ITUB20156099A1

ITUB20156099A1 - Dispositivo di collegamento di un utensile ad un braccio di robot industriale

Info

Publication number: ITUB20156099A1
Application number: ITUB2015A006099A
Authority: IT
Inventors: Elio Strobietto
Original assignee: Robotools S R L
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-06-02
Also published as: EP3184264B1; EP3184264A3; EP3184264A2; JP2017100278A; ES2935591T3; US20170157782A1

Description

"Dispositivo di collegamento di un utensile ad un braccio di robot industriale"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione riguarda un dispositivo di collegamento di un utensile ad un braccio di robot industriale.

Tecnica nota

Come noto nella tecnica, i dispositivi in guestione, cosiddetti anche dispositivi cambio utensile, hanno la duplice funzione di assicurare il fissaggio dell'utensile sul polso del braccio di robot e, dall'altro lato, di realizzare il collegamento delle connessioni elettriche e/o delle connessioni di servizio provenienti dal robot all'utensile.

I dispositivi di cambio utensile noti nella tecnica comprendono, in generale, un corpo anulare montato sul polso del robot, e portante gli organi di fissaggio dell'utensile, che sono generalmente costituiti da una testa sostanzialmente cilindrica che porta una serie di elementi di bloccaggio comandabili tramite mezzi pneumatici in una posizione sporgente rispetto alla superficie esterna della testa. L'utensile è solitamente accoppiato ad un corpo anulare destinato ad essere montato sulla testa cilindrica del dispositivo cambio utensile e ad accoppiarsi con una sua faccia ad una faccia corrispondente del corpo anulare del dispositivo. Inoltre, entro il corpo anulare del dispositivo cambio utensile sono ricavati uno o più fori o cavità per le connessioni elettriche o di servizio del robot, che sono destinati a porsi in una condizione di collegamento con fori o cavità corrispondenti ricavati nel corpo anulare associato all'utensile, anch'essi destinati ai collegamenti dell'utensile.

Nel funzionamento del dispositivo, il corpo anulare dell'utensile viene montato sulla testa cilindrica del dispositivo cambio utensile e viene a questa fissato tramite 1'attivazione degli elementi di bloccaggio sopra indicati. Allo stesso tempo, tramite 1'accoppiamento delle facce contrapposte dei due corpi anulari, dell'utensile e del dispositivo cambio utensile, si stabiliscono le unioni fra i rispettivi collegamenti.

I dispositivi cambio utensile in questione consentono dunque di realizzare un collegamento rapido fra 1'utensile e il braccio di robot, sia dal punto di vista del fissaggio meccanico sia dal punto di vista delle connessioni elettriche e di servizio.

Facendo ora riferimento proprio alle connessioni in questione, sono noti nella tecnica bracci di robot su cui i cavi elettrici, i tubi e/o i condotti costituenti le connessioni per 1'utensile - ed eventualmente anche le connessioni per i motori dello stesso braccio che ne azionano il polso - sono disposti come un unico fascio all'interno del braccio di robot, o per tutta la sua lunghezza o comunque almeno in corrispondenza del polso, ciò in vista di fornire una protezione a tali connessioni come pure allo scopo di eliminare il rischio che queste vadano ad interferire con la movimentazione del robot, ad esempio agganciandosi con altri elementi od organi presenti nell'area di lavoro.

Tuttavia, ad oggi, in tutti i dispositivi cambio utensile noti è possibile collegare le connessioni provenienti dal braccio di robot solo e sempre dal lato esterno, cosicché per tali connessioni si rende necessario un complicato e contorto passaggio dall'interno del polso del robot all'esterno, cosa che fra 1'altro pregiudica in parte i vantaggi derivanti dalla disposizione interna delle connessioni nel polso.

Scopo e sintesi dell'invenzione

In tale contesto, la presente invenzione si propone di realizzare un dispositivo cambio utensile che risulti migliorato rispetto alle soluzioni note indicate.

Tale scopo viene raggiunto tramite un dispositivo presentante le caratteristiche della rivendicazione 1.

Le rivendicazioni formano parte integrante dell'insegnamento tecnico gui somministrato in relazione all'invenzione .

