ITTO960061A1 - Testa multiassiale perfezionata per robot antropomorfi. - Google Patents

Abstract

E' descritta una testa multiassiale perfezionata comprendente: un albero cavo (1) collegato ad una sua estremità (2) ad un robot antropomorfo, il cui motore consente la rotazione dell'albero cavo (1), ed all'altra sua estremità (3) ad una flangia di sostegno (4); un primo ed un secondo supporto inclinato (7, 10) rispettivamente rotanti intorno ad assi diversi (V e VI) e collegati alla flangia di sostegno (4) tramite tubi (6, 5); ed una coppia di motori (16', 16") per far ruotare rispettivamente il primo ed il secondo supporto inclinato (7, 10) tramite i tubi (6, 5) ed ingranaggi (17; 19, 20). I motori (16', 16") sono collegati all'albero cavo (1) in modo da ruotare solidali intorno al suo asse (IV).

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale avente per titolo:

"Testa multiassiale perfezionata per robot antropomorfi "

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una testa multiassiale perfezionata da applicare in particolare a robot del tipo cosiddetto "antropomorfo", cioè che è in grado di operare in tutte le direzioni di lavorazione possibili.

E' nota nella tecnica una testa multiassiale come quella descritta nel Brevetto italiano n.

1.083.111 . Tale testa è di tipo triassiale per robot di saldatura automatica ed è in grado di orientare un utensile di saldatura (ad esempio una pinza saldatrice a punti) secondo tre gradi di libertà di movimento angolari, in modo da conferire all'utensile tutte le posizioni volute nello spazio, con escursione angolare anche superiore all'angolo giro ed articolazione del polso portautensile di 90* rispetto al braccio del robot. Tale testa ha inoltre l'importante caratteristica di essere cava, il che consente di alloggiare al suo interno i cavi per l'adduzione di corrente all'utensile di saldatura. Benché tale testa sia del tutto soddisfacente per la maggior parte delle applicazioni in saldatura automatica per le quali essa è stata specificamente concepita, si è riscontrata la possibilità di renderne più generale l'impiego, cioè di renderla atta a supportare, orientare e movimentare utensili o dispositivi vari, cosi da trasformare il robot sul quale essa è montata in una macchina più multifunzionale .

A tale scopo,

ha depositato il Brevetto italiano n. 1.199.867, in cui è descritta una testa dotata di più di tre gradi di libertà di movimento angolari, che ha cioè almeno un quarto asse rotante disponibile per l'azionamento dell'utensile portato dalla testa stessa, in modo da generalizzare le funzioni operative del robot. Tale testa consente inoltre di aumentare l'angolo di articolazione del polso portautensile rispetto al braccio del robot ad oltre 90°, ad esempio fino a 120°, in modo da potenziare le possibilità di orientamento dell'utensile rispetto al pezzo da lavorare.

Anche questo secondo tipo di testa multiassiale, tuttavia, non presenta una gamma teoricamente infinita di posizioni di lavorazione, poiché essa viene adoperata su un robot che si può spostare in su ed in giù su una slitta di supporto, il che consente pertanto un movimento limitato alla direzione in cui tale slitta è disposta.

Inoltre, le teste multiassiali precedenti sono collegate ad un trasformatore che fornisce l'energia di saldatura ed è ingombrante e voluminoso; infine, i motori che azionano la testa sono posti fissi sul braccio del robot in posizione opposta rispetto a «quella della testa: per portare il movimento di tali motori alla testa, è necessario predisporre alberi rotanti lunghi quanto il braccio, con problemi costruttivi, di ingombro e di costi.

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di eliminare le suddette limitazioni operative, fornendo una testa multiassiale che possa essere montata su robot di tipo "antropomorfo", cioè in grado di assumere qualsiasi posizione operativa.

Inoltre, la testa multiassiale della presente invenzione ha il trasformatore montato direttamente sulle pinze di saldatura nella parte terminale della testa, ed è dotata di una coppia di motori rotanti posti nelle sue immediate vicinanze e che le trasmettono il moto tramite comuni ingranaggi conici: tutto ciò semplifica la costruzione della testa e ne riduce notevolmente il costo.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell'invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con una testa multiassiale perfezionata per motori antropomorfi come quella descritta nella rivendicazione 1. Realizzazioni preferite della testa multiassiale della presente invenzione sono descritte nelle rivendicazioni da 2 a 5.

La presente invenzione verrà meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, date a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

- la Figura 1 è una vista laterale in sezione parziale di una realizzazione della testa multiassiale secondo la presente invenzione senza riduttori epicicloidali; e

- la Figura 2 è una vista laterale in sezione parziale di un'altra realizzazione della testa multiassiale secondo la presente invenzione dotata di riduttori epicicloidali.

