ITTO970349A1 - Polso di robot industriale, e robot comprendente tale polso. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Polso di robot industriale, e robot comprendente tale polso'',
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un polso di robot industriale del tipo noto comprendente:
- un primo elemento di polso, portato da un braccio di robot girevole intorno ad un primo asse rispetto ad una struttura di sopporto di detto braccio,
- un secondo elemento di polso, sopportato da detto primo elemento di polso in modo girevole intorno ad un secondo asse che interseca il primo asse con un'inclinazione rispetto ad esso,
- un terzo elemento di polso sopportato da detto secondo elemento di polso in modo girevole intorno ad un terzo asse che è inclinato rispetto al secondo asse ed.è complanare ai suddetti primo e secondo asse, detto terzo elemento di polso includendo una flangia per l'attacco di un utensile, in cui detto braccio di robot è cavo ed in cui il secondo ed il terzo elemento di polso sono collegati in rotazione con due alberi tubolari disposti concentricamente all'interno del braccio di robot, le estremità di detto braccio e di detti alberi tubolari opposte al polso di robot essendo co negate a rispettivi motori di comando della rotazione dei suddetti tre elementi del polso,
detti elementi di polso e detti alberi tubolari lasciando libero al loro interno uno spazio per il passaggio di lineedi alimentazione elettrica e fluida per l'utensile destinato ad essere fissato al polso di robot.
Un polso di robot del tipo sopra indicato è ad esempio descritto ed illustrato nel brevetto USA n.
4.151.390.
La soluzione nota sopra menzionata risulta particolarmente vantaggiosa in quanto consente la disposizione dei cavi di alimentazione elettrica e fluida dell'utensile completamente all'interno del braccio e del polso del robot. Tuttavia, un inconveniente di tale soluzione risiede nel fatto che essa richiede la predisposizione sul suddetto terzo elemento del polso del robot di una flangia per l'attacco dell'utensile che non può essere di tipo standard, in quanto deve consentire il passaggio delle linee di alimentazione dell'utensile. Nel caso ad esempio in cui l'utensile sia una pinza per saldatura elettrica a punti, tali linee comprendono i cavi per l’alimentazione elettrica di potenza degli elettrodi di saldatura, i cavi elettrici per la trasmissione di segnali in uscita da dispositivi sensori associati alla pinza di saldatura, i tubi di alimentazione di aria compressa all'attuatore della pinza di saldatura (o gli eventuali cavi elettrici nel caso di pinza azionata da motore elettrico) e i cavi di alimentazione di acqua per il raffreddamento degli elettrodi .
Allo scopo di semplificare la soluzione nota sopra descritta, la presente invenzione ha per oggetto un robot del tipo indicato all'inizio, caratterizzato dal fatto che il suddetto terzo elemento di polso presenta una flangia frontale di tipo standard per la connessione dell'utensile ed è provvisto sulla sua superficie periferica di una pluralità di uscite radiali delle suddette linee di alimentazione elettrica e fluida.
In particolare, in corrispondenza della suddetta parete periferica, il terzo elemento di polso è provvisto di una pluralità di raccordi per le connessioni fluide e di connettori elettrici per il collegamento alle varie utilizzazioni sull 'utensile.
Grazie alla suddetta caratteristica, è possibile pertanto predisporre sul polso del robot una flangia di attacco dell'utensile di struttura semplificata e di tipo standard, secondo le norme EN29409-1, senza le complicazioni che sono invece necessarie nel caso della soluzione nota sopra descritta.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:
la figura 1 è una vista laterale in elevazione di un esempio di attuazione del robot secondo 1'invenzione,
la figura 2 è una vista in scala ampliata, parzialmente sezionata, dell'estremità del braccio del robot opposta al polso,
la figura 3 è una vista in scala ampliata ed in sezione del polso del robot,
la figura 4 è una vista secondo la freccia IV della figura 3 del polso del robot, e
la figura 5 è una vista in sezione secondo la linea V-V della figura 3.
Nella figura 1, il numero 1 indica nel suo insieme un robot industriale utilizzante il polso secondo l'invenzione. Tale robot viene qui illustrato puramente a titolo esemplificativo, essendo evidente che il polso secondo l'invenzione può anche essere utilizzato su un robot di tipo diverso.
Nel caso dell'esempio illustrato, il robot 1 presenta una struttura di base 2 che sopporta un montante 3 in modo girevole intorno ad un'asse verticale 4. Il montante 3 sopporta a sua volta un braccio verticale 5 in modo girevole intorno ad un'asse orizzontale 6. L'estremità superiore del braccio verticale 5 sopporta a sua volta in modo girevole intorno ad un'asse orizzontale 7 una struttura 8 portante un braccio 9. Il braccio 9 è sopportato dalla struttura 8 in modo girevole intorno ad un'asse 10 che coincide con l'asse del braccio. L'estremità distale del braccio 10 porta un polso 11 al quale è destinato ad essere fissato un utensile {non visibile nella figura 1), ad esempio una pinza per saldatura elettrica a punti.