Descrizione dettagliata di alcune forme di attuazione Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 rappresenta una forma di attuazione del dispositivo gui descritto, in una vista in sezione secondo un piano principale del dispositivo;

- la figura 2 rappresenta una condizione di utilizzo del dispositivo gui descritto su un braccio di robot.

la figura 3 rappresenta una seconda forma di attuazione del dispositivo gui descritto, in una vista in sezione secondo un piano principale del dispositivo;

- la figura 4 rappresenta una condizione di utilizzo del dispositivo qui descritto su un braccio di robot;

- la figura 5 rappresenta una parte del dispositivo qui descritto secondo la forma di attuazione delle figure 3 e 4;

- le figure 6A e 6B rappresentano un'ulteriore forma di attuazione del dispositivo qui descritto.

Nella seguente descrizione sono illustrati vari dettagli specifici finalizzati ad una approfondita comprensione delle forme di attuazione. Le forme di attuazione possono essere realizzate senza uno o più dei dettagli specifici, o con altri metodi , componenti o materiali ecc . In altri casi, strutture materiali o operazioni noti non sono mostrati o descritti in dettaglio per evitare di rendere oscuri vari aspetti della forma di attuazione.

I riferimenti qui utilizzati sono soltanto per comodità e non definiscono dunque 1'ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.

II dispositivo cambio utensile qui descritto è stato specificatamente realizzato per 1'impiego in applicazioni in cui gli utensili con cui è destinato ad essere associato il braccio di robot, richiedono un'alimentazione esterna, ad esempio di una tensione elettrica e/o di uno o più fluidi di servizio di vario tipo.

Inoltre, per i motivi che si renderanno evidenti nel seguito, il dispositivo in questione è stato ideato particolarmente per applicazioni in cui il braccio di robot su cui il dispositivo in questione viene montato, presenta il fasciame di cavi elettrici e/o tubi che sono previsti per alimentare 1'utensile, all'interno della struttura del braccio, questo perlomeno in corrispondenza del polso del robot.

In generale, il dispositivo qui descritto, nelle figure indicato complessivamente con il numero di riferimento 10, comprende:

- un corpo anulare 2 destinato ad essere montato sul polso di un braccio di robot, e presentante una prima e una seconda faccia opposte 22, 24, pareti laterali esterne 26 e pareti laterali interne 28;

- un apparato 4 per il fissaggio del corpo anulare ad un corpo di collegamento 6 accoppiato all'utensile.

In modo di per sé noto, 1'apparato di fissaggio comprende una testa 42 sostanzialmente cilindrica che porta in corrispondenza della sua superficie esterna una serie di elementi di bloccaggio 44 comandabili tramite mezzi pneumatici in una posizione sporgente rispetto alla superficie esterna della testa. Com'è visibile in figura 1, nel funzionamento la testa viene inserita all'interno di una cavità corrispondente ricavata nel corpo di collegamento 6 accoppiato all'utensile, e gli elementi di bloccaggio si portano in battuta contro una superficie di riscontro corrispondente, ricavata in tale cavità. In tale condizione 1'utensile risulta quindi rigidamente fissato sul dispositivo 10.

Il corpo anulare 2 comprende una serie di fori 21' che costituiscono passaggi per le connessioni di alimentazione dell'utensile, e che, nel funzionamento, si pongono in una condizione di reciproco collegamento con fori 61' corrispondenti ricavati nel corpo 6 associato all<1>utensile e a loro volta costituenti le connessioni dell'utensile. I fori in questione possono costituire i condotti attraverso cui scorrono i fluidi di servizio dell'utensile oppure possono alloggiare al loro interno veri e propri connettori elettrici - si vedano i connettori C rappresentati in modo schematico in figura 1 - atti a mettere in collegamento i cavi elettrici portati dal robot con i cavi elettrici portati dall'utensile.

Come visibile in figura 3, il corpo anulare 2 può inoltre comprendere uno o più fori 23' per 1<1>alimentazione del fluido di servizio, solitamente aria, atto ad azionare 1'apparato di fissaggio dello stesso dispositivo cambio utensile.

Il dispositivo cambio utensile gui descritto si caratterizza per il fatto che ai suddetti fori 21' e 23, singolarmente o a gruppi , è associata una rispettiva apertura per il collegamento con le connessioni provenienti dal braccio di robot, che si affaccia sulla faccia 22 del corpo anulare, e/o una rispettiva apertura di collegamento che si affaccia su una delle pareti laterali interne 28 di tale corpo. Nella forma di attuazione illustrata nelle figure, il corpo anulare presenta, in particolare, sia aperture 22' ricavate in corrispondenza della faccia 22, che aperture 28' ricavate in corrispondenza delle pareti interne 28, in associazione ai vari fori ricavati in tale corpo.

