ITMI991392A1 - Pezzi di articolazione per modulo di lavoro robottizzato a cinematicaparziale - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale avente per titolo: "Pezzi di articolazione per modulo di lavoro robotizzato a cinematica parziale"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un pezzo di articolazione, in particolare per un dispositivo di trasmissione del movimento in un modulo di lavoro robotizzato a cinematica parallela, solidale con una piattaforma mobile porta-utensile e comprendenti: sei bracci di collegamento ad una piattaforma fissa solidale con la struttura di detto modulo, i bracci di collegamento essendo solidali due a due con uno degli angoli di detta forma mobile tramite detto pezzo di articolazione.

Nelle macchine utensili a cinematica parallela del tipo esapodi comprendenti due piattaforme, una piattaforma fissa collegata alla struttura della macchina ed una piattaforma mobile solidale con. la piattaforma porta-utensile, tali due piattaforme essendo collegate mediante bracci di collegamento, la piattaforma fissa di presenta il più delle vol;e sotto la forma di una piattaforma agli angoli dalla quale i bracci di collegamento

sono articolari due a due. Tale macchina è ad esempio descritta nella Pubblicazione Internazionale PCT/GB92/00613 . I bracci del manipolatore oggetto di tale pubblicazione sono collegati due a due mediante una delle loro estremità alla piattaforma triangolare mobile mediante pezzi di articolazione presentantisi sotto la forma di sfere, la loro altra estremità essendo solidale con uno snodo sferico fisso fissato nella piattaforma fissa, i sei snodi sferici di detta piattaforma essendo disposti in modo da formare un esagono. In tale forma di realizzazione, i tre assi di rotazione dei tre pezzi di articolazione si intersecano in un solo punto nello spazio, ciascuno di questi assi essendo definito mediante l'unione dei due assi che consentono la rotazione dei due bracci di collegamento.

Al fine di ottenere una manovrabilità ancora superiore a quella ottenuta con tali macchine, la presente invenzione propone un pezzo di articolazione i cui assi consentono la rotazione dei due bracci di collegamento in posizioni qualsivoglia nello spazio e che comprende quattro assi di rotazione.

Con tali articolazioni solidali con la piattaforma mobile porta-utensile, è possibile passare da una configurazione dell'articolazione simile a quella della tecnica nota sferica ad una configurazione che consente di raggiungere migliori risultati per quanto riguarda la manovrabilità, la rigidità dell'insieme ed il volume di lavoro. Inoltre, questa realizzazione consente di ottenere un compromesso valido tra tali tre caratteristiche e, in tutti i casi di requisiti specifici, possibile stabilire la configurazione che favorisce una caratteristica rispetto ad un'altra. Inoltre, la forma di costruzione meccanica di un slmile pezzo di articolazione consente, grazie alici sua semplicità, di ottenere una precisione ed una rigidità aumentate.

Per raggiungere tutti questi scopi, il pezzo di articolazione secondo l'invenzione, come-definito nel preambolo, è caratterizzato dal fatto che esso comprende una base solidale con la piattaforma mobile, un corpo fissato a detta base e due elementi di giunzione allungati solidali con detto corpo o bracci di sollevamento, e che la base è strutturata per ruotare rispetto alla piattaforma mobile secondo un asse perpendicolare al piano definito da detta piattaforma, il corpo è strutturato per ruotare rispetto a detta base secondo un asse perpendicolare all'asse di rotazione della base rispetto alla piattaforma, e ciascun elemento di giunzione è strutturato per ruotare rispetto a detto corpo secondo un asse perpendicolare all'asse di rotazione del corpo rispetto alla base, gli assi di rotazione di detti elementi di giunzione rispetto a detto corpo e l'asse di rotazione della base rispetto a detta piattaforma non avendo nessun punto di intersezione fra loro.

Preferibilmente, gli assi di rotazione di detti elementi di giunzione rispetto al corpo sono situati in un medesimo piano e paralleli tra loro, e l'asse di rotazione del corpo rispetto alla base è parallelo a detto piano.

Seconde· una forma di realizzazione preferita, la base comprende una parte parallelepipeda sormontata da una parte semicilindrica, ed un troncone cilindrico solidale con la parte parallelepipeda e formante un perno di incernieramento verticale .