Alla base 2 del robot è associato un gruppo motoriduttore 12 per il comando della rotazione del montante 3 intorno all'asse 4. Il montante 3 porta un gruppo motore 13 per il comando della rotazione del braccio verticale 5 intorno all'asse 6, nonché un ulteriore gruppo motore (non visibile nella figura 1) che comanda la rotazione della struttura 8 intorno all’asse 7 tramite una trasmissione a leva 14. La rotazione del braccio 9 intorno all'asse 10 e degli elementi del polso 11 viene comandata mediante ulteriori motori elettrici portati dalla struttura 8, come verrà descritto più in dettaglio nel seguito.
Con riferimento alla figura 2, il braccio 9 del robot, di cui nella figura 2 è visibile solo la parte d'estremità opposta al polso 11, è sopportato mediante cuscinetti a rotolamento 15 (uno solo dei quali è visibile nella figura 2, da una parte tubolare 16 della struttura di sopporto 8).
Con riferimento alla figura 3, l'estremità distale del braccio tubolare 9 del robot sopporta rigidamente un primo elemento di polso 16, che pertanto è in grado di ruotare con il braccio 9 intorno all'asse 10. Il primo elemento di polso 16 sopporta a sua volta un secondo elemento di polso 17 in modo girevole intorno ad un'asse 18 che interseca l'asse 10 in un punto 19, ed è inclinato rispetto ad esso. 11 secondo elemento di polso 17 sopporta a sua volta un terzo elemento di polso 20 in modo girevole intorno ad un'asse 21 che interseca in 22 l'asse 18 ed è inclinato rispetto ad esso, l'asse 21 essendo inoltre contenuto nello stesso piano contenente gli assi 10, 18. Nel caso della forma di attuazione illustrata, l'asse 21 è parallelo all'asse 10. Il terzo elemento di polso 20 è provvisto di una flangia frontale 23, visibile in vista frontale nella figura 4 provvista di mezzi per il fissaggio di un utensile, ad esempio una pinza per saldatura elettrica a punti, di cui nella figura 3 è illustrata una porzione 24.
I tre elementi di polso 16, 17, 20 sono comandati in rotazione intorno ai rispettivi assi 10, 18, 21 da tre gruppi moto-riduttori 25, 26, 27 (vedere figura 2) che sono portati dalla struttura 8 (vedere anche figura 1).
I motoriduttori 25, 26, 27 sono collegati agli elementi di polso 16, 17, 20 da essi comandati tramite rispettive trasmissioni ad ingranaggi. In particolare, sull’albero di uscita del motoriduttore elettrico 25 è calettata una ruota dentata 28 (figura 2) che ingrana con un'ulteriore ruota dentata 29 connessa rigidamente all'estremità prossimale del braccio tubolare 9. Alla sua estremità distale (figura 3) il braccio 9, come già sopra indicato, è connesso rigidamente al primo elemento di polso 16, che ruota pertanto con esso intorno all'asse 10 quando il motoriduttore 25 viene attivato. Il motoriduttore 26 comanda una ruota dentata 30 ingranante a sua volta con una ruota dentata 31 che è connessa rigidamente ad un'estremità di un albero tubolare 32 disposto concentricamente all'interno del braccio tubolare 9. Alla sua estremità opposta (figura 3) l'albero 32 è sopportato in rotazione intorno all'asse 10 dal braccio tubolare 9 tramite un cuscinetto a rotolamento 33 e porta un ingranaggio conico 34 disposto con il suo asse coincidente con l'asse 10. L'ingranaggio conico 34 ingrana con un ulteriore ingranaggio conico 35 disposto con il suo asse coincidente con l'asse 18 e connesso rigidamente al secondo elemento di polso 17. Quest'ultimo è sopportato in rotazione intorno all'asse 18, tramite un cuscinetto a rotolamento 36, da un'appendice tubolare 37 concentrica all'asse 18 del primo elemento di polso 16. Pertanto, quando il motore elettrico 26 viene attivato, esso comanda la rotazione dell'albero tubolare 32 disposto concentricamente all'interno del braccio tubolare 9 tramite la coppia di ingranaggi 30, 31. L'albero tubolare 32 a sua volta trasmette la sua rotazione al secondo elemento di polso 17 tréunite la coppia di ingranaggi conici 34, 35, per cui il secondo elemento di polso 17 ruota rispetto al primo elemento di polso 16 intorno all'asse 18.
Il motoriduttore 27 comanda una ruota dentata 38 ingranante con un'ulteriore ruota dentata 39 che è connessa rigidamente all'estremità prossimale di un ulteriore albero tubolare 40 disposto concentricamente all'interno dell’albero tubolare 32. L'albero tubolare 40 alla sua estremità distale (figura 3) è sopportato in modo girevole intorno all'asse 10 dall'albero tubolare 32 tramite un cuscinetto a rotolamento 41 e porta un ingranaggio conico 42 avente il suo asse coincidente con l'asse 10. L'ingranaggio