La caratteristica indicata consente di collegare il fasciame del robot al dispositivo cambio utensile senza necessità di dover accedere a guesto dall'esterno ma potendo invece raggiungerlo in corrispondenza della sua faccia 22 a ridosso del polso del braccio di robot o in corrispondenza delle sue pareti laterali interne 28.

Tale aspetto risulta particolarmente vantaggioso per guelle applicazioni indicate sopra in cui il braccio di robot presenta il fasciame delle connessioni che è contenuto al suo interno, per cui i vari cavi e/o tubi del fasciame possono terminare il loro percorso all'interno del polso, o comunque all'interno del dispositivo cambio utensile, senza dover fuoriuscire all'esterno come invece avviene con i dispositivi cambio utensile della tecnica nota.

In varie forme di attuazione preferite, così come in quella illustrata nella figura 4, il dispositivo comprende una flangia di adattamento 5, destinata ad interporsi fra il polso del robot e il corpo anulare 2 del dispositivo, e da impiegare per quelle applicazioni in cui è previsto il collegamento del fasciame del braccio di robot con le aperture 22' ricavate sulla faccia 22 del corpo anulare 2.

In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata, la flangia in questione presenta due porzioni 52, 54 di diverso diametro, di cui quella a diametro maggiore è destinata ad essere associata al corpo anulare 2, mentre 1'altra è destinata ad essere inserita all'interno del polso cavo del robot. La flangia 5 presenta una serie di condotti o fori 5 , che si affacciano sulla sua faccia di diametro maggiore definita dalla prima porzione 52 e, dal lato opposto, sulla faccia di diametro minore definita dalla seconda porzione 54, e che sono destinati a porre in reciproco collegamento le aperture 22 ricavate sulla faccia 22 del corpo anulare 2, con i cavi e/o tubi del fasciame del braccio di robot. Analogamente ai fori 21', 23' del corpo 2, i condotti o fori in questione possono costituire i condotti attraverso cui scorrono i fluidi di servizio dell'utensile oppure possono alloggiare connettori elettrici atti a mettere in collegamento i cavi elettrici portati dal robot con i cavi elettrici portati dall'utensile .

Come visibile dalle figure, in entrambi gli esempi di applicazione illustrati, il fasciame delle connessioni del braccio di robot risulta posizionato internamente , e sostanzialmente lungo la direzione assiale del braccio, anche in corrispondenza della regione in cui esso si collega al dispositivo 10.

In varie forme di attuazione preferite, così come in quelle illustrate, il corpo 2 presenta comunque, inoltre, in associazione ai vari fori 21', rispettive aperture 26' che si affacciano invece sulle pareti esterne 26, al fine di consentire il collegamento delle connessioni al dispositivo 10 anche dal lato esterno.

In varie forme di attuazione alternative, così come in quella illustrata nelle figure 6A e 6B (in queste figure gli elementi in comune con le forme di attuazione precedentemente illustrate vengono indicati con gli stessi numeri di riferimento), il corpo 2 del dispositivo presenta invece unicamente aperture 26' che si affacciano sulle pareti esterne 26 così come nei dispositivi tradizionali. In questo caso, il dispositivo 10 comprende una flangia di adattamento 500 di tipo del tutto similare alla flangia 5 precedentemente illustrata, la quale si collega direttamente con i cavi e/o i tubi che si trovano all'interno del polso del robot ma è invece configurata per porre in reciproco collegamento con tali cavi e/o tubi le aperture esterne 26' ricavate sul corpo 2. In particolare, la flangia 500 presenta la propria porzione maggiore che si estende per una larghezza maggiore anche del corpo 2 e definisce una sede cilindrica 502 atta a ricevere tale corpo. I condotti interni 500' di tale flangia, che sulla porzione minore della flangia continuano ad affacciarsi sulla rispettiva faccia esterna, come nella flangia 5 precedentemente illustrata, sulla porzione maggiore si affacciano invece sulle pareti cilindriche interne della sede 502.