In modo vantaggioso, tale base è solidale con la piattaforma mobile mediante il perno di incernieramento verticale attraversante detta piattaforma .

Pref eribilmente, il corpo ha forma di staffa e comprende una parte superiore parallelepipeda ed una parte inferiore a forma di U capovolta, detta parte inferiore definendo una cavità parallelepipeda formata su due lati mediante due pareti ed aperta sui loro due altri lati.

In questa forma di realizzazione del pezzo di articolazione dell'invenzione, la base è alloggiata in detta cavità del corpo ed è fissata a detto corpo mediante un asse perpendicolare a detto perno di incernieramento verticale e solidale con lo pareti della cavità.

Ciascun elemento di giunzione comprende vantaggiosamente alla sua estremità inferiore due bracci longitudinali allungati paralleli fra loro, e la parte superiore del corpo è alloggiata tra detti bracci, ciascun elemento di giunzione essendo fissato mediante detti bracci a detta parte superiore del corpo mediante un asse perpendicolare all'asse collegante il corpo alla base.

Ciascun bracci di collegamento è vantaggiosamente fissato rigidamente alla estremità superiore di ciascun elemento di giunzione.

Preferibilménte, il perno collegante la base alla piattaforma mobile, l'asse collegante il corpo alla base e gli assi colleganti gli elementi di giunzione al corpo sono montati tramite cuscinetti di rotolamento.

La presente invenzione sarà meglio compresa con riferimento alla descrizione di un esempio di realizzazione preferito e dei disegni acclusi, nei quali:

la figura 1 rappresenta una vista frontale del pezzo di articolazione secondo l'invenzione, la figura 2 rappresenta una vista laterale del pezzo di, articolazione di figura 1,

la figura 3 è una vista in sezione secondo la linea I-I della figura 1,

la figura 4 è una vista in sezione secondo la linea II-II della figura 2,

le figure 5A e 5B rappresentano viste di dettaglio della figura 3, e

le figure 6A e 6B illustrano la posizione dei pezzi di articolazione sulla piattaforma mobile .

Facendo riferimento alle figure da 1 a 5, il pezzo di· articolazione 10 solidale con la piattaforma mobile porta- utensile 11 di un modulo robotizzato, comprende una base 12 fissata in modo girevole a detta piattaforma, un corpo 13 collegato alla base 12 e due elementi di giunzione allungati 14 consententi l'accoppiamento della piattaforma fissa {non rappresentata) alla piattaforma mobile 11 del modulo tramite bracci di collegamento 15.

La base 12 comprende una parte inferiore parallelepipeda 12a sormontata da una parte semicilindr.Lca 12b. Questa base è mantenuta nella piattaforma 11 tramite un troncone cilindrico formante un perno di incernieramento verticale 16 solidale con la superficie inferiore della parte 12a. Detto perno 16 è costituito da tre tronconi, un troncone d'estremità 16a filettato estendentesi sino ad una gola 17, un troncone centrale 16b e, alla sua estremità collegata alla parte 12a, un troncone 16c avente un diametro maggiore del diametro del troncone 16b al fine di definire uno spallamento 18. Per consentire il suo collegamento con la base 12, la piattaforma 11 è dotata di un foro 19 atto a ricevere una boccola di fissaggio 20. Tale boccola comprende, alla estremità inferiore di un troncone cilindrico 20a, una flangia o collarino 20b. Il troncone IOa presenta un'altezza uguale allo spessore della piattaforma 11 per venirsi ad alloggiare nel foro 19 quando il collarino ,20b è attestato contro la superficie inferiore di detta piattaforma. Inoltre, detto troncone 20a è otturato alla sua estremità superiore formando u:.i bordo anulare interno 22 per definire un alloggiamento 23 per due cuscinetti a sfere 24 a contatto obliquo montati in opposizione e a "0" consententi alla base 2 di poter ruotare secondo un asse verticale rispetto alla piattaforma 11 mediante un montaggio rigido e compatto. Un foro cilindrico 25, il cui diametro è uguale al diametro del troncone 16c del perno di incernieramento 16, è definito nei fondi di tale alloggiamento. Al momento del montaggio della base nella piattaforma, il troncone 16c viene a inserirsi nel foro 25 ed i cuscinetti di rotolamento 24 pervengono in appoggio, da un lato contro lo spallamento 18 del perno di incernieramento 16 e, dall'altro lato, contro il bordo anulare 22, le superfici di contatto dello spallamento e del bordo essendo situate nel medesimo piano orizzontale. La boccola 20 è solidale con la piattaforma 11 mediante il collarino 20b tramite viti di fissaggio 21. I cuscinetti a sfere 24 sono mantenuti nell'alloggiamento 23 tramite una piastrina 26 a forma di rondella cilindrica dotata di una nervatura inferiore 27 prevista per venirsi ad attestare contro la parete esterna dei cuscinetti a sfere di rotolamento 24. Questa piastrina è fissata sulla boccola 20 mediante viti 28. Una traversa 29 alloggiata tra la piastrina 26 e l'asse 16 viene a poggiare sul bordo interno dei cuscinetti di rotolamento o a sfere 24. Per garantire il bloccaggio di tale traversa 29, un dado 30 solidale con un anello di bloccaggio 31 è avvitato sulla estremità filettata 16a dell'asse 16, l'anello 31 venendosi ad alloggiare nella gola 17.

Il complesso formato dalle parti 12a e 12b è aperto ε-.u una delle sue facce laterali e definisce un alloggiamento cilindrico 32. Inoltre, la parete opposta a questa apertura è dotata di un foro passante 33.

Il colpo 13 si presenta sotto la forma di una staffa comprendente una parte superiore 13a parallelepipeda ristretta ed una parte inferiore 13b la cui sezione trasversale verticale è formata a U capovolta e definisce una cavità parallelepipeda 34 aperta su due lati e delimitata sui suoi due altri lati da due pareti 35 e 36 formanti i rami della U. Le due pareti 35 e 36 sono dotate di un foro orizzontale 37, rispettivamente 38, questi due fori essendo definiti nel prolungamento l'uno dall'altro ed il diametro del foro 37 essendo superiore al diametro del foro 38. La parte 13a di lunghezza uguale alla parte 13b è posizionata a metà della faccia superiore orizzontale della parte 13b. Essa è dotata, nel senso del suo spessore, di due fori orizzontali passanti 39 paralleli fra loro e del medesimo diametro, gli assi di questi fori essendo perpendicolari all'asse definito dai fori 37 e 38 della parte 13b del corpo 13.

La base212 è collegata girevolmente al corpo 13 mediante un asse orizzontale 40 comprendente un troncone d'estremità 40a filettato estendentesi sino ad una gola 41, un troncone centrale 40b ed un altro troncone d'estremità 40c avente un diametro maggiore del diametro del troncone 40b per definire uno spallamento 42.

Il corpo 13 viene a ricoprire la base 12 tramite la cavità 24 ed è solidale con tale base mediante l'asse 40. Per collegare questi due elementi, l'asse viene introdotto mediante la sua estremità 40a rispettivamente nel foro 37 del corpo, nel foro 33 della base e nel foro 38 del corpo sino a che la gola 41 non sia a livello con la faccia d'uscita di tale foro. In questo modo, il troncone 40c viene ad alloggiarsi rispettivamente nei fori 37 del corpo 33 della base, la lunghezza di tale troncone essendo tale da far sì che lo spallamento 42 sia situato nel piano della faccia interna posteriore dell'alloggiamento 32. Quando esso attraversa l'alloggiamento 32, l'asse è solidale con due cuscinetti a sfere circolari 44 a contatto obliquo montati in opposizione in detto alloggiamento ed in appoggio contro lo spallamento 42. Questi cuscinetti sono mantenuti nell'alloggiamento 32 mediante una piastrina di chiusura 45 dotata di una nerbatura interna 46 prevista per venirsi ad attestare contro la parete esterna dei cuscinetti 44. Questa piastrina è fissata sulle parti 12a e 12b della base mediante tre viti 47. Una traversa 48 alloggiata tra la piastrina 45 e l'asse 40 viene, da un lato, a poggiare sul bordo interno dei cuscinetti 44 e, dall'altro lato, sulla faccia interna della parete 36 del corpo 13. Per garantire il bloccaggio dell'asse, un dado 49 solidale con un anello c'arresto 50 è avvitato sulla estremità filettata 40a dell'asse 40, l'anello 50 venendosi ad alloggiare nella gola 41. Mediante questa costruzione, il corpo 13 può ruotare rispetto alla base secondo un asse orizzontale perpendicolare all'asse di.rotazione della base 12 rispetto alla piattaforme 11.

I due elementi di giunzione allungati 14 consententi l'accoppiamento della piattaforma fissa alle, piattaforma mobile 11 del modulo attraverso bracci di collegamento 15, sono solidali con ii corpo 13 e ruotanti rispetto a tale corpo. A tal fine, ciascun elemento 14 è costituito da un blocco di base 51 parallelepipedo dotato di due bracci longitudinali rettilinei 52 e 53 paralleli fra loro. Il braccio 52 è integrato a detto blocco ed è definito a partire dalla sua faccia infériore. Inoltre, uno smanco 54 definito alla base della sua parete posteriore consente 1 'alloggiamento della parte superiore del braccio 53 che è di per sè stesso mobile, la profondità di tale smanco essendo uguale allo spessore di detto braccio. Il braccio 53 è posizionato e fissato al blocco 51 rispettivamente mediante una coppiglia 55 ed una vite 56. Ciascun braccio 52, rispettivamente 53, è inoltre dotato alla sua estremità inferiore di un foro orizzontale passante 57, rispettivamente 58, del medesimo diametro, questi fori essendo nel prolungamento l'uno dell'altro quando il braccio 53 è fissato al blocco 51. La distanza tra i due bracci è definita in modo da fai:sì che la parte 13a del corpo 13 possa venirsi a frapporre tra detti bracci. Il collegamento tra questi tre elementi è realizzato mediante un asse orizzontale 60. Questo asse comprende un troncone d'estremità 60a filettato estendentesi sino ad una gola 61, un primo troncone intermedio 50b del medesimo diametro di quello del troncone 6Da, un troncone centrale 6Oc di un diametro superiore al troncone 60b, un secondo troncone intermedio 6Od di un diametro superiore a quello del troncone 60c al fine di definire uno spallamento 62, ed un altro troncone d'estremità 60e avente un diametro uguale al diametro dei tronconi 60a e 60b.

Per far sì che ciascun elemento di giunzione 14 possa ruotare rispetto al corpo 13, l'asse 60 è introdotto rispettivamente nel foro 57 del braccio 52, nel foro 39 del corpo 13, quindi nel foro 58 del braccio 53. Come per il montaggio degli assi 16 e 40 esso coopera con due cuscinetti a sfere 64 a contatto obliquo, alloggiati nel foro 39 e che vengono a poggiare sullo spallamento 62 di detto asse. Un dado 65 è solidale con un anello d'arresto 66 è avvitato sull'estremità filettata 60a di questo asse 60, per garantire il suo bloccaggio, l'anello 66 venendosi ad alloggiare nella gola 61. Così, ciascun elemento 14 può ruotare attorno ad un asse orizzontale perpendicolare all'asse di rotazione del corpo 13 rispetto alla base 12, gli assi di rotazione degli elementi 14 non avendo nessun punto di intersezione con l'asse di rotazione della base 12 rispetto alla piattaforma Ile con l'asse di rotazione del corpo 13 rispetto, alla base 12. La distanza tra i due assi di rotazione degli elementi 14 e la distanza tra questi assi e l'asse di rotazione della base 12 sono determinante dalle relazioni tra la manovrabilità, la rigidità e l'insieme del volume di lavoro.

I bracci di collegamento 15 sono fissati in ciascuno degli elementi di giunzione 14 mediante due coppiglie 67 mantenenti l'estremità 68 di detti bracci quando essi sono inseriti in un foro acciecato verticale 69 previsto a tal fine nella parte superiore del blocco 51.

Com'è rappresentato dalle figure 6A e 6B, la piattaforma mobile 11 che, nell'esempio descritto è di forma triangolare, è dotata, in corrispondenza di ciascuno dei suoi angoli 70, che sono arrotondati per corrispondere al diametro della boccola di fissaggio 20, di un pezzo di articolazione 10 al fine di ottenere una giunzione a sei bracci di collegamento tra le due piattaforme.

Mediente tale costruzione del pezzo di articolazione 10, ciascun elemento di movimento, vale a dire ciascun braccio di collegamento 15, può essere posizionato in una posizione qualsivoglia grazie a tale pezzo che consente una giunzione a tre punti spaziali e a quattro assi di rotazione.

La presente invenzione non è limitata alle forme di realizzazione descritte ma può subire differenti modifiche che risulteranno evidenti al tecnico del ramo.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pezzo di articolazione, in particolare per un dispositivo di trasmissione del movimento in un modulo di lavoro robotizzato a cinematica parallela, solidale con una piattaforma mobile porta- utensile e comprendente sei bracci di collegamento ad una piattaforma fissa solidale con la struttura di detto modulo, i bracci di collegamento essendo solidali due-a-due a uno degli angoli,di piattaforma mobile tramite detto pezzo di articolazione, caratterizzatodalfattoche esso comprende una base (12), solidale con la piattaforma mobile (11), un corpo (13) fissato a detta base e due elementi di giunzione (14) allungati solidali con detto corpo e bracci di collegamento (15), e che la base è strutturata per ruotare rispetto alla piattaforma mobile (11) secondo un asse perpendicolare al piano definito da detta piattaforma, il corpo (13) è strutturato per ruotare rispetto a detta base (12) secondo un asse perpendicolar 2 all'di rotazione di detta base rispetto alla piattaforma e ciascun elemento di giunzione (14) è strutturato per ruotare rispetto a detto corpo (13) secondo un asse perpendicolare all'asse di rotazione del corpo rispetto alla base, gli assi di rotazione di detti elementi di giunzione rispetto a detto corpo e l'asse di rotazione della base rispetto a detta piattaforma non avendo nessun punto di intersezione fra loro.
2. 2. Pezzo di articolazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli assi di rotazione di detti elementi di giunzione (14) rispetto al corpo (13) sono situati in un medesimo piano e sono paralleli fra loro.
3. 3. Pezzo di articolazione secondo la rivendicazione 2 , caratterizzato dal fatto che l'asse di rotazione del corpo (13) rispetto alla base (12) è parallelo al piano definito dagli assi di rotazione dei due elementi di giunzione (14) rispetto a detto corpo.
4. 4. Pezzo di articolazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dalfatto che la base (12) comprende una parte parallelepipeda (12a) sormontata da una parte semicilindrica (12b) ed un troncone cilindrico solidale con la parte (12a) formante un perno di incernieramento verticale (16).
5. 5. Pezzo di articolazione secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dalfatto che la base (12) è solidale con la piattaforma mobile (11) mediante il perno di incernieramento verticale (16) attraversante dette piattaforma.
6. 6. Pezzo di articolazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzatodalfattoche il corpo (13) è a forma di staffa e comprende una parte superiore (13a) parallelepipeda ed una parte inferiore (13b) a forma di U capovolta, detta parte inferiore definendo una cavità parallelepipeda (34) chiusa su due lati da due pareti (35, 36) e aperta sugli altri due lati.
7. 7. Pezzo di articolazione secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dalfatto che la base (12) è alloggiata in detta cavità (34) ed è fissata a detto corpo (13) mediante un asse (40) perpendicolare a detto perno di incernieramento verticale (16) e solidale con le pareti (35, 36) della cavità (34).
8. 8. Pezzo di articolazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzatodaifattoehe ciascun elemento di giunzione (14) comprende alla sua estremità inferiore due bracci longitudinali (52, 53) paralleli fra loro.
9. 9. Pezzo di articolazione secondo le rivendicazioni 6 e 8, caratterizzato dalfatto che la parte superiore (13a) del corpo (13) è alloggiata tra i bracci (52, 53), e che ciascun elemento di giunzione (14; è fissato mediante detti bracci a detta parta (13a) tramite un asse (60) perpendicolare all’asse (40).
10. 10. Pezzo di articolazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzatodalfatto che ciascun braccio di collegamento (15) è fissato rigidamente alla estremità superiore di ciascun elemento di giunzione (14).
11. 11. Pezzo di articolazione secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzatodalfattoche il perno di incernieramento (16), l'asse (40), e gli assi (60) sono montati mediante cuscinetti di rotolamento (14), (44) e