Facendo riferimento alle Figure, la testa multiassiale perfezionata per robot antropomorfi secondo la presente invenzione comprende sostanzialmente un albero cavo 1 collegato, ad una sua estremità flangiata 2, ad un robot antropomorfo (non illustrato), cioè un robot in grado di muoversi in tutte le direzioni operative, ed all'altra sua estremità 3 ad una flangia di sostegno 4. Alla flangia di sostegno 4 sono fissati due ulteriori tratti tubolari, un tubo interno 5 ed un tubo esterno 6 in cui è inserito il tubo interno 5, ove entrambi i tubi 5 e 6 risultano coassiali con l'albero cavo 1. La funzione dei due tubi 5 e 6 è quella di garantire un ingombro in senso longitudinale per il supporto degli ingranaggi di trasmissione del moto che verranno descritti più avanti, nonché quella di trasmettere il moto ai successivi supporti inclinati.. A tale scopo, il tubo esterno 6 è collegato ad un primo supporto inclinato 7 a cui trasmette il moto tramite gli ingranaggi 8.

Mentre l'albero cavo 1 è fatto ruotare quindi, dal robot antropomorfo, intorno al proprio asse (chiamato asse IV, perchè consente un quarto grado di libertà di movimento della testa, oltre a quelli intorno agli assi I, II e III, che sono quelli garantiti dal robot antropomorfo stesso a monte), il primo supporto inclinato 7 ruota intorno al proprio asse, che è chiamato asse V, e che costituisce un altro grado di libertà di movimento per la testa.

Il primo supporto inclinato 7 è collegato all'altra sua estremità ad un tratto tubolare 9, che è cavo, sempre per consentire il passaggio dei cavi elettrici di alimentazione, ed è fatto di solito in plastica; il tratto tubolare 9 a sua volta è collegato ad un secondo supporto inclinato 10. Il secondo supporto inclinato 10 ruota intorno al proprio asse di rotazione, chiamato asse VI, che costituisce il sesto ed ultimo grado di libertà di movimento per la testa. Tale rotazione del secondo supporto inclinato 10 è trasmessa ad esso dal tubo interno 5 tramite gli ingranaggi 11 e 12.

Il secondo supporto inclinato 10 è collegato ad un ulteriore tratto di tubo 13 tramite l'ingranaggio 14, ed il tratto di tubo 13, in modo noto, è collegato, infine, ad una flangia portautensile 15 alla quale si fissano, ad esempio, le pinze di saldatura o altri utensili analoghi (non illustrati).

Per consentire le suddette rotazioni intorno agli assi V e VI, rispettivamente del primo e del secondo supporto inclinato 7, 10, è prevista una coppia di motori 16', 16": il motore 16' fa ruotare il primo supporto inclinato 7 tramite l'ingranaggio 17 collegato all'albero 18 di uscita del motore 16' ed al tubo esterno 6; il motore 16" fa ruotare il secondo supporto inclinato 10 tramite gli ingranaggi 19 e 20 collegati all'albero 21 di uscita del motore 16 " ed al tubo interno 5.

La peculiarità della presente invenzione è che i due motori 16', 16" sono montati sulla flangia di sostegno 4 sulla quale è montato anche l'albero cavo 1: in questo modo, i motori 16', 16" risultano collègati all'albero cavo 1 in modo da ruotare solidali intorno al suo asse IV (a differenza dei precedenti motori che facevano ruotare i supporti 7 e 10 e che erano fissi). Tramite questa costruzione, i due motori 16' e 16" sono montati direttamente a monte dei due supporti inclinati 7 e 10 che devono rispettivamente movimentare, eliminando tutti i mezzi di trasmissione del moto previsti nelle realizzazioni note dai precedenti brevetti: la testa che ne risulta è molto più compatta e molto meno costosa e difficile da produrre .

Per quanto riguarda gli ulteriori dettagli di funzionamento della testa e dei supporti inclinati, si rimanda a quanto descritto nei due Brevetti italiani sopra citati. L'unica particolarità di funzionamento non indicata nei suddetti Brevetti anteriori è che il robot antropomorfo su cui opera la testa multiassiale della presente invenzione deve prevedere una struttura del tronco di sostegno del motore dell'albero cavo 1 e deve prevedere uno spazio all'interno di tale struttura. Lo spazio indicato serve a permettere il movimento dell'albero cavo 1 dalla posizione illustrata nelle Figure ad una posizione sostanzialmente verticale senza i problemi di ingombro dettati dalla presenza dei due motori 16' e 16 ", che vanno pertanto a collocarsi in tale spazio quando l'albero cavo 1 risulta verticale, come è noto agli esperti del ramo.

La testa multiassiale della presente invenzione illustrata in Fig. 1 è adatta per applicazioni in cui la potenza trasmessa al carico è bassa, pur con velocità di rotazione della testa assai elevata; nella maggior parte dei casi, tuttavia, tale potenza deve essere maggiore e deve tener conto delle condizioni variabili del carico (accelerazioni, frenate, ecc.) per consentirne una gestione efficiente. A questo scopo, pertanto, si realizza un altro tipo di testa multiassiale, come quello illustrato in Fig. 2, in cui la testa è dotata di un riduttore 23 di tipo epicicloidale, collegato alla coppia di motori 16', 16": tale riduttore 23 sostituisce i riduttori a vite senza fine comuni nelle teste multiassiali precedenti.

Nella testa multiassiale della presente invenzione, il trasformatore (non illustrato) che fornisce l'energia necessaria per la saldatura viene installato direttamente sulle pinze di saldatura (non illustrate) montate nella parte terminale delle pinze tramite la flangia portautensile 15. Risulta semplificata, quindi, l'applicazione nel suo complesso, dato che il trasformatore utilizzato è di dimensioni minori rispetto al precedente (grazie alle mutate condizioni legislative in materia di saldature), può essere alimentato con conduttori elettrici che passano attraverso la serie di tubi cavi 1, 5, 6, 9, 13 ed i supporti inclinati 7, 10, e può essere applicato con le pinze di saldatura senza problemi e con notevoli semplificazioni costruttive.

La costruzione della testa multiassiale perfezionata alla luce degli insegnamenti dei brevetti sopra citati (in particolare il Brevetto italiano n. 1.199.867) consente di unire alle migliorie sopra citate quella di avere un rapporto di trasmissione 1:1 tra albero cavo 1 e tratto di tubo 13, e questa particolarità costruttiva risulta ottimale nell'ottica del prolungamento della vita utile dei cavi elettrici di alimentazione che passano all'interno della testa, dato che essi non sono soggetti a sforzi di torsione, bensì a soli sforzi di piegatura, che risultano molto meno nocivi per la vita utile dei cavi elettrici stessi.

Per garantire una trasmissione del moto ottimale, la testa multiassiale della presente invenzione è dotata inoltre di una molteplicità di cuscinetti a sezione sottile a 4 contatti (illustrati nelle Figure e uno solo dei quali è contrassegnato dal numero di riferimento 25 per chiarezza di disegno) per trasmettere il movimento ai tubi 5, 6 ed a tutti gli ingranaggi 8, 11, 12, 14, 17, 19 e 20 della testa per la rotazione dei supporti inclinati 7 e 10.

Secondo una realizzazione della testa multiassiale della presente invenzione, inoltre, sia il primo supporto inclinato 7, sia il secondo supporto inclinato 10 sono dotati ciascuno di una cartuccia (26 o 27) contenente grasso che si trova in depressione e serve per la lubrificazione degli ingranaggi 8, 11, 12, 14, 17, 19 e 20. Ovviamente, tali cartucce 26 o 27 possono anche non essere inserite nei rispettivi supporti inclinati 7 o 10.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Testa multiassiale perfezionata per robot antropomorfi comprendente: - un albero cavo (1) collegato ad una sua estremità flangiata (2) ad un robot antropomorfo ed all'altra sua estremità (3) ad una flangia di sostegno (4); - un primo supporto inclinato (7) collegato a detta flangia di sostegno (4) tramite primi mezzi di tubo (6), detto primo supporto inclinato (7) essendo rotante intorno ad un asse (V); e - un secondo supporto inclinato (10) collegato a detta flangia di sostegno (4) tramite secondi mezzi di tubo (5), detto secondo supporto inclinato (10) essendo rotante intorno ad un asse (VI); caratterizzata dal fatto che detto albero cavo (1) viene fatto ruotare intorno al proprio asse (IV) dal motore di detto robot antropomorfo; dal fatto che detto albero cavo (l)f detto primo supporto inclinato (7) e detto secondo supporto inclinato (10) formano un unico percorso interno cavo tra detto robot ed un utensile finale di lavorazione; e dal fatto di essere dotato inoltre di una coppia di motori (16', 16 ") per mettere in rotazione rispettivamente detto primo (7) e detto secondo (10) supporto inclinato tramite detti primi e secondi mezzi di tubo (6; 5) e tramite rispettivi ingranaggi (17; 19, 20), detti motori (16', 16") essendo collegati a detto albero cavo (1) in modo da ruotare solidali intorno al suo asse (IV).
2. 2. Testa multiassiale secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che ciascuno di detta coppia di motori (16', 16") è dotato inoltre di un riduttore epicicloidale (23).
3. 3. Testa multiassiale secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto utensile di lavorazione montato su detta testa è un utensile di saldatura ed è dotato di un trasformatore per l'energia elettrica di saldatura.
4. 4. Testa multiassiale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di essere dotata di cuscinetti (25) a sezione sottile a 4 contatti per trasmettere il movimento da detta coppia di motori (16', 16") a detti supporti inclinati (7, 10).
5. 5. Testa multiassiale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo supporto inclinato (7) e detto secondo supporto inclinato (10) sono inoltre dotati ciascuno di una cartuccia (26, 27) contenente grasso per la lubrificazione di detti ingranaggi (8, 11, 12, 14, 17, 19 e 20).
6. 6. Robot antropomorfo dotato di un utensile con alimentazione interna, caratterizzato dal fatto di comprendere la testa multiassiale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.