Anche in tali forme di attuazione alternative, il collegamento del fasciame del robot al dispositivo cambio utensile può avvenire internamente, senza necessità di dover accedere al dispositivo dall'esterno.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno variare , anche in modo significativo, rispetto a guanto gui illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per guesto uscire dall'ambito dell'invenzione, così come è definito dalle rivendicazioni annesse. Ad esempio si noti che le flange di adattamento 5 e 500 sopra illustrate non necessariamente devono presentare due porzioni di diverso diametro come nelle forme di realizzazione illustrate nelle figure 5 e 6A-6B, ma possono al contrario presentare un unico diametro, con la caratteristica che sulla faccia destinata ad essere montata sul polso del braccio di robot i fori e condotti previsti in tale flangia sfociano entro un'area ridotta destinata ad essere impegnata dal polso del robot. Si noti, peraltro, che i corpi e le flange in guestione non necessariamente devono presentare un profilo circolare, ma possono invece anche presentare un profilo poligonale, ad esempio rettangolare; in guesti casi gli insegnamenti sopra riportati inerenti al "diametro" si applicheranno con riferimento ad una o più delle dimensioni trasversali principali di tali corpi e flange.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di collegamento di un utensile ad un braccio di robot , in cui detto utensile presenta connessioni elettriche e/o di servizio con detto braccio di robot, detto dispositivo comprendendo: - un corpo anulare (2) destinato ad essere montato sul polso di un braccio di robot, e presentante una prima e una seconda faccia opposte (22, 24), pareti laterali esterne (26) e pareti laterali interne (28); - un apparato (4) per il fissaggio di detto corpo ad un corpo (6) di collegamento accoppiato a detto utensile; in cui detta seconda faccia di detto corpo (2) è destinata ad essere accoppiata con una faccia di detto corpo di collegamento (6); in cui detto corpo (2) comprende uno o più fori o cavità (21', 23') che costituiscono passaggi o porzioni di dette connessioni, e in cui detti fori o cavità (21', 23') sono destinati ad essere posti in una reciproca condizione di collegamento con fori o cavità corrispondenti (5') ricavati all'interno di detto corpo di collegamento (6); detto dispositivo essendo caratterizzato dal fatto che in detto corpo (2) a detti fori o cavità (21', 23') sono associate almeno una apertura (22') che si affaccia su detta prima faccia (22) e/o almeno un'apertura (28') che si affaccia su almeno una delle pareti laterali interne (28) di detto corpo (2), oppure dal fatto che detto dispositivo comprende una flangia di adattamento (500) destinata ad essere montata sul polso di detto braccio di robot e recante una sede atta a ricevere almeno una parte di detto corpo (2) in modo che detta prima faccia (22) e almeno una parte di dette pareti laterali esterne (26) si ritrovino all'interno di detta sede (502), in cui detta flangia (5) presenta condotti o fori (5' ) che costituiscono passaggi o porzioni di dette connessioni e che sono predisposti per porre in collegamento le connessioni provenienti da detto braccio di robot con detti fori o cavità (21', 23') di detto corpo (2) .
2 . Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui in detto corpo (2) a detti fori o cavità (21' , 23') è associata, inoltre, almeno un' apertura (22' ) che si affaccia su almeno una delle pareti laterali esterne (26) di detto corpo (2).
3. Dispositivo secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni , in cui uno di detti fori (21') e/o la corrispondente apertura alloggiano un connettore elettrico.
4. Dispositivo secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni , in cui uno di detti fori (23') e la corrispondente apertura sono predisposti per 1'alimentazione del fluido di azionamento di detto apparato di fissaggio (5).
5 . Dispositivo secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni , comprendente una flangia di adattamento (5) presentante condotti (5') che costituiscono passaggi o porzioni di dette connessioni e che si affacciano sulle facce opposte di detta flangia , su una prima faccia destinata ad accoppiarsi con detta prima faccia (22) di detto corpo (2), per porsi in collegamento con dette aperture (22' ) ricavate su detta prima faccia (22) di detto corpo (2), e su una seconda faccia opposta destinata ad accoppiarsi col polso di detto braccio di robot, per porsi in collegamento con le connessioni provenienti da detto braccio di robot , su detta seconda faccia detti condotti essendo concentrati su un'area ridotta rispetto a detta prima faccia.
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui detta flangia comprende una prima e una seconda porzione di diverso diametro o dimensione (52, 54), di cui la porzione maggiore definisce detta prima faccia destinata ad essere accoppiata a detto corpo (2), mentre la porzione minore definisce detta seconda faccia ed è destinata ad essere inserita all'interno del polso di detto braccio di robot.
7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detti condotti o fori (500') di detta flangia si affacciano su una prima faccia destinata ad accoppiarsi col polso di detto braccio di robot, per porsi in collegamento con le connessioni provenienti da detto braccio di robot, e, dal lato opposto, su almeno una delle pareti interne di detta sede (502).
8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, in cui detta flangia (500) comprende una prima e una seconda porzione di diverso diametro o dimensione, di cui la porzione minore definisce detta prima faccia ed è destinata ad essere inserita all'interno del polso di detto braccio di robot, mentre la porzione maggiore presenta detta sede (502).