 è una vista in sezione verticale del dispositivo mostrato in figura 1;

la figura 7 è una vista in sezione verticale del dispositivo mostrato in figura 1;

- la figura 8 è una vista esplosa di una seconda forma di realizzazione del dispositivo della presente invenzione; la figura 9 è una vista in sezione verticale e in prospettiva del dispositivo mostrato in figura 8, assemblato e in una prima configurazione;

la figura 10 è una vista in sezione verticale e in prospettiva del dispositivo mostrato in figura 8, assemblato e in una seconda configurazione;

la figura il è una vista in sezione verticale e in elevazione del dispositivo mostrato in figura 8, assemblato e in una prima configurazione;

la figura 12 è una vista in sezione verticale e in prospettiva del dispositivo mostrato in figura 8, assemblato e in una seconda configurazione.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

La figura 1 mostra in prospettiva dall'alto un dispositivo 1 secondo la presente invenzione, comprendente un corpo 2 di tipo scatolare. Sul corpo 2 è installata una piastra 3 che include una porzione maschio 4, che nella forma di realizzazione mostrata nelle figure è costituita da una porzione conica 4 che si estende a sbalzo dal corpo 2. Il dispositivo 1 comprende inoltre una porzione femmina 5, accoppiabile in modo rimovibile alla porzione maschio 4.

In particolare la porzione femmina 5 presenta un foro centrale 6, di forma complementare alla porzione maschio 4, dimodoché la porzione maschio 4 possa essere inserita nella porzione femmina 5 con un minimo gioco.

Il corpo 2 e con esso la porzione maschio 4 sono fissabili a un manipolatore, ad esempio un braccio robotizzato o una macchina a controllo numerico, e la porzione femmina 5 è fissabile a un utensile o un pezzo da movimentare.

La figura 2 mostra la porzione femmina 5 calzata e bloccata sulla porzione maschio 4. La porzione conica 4 è inserita nel foro 6.

Con il riferimento 10 sono identificati connettori per fluidi in pressione.

Le figure 3 e 4 corrispondono alle figure 1 e 2, con la differenza che il dispositivo 1 è mostrato provvisto di connettori elettrici 7, 7' e 3, 8' e di una staffa 9 di fissaggio del corpo 2 a un manipolatore.

Come ben visibile nelle figure 1 e 3, sulla parte conica 4 della porzione maschio 4 è presente una pluralità di sfere, disposte circonferenzialmente con passo regolare, alla stessa altezza. Le sfere 11 sono alloggiate in apposite sedi ricavate nella parete della parte conica 4.

Le sfere 11 si configurano come mezzi di bloccaggio della porzione femmina 5 sulla porzione maschio 4. Infatti le sfere 11 sono movibili, selettivamente e a comando, tra una posizione di sbloccaggio radialmente più vicina all' asse verticale di simmetria X della parte conica 4, e una posizione di bloccaggio radialmente più distante da tale asse X.

In corrispondenza del foro 6 della porzione femmina 5 è ricavata una gola, o meglio una pluralità di nicchie o scanalature 12 nelle quali una sfera 11 può inserirsi almeno in parte quando si trova in posizione di bloccaggio. Le nicchie 12 sono rastremate in modo tale da realizzare un sottosquadro con le sfere 11 e impedire il distacco della porzione femmina 5 dalla porzione maschio 4. Le figure 2 e 4 mostrano appunto la porzione femmina 5 bloccata sulla porzione maschio 4, con le sfere 11 ingranate nelle nicchie 12 . Solamente portando le sfere 11 nella posizione di sbloccaggio è possibile separare la porzione femmina 5; più avanti verrà spiegato come le sfere 11 vengono movimentate.

Nell'esempio mostrato nelle figure il dispositivo 1 comprende quattro sfere 11 e altrettante nicchie 12.

La figura 5 è una vista esplosa del dispositivo 1. Con il numero di riferimento 13 è genericamente indicato un dispositivo di potenza elettrico, che comprende un motore elettrico 15 il cui albero 16 si sviluppa e ruota su un asse Y ortogonale all'asse X. Con il riferimento 17 è indicata una camma collegata in modo eccentrico all'albero 16 del motore elettrico 15, in modo tale da definire un secondo asse Y' parallelo all'asse Y.

Con il riferimento 14 è genericamente indicato un assieme che comprende un elemento 13, destinato a imprimere una spinta alle sfere 11 dall'interno della porzione conica 4, una piastra 19 di supporto dell'elemento di spinta 18 e un pacco di molle elicoidali 20 disposte verticalmente, cioè parallele all'asse X.

Come si può notare, quattro fori passanti 21 sono ricavati attraverso la parete laterale della parte conica 4 della porzione maschio. I fori passanti 21 costituiscono le sedi di alloggiamento delle sfere 11 e sono sagomati in modo tale da evitare che le sfere 11 possano sporgere eccessivamente all'esterno e cadere; in altre parole le sfere 11 devono risultare mobili nei fori 21 ma comunque non devono fuoriuscire verso 1'esterno. In figura 7 è possibile apprezzare il fatto che i fori 21 non sono circolari, ma conici, proprio per evitare la caduta indesiderata delle sfere 11 verso 1'esterno.

1/elemento di spinta 18 ha una forma sostanzialmente complementare rispetto alla porzione conica 4 per risultare alternativamente scorrevole al suo interno come farebbe un pistone nel relativo cilindro. E' proprio il movimento alternato verticale dell'elemento di spinta 18 a controllare lo spostamento radiale delle sfere 11 nei fori 21, nei due sensi.

Quando 1'elemento di spinta 18 si muove verso la posizione completamente rialzata, corrispondente al punto morto superiore se ci si riferisce all'analogia del pistone nel cilindro, le sfere 11 vengono spinte per guanto possibile nei fori 21, fino al raggiungimento della posizione di bloccaggio, cioè fino a guando una parte delle sfere 11 sporge all'esterno dai fori 21 per impegnare la porzione femmina (non mostrata in figura 5 per semplicità).

Quando 1'elemento di spinta 18 si muove verso la posizione completamente ribassata, cioè verso 1'interno del corpo 2, corrispondente al punto morto inferiore se ci si riferisce all'analogia del pistone nel cilindro, le sfere 11 sono libere di rientrare nei fori 21 fino al raggiungimento della posizione di sbloccaggio.

Sulla superficie esterna dell'elemento di spinta 18 sono ricavate guattro rastremature 22 che agiscono come rampe di guida delle sfere 11: quando 1'elemento di spinta 18 si muove verso la posizione completamente rialzata le rastremature 22 gradualmente spingono le sfere 11 verso la posizione di bloccaggio e quando 1'elemento di spinta 18 si muove verso la posizione completamente ribassata le rastremature 22 funzionano da fine corsa che impediscono alle sfere di cadere all'interno della porzione maschio 4.

Quando il dispositivo 1 è assemblato le molle 20 sono compresse, cioè precaricate, ed esercitano costantemente una spinta sulla piastra di supporto 19, che a sua volta tende a mantenere 1'elemento di spinta 18 costantemente nella posizione rialzata. Sono quindi le molle 20 che lavorano per mantenere le sfere 11 costantemente nella posizione di bloccaggio della porzione femmina 5.

Le figure 6 e 7 mostrano al meglio questo concetto. In particolare in queste figure il dispositivo 1 è mostrato con le sfere 11 in posizione di bloccaggio, cioè spinte a fine corsa radialmente verso 1'esterno dei rispettivi fori 21 dall'elemento di spinta 18 completamente sollevato per effetto della forza esercitata dalle molle 20.

Per ottenere il distacco della porzione femmina 5 è necessario attivare il motore elettrico 15 per ruotare il relativo albero 16 di mezzo giro e attraverso la camma 17 spingere verso il basso 1'elemento di spinta 18, liberando le sfere 11 che possono in parte rientrare nei fori 21 per disimpegnare le nicchie 12 visibili in figura 1. La posizione di sbloccaggio non è mostrata nelle figure allegate.

La camma 17 insiste in un'asola 24 ricavata nell'elemento di spinta 18 e visibile nelle figure 5, 6 e 7. La superficie interna dell'asola 24 è localmente lavorata per ricavare una lieve scanalatura indicata con il riferimento 23. La scanalatura 23, che altro non è che un piccolo incavo, serve a definire una posizione di equilibrio stabile della camma 17. Dato che la camma 17 è montata in modo eccentrico rispetto all'albero 16 del motore elettrico, la presenza della scanalatura 23 è utile per mantenere la camma 17 in una posizione stabile guando il motore è inattivo.

La figura 8 mostra una seconda forma di realizzazione 1' che si differenzia dalla prima 1 per il fatto di comprendere un cursore 25 alloggiato in un'apposita sede 27 ricavata nel corpo 2. Il cursore 25 è scorrevole nella sede 27 parallelamente all'asse X che è 1'asse longitudinale della porzione maschio 4. I movimenti verticali del cursore 25 nella sua sede 27 sono comandati dal dispositivo di potenza 15, anche in guesto esempio un motore elettrico, attraverso un meccanismo a camma 17 eguivalente a guello descritto sopra.

Il cursore 25 comprende una sede 26 per ciascuna molla 20, nell'esempio mostrato quattro, conformate a bicchiere. In fase di assemblaggio le molle 20 sono inserite nelle sedi 26 del cursore 25 e insistono superiormente sull'elemento di spinta 18.

Le figure 9 e 10 aiutano a comprendere il funzionamento del dispositivo 1'. Si tratta di viste in sezione verticale, rispettivamente su un piano non contenente 1'asse X e su un piano contenente 1'asse X, ma comunque ortogonale all'asse Y del motore elettrico 15.

In particolare in figura 9 il dispositivo 1 è mostrato nella posizione di bloccaggio delle sfere 11 e in figura 10 è mostrato nella posizione di sbloccaggio. In figura 9 1'elemento di spinta 18 è completamente sollevato perché la camma 17' mantiene il cursore 25 nella posizione di massima altezza nella sede 27. Pertanto il cursore 25 è sollevato verso la porzione maschio 4 e le molle 20 mantengono 1'elemento di spinta 18 premuto contro la porzione maschio 4, in posizione avanzata corrispondente al bloccaggio delle sfere 11. In figura 10 1'elemento di spinta 18 è ribassato perché la camma 17' mantiene il cursore 25 nella posizione di minima altezza nella sede 27, quasi in corrispondenza del fondo. Pertanto il cursore 25 è ribassato verso il fondo della sede 27 e le molle 20 seppur estese, non riescono a mantenere 1'elemento di spinta 18 in posizione avanzata premuto contro la porzione maschio 4; 1'elemento di spinta 18 è invece in posizione ritratta, corrisponde alle sfere il libere di rientrare nelle rispettive sedi 21 per sbloccare la porzione femmina.

La figura 11 mostra chiaramente il dispositivo 1' in posizione di bloccaggio, con le sfere li spinte verso 1'esterno dall'elemento di spinta 18. In guesta figura si può apprezzare come la corsa D resa disponibile per il cursore 25 è maggiore o uguale della differenza di lunghezza delle molle 20 compresse ed estese come mostrato rispettivamente nelle figure 9 e 10. La corsa D deve infatti essere sufficiente a permettere al cursore 25 di portare 1'elemento di spinta 18 in posizione ritratta nonostante le molle possano estendersi o riportarsi alla lunghezza iniziale non precaricata.

La figura 12 mostra una sezione verticale considerata su un piano contenente 1'asse Y dell'albero del motore elettrico 15. In guesta figura è possibile vedere che il cursore 25 è provvisto di almeno una scanalatura 23' in corrispondenza della guaie la camma 17 si trova in eguilibrio stabile, corrispondente al dispositivo 1' in posizione di bloccaggio.

Claims

RIVENDICA2IONI 1. Un dispositivo (1) cambia utensile comprendente: - un corpo principale (2) vincolabile ad un sistema esterno di movimentazione; - una porzione maschio (4) alloggiata nel corpo principale (2); - una porzione femmina (5) vincolabile a un utensile da movimentare e calzabile in modo removibile sulla porzione maschio (4); - mezzi (11) di bloccaggio della porzione femmina (5) sulla porzione maschio (4), e - un attuatore (13, 14) dei mezzi di bloccaggio (11), in cui i mezzi di bloccaggio (11) sono selettivamente movibili tra una posizione di bloccaggio, in corrispondenza della guaie impegnano la porzione femmina (5) calzata sulla porzione maschio (4), impedendone il distacco dalla porzione maschio (4), e una posizione di sbloccaggio, in corrispondenza della guaie non impegnano la porzione femmina (5), consentendone il distacco dalla porzione maschio (4), caratterizzato dal fatto che 1'attuatore (13, 14) dei mezzi di bloccaggio comprende almeno un elemento elastico (20) e un dispositivo di potenza (15) scelto tra un motore elettrico e un pistone pneumatico, e dal fatto che 1'elemento elastico (20) esercita costantemente una forza sui mezzi di bloccaggio (11) sufficiente a portarli e mantenerli nella posizione di bloccaggio e il dispositivo di potenza (15) interviene quando necessario per contrastare tale forza e portare i mezzi di bloccaggio (11) nella posizione di sbloccaggio.
2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di bloccaggio (11) comprendono una pluralità di sfere (11) alloggiate in corrispondenti sedi (21) ricavate nella porzione maschio (4), e in cui nella posizione di bloccaggio le sfere (11) sporgono almeno in parte dalle rispettive sedi (21) e impegnano una gola o corrispondenti nicchie (12) ricavate nella porzione femmina (5), calzata sulla porzione maschio (4), realizzando un sottosquadro, e nella posizione di sbloccaggio le sfere (11) non impegnano detta gola o dette nicchie (12) della porzione femmina (5).
3. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 2, in cui la porzione maschio (4) ha un asse longitudinale (X) e le sfere (11) sono movibili radialmente rispetto a detto asse (X)-
4. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui 1'attuatore delle sfere comprende inoltre un elemento di spinta (18) alloggiato almeno in parte nella porzione maschio (4) e scorrevole tra una posizione avanzata, in corrispondenza della quale costringe i mezzi di bloccaggio (11) nella posizione di bloccaggio, e una posizione arretrata, in corrispondenza della quale i mezzi di bloccaggio (11) si trovano nella posizione di sbloccaggio, e in cui 1'elemento di spinta (18) rimane normalmente nella posizione avanzata per effetto della spinta esercitata dall'elemento elastico (20), ed è portato in posizione arretrata dal dispositivo di potenza (15), al quale è vincolato, solamente per consentire il distacco della porzione femmina (5).
5. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 4, in cui la porzione maschio (4) è cilindrica o conica e la porzione femmina (5) comprende un foro (6) di forma complementare alla porzione maschio (4), risultando calzabile su di esso.
6. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 5, in cui 1'elemento di spinta (18) realizza con la porzione maschio (4) un accoppiamento cilindro-pistone, e in cui le sedi (21) di alloggiamento delle sfere (11) sono fori passanti ricavati attraverso la parete laterale della porzione maschio (4), e in cui nella relativa posizione avanzata 1'elemento di spinta (18) è in contatto con la porzione delle sfere (11) che si affaccia verso 1'interno della porzione maschio (4).
7. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 6, in cui la superficie laterale esterna dell'elemento di spinta (18), cioè la superficie rivolta verso le sfere (11) e la superficie interna della porzione maschio (4), è rastremata (22) almeno in corrispondenza di ciascuna sfera (il), dimodoché nel muoversi dalla posizione arretrata alla posizione avanzata spinga gradualmente le sfere (il) nelle rispettive sedi (21) per farle sporgere esternamente fino a raggiungere la posizione di bloccaggio.
8. Dispositivo (1) secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni 4-7, in cui 1'elemento elastico (20) è una molla, o un gruppo di molle, interposta/e tra il corpo (2) del dispositivo e 1'elemento di spinta (18), ogni molla (20) essendo precaricata per esercitare costantemente una spinta sull' elemento di spinta (18) diretta verso la sua posizione avanzata.
9. Dispositivo (1) secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni 4 -8, in cui 1'elemento di spinta (18) è funzionalmente accoppiato al dispositivo di potenza (15) per mezzo di un cinematismo eccentrico (17).
10 . Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 9, in cui il dispositivo di potenza (15) è un motore elettrico il cui albero (16) è collegato con una camma eccentrica (17), o con un giunto o un raccordo eccentrici , all'elemento di spinta (18), dove 1'asse (Y) dell'albero (16) del motore elettrico (15) è ortogonale all'asse longitudinale (X) della porzione maschio (4).
11 . Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 10, in cui 1'elemento di spinta (18) comprende almeno una scanalatura (23) in corrispondenza della quale la camma eccentrica (17) si trova in posizione di equilibrio stabile.
12 . Dispositivo (1') secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-7, comprendente inoltre un cursore (25) scorrevole in una rispettiva sede (27) nel corpo (2), tra una posizione prossimale e una posizione distale rispetto alla porzione maschio (4), e in cui 1'elemento elastico (20) è una molla, o un gruppo di molle, interposta/ e tra il cursore (25) e 1'elemento di spinta (18), ogni molla (20) essendo precaricata per esercitare costantemente una spinta sull' elemento di spinta (18) diretta verso la sua posizione avanzata.
13 . Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 12, in cui il cursore (25) è funzionalmente accoppiato al dispositivo di potenza (15) per mezzo di un cinematismo eccentrico (17').
14 . Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 13, in cui il dispositivo di potenza (15) è un motore elettrico il cui albero (16) è collegato con una camma eccentrica (17'), o con un giunto o un raccordo eccentrici, al cursore (25), dove 1'asse (Y) dell'albero (16) del motore elettrico (15) è ortogonale all' asse longitudinale (X) della porzione maschio (4) .
15 . Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 14, in cui il cursore (25) comprende almeno una scanalatura (23') in corrispondenza della quale la camma eccentrica (17') si trova in posizione di equilibrio stabile e il cursore è prossimale alla porzione maschio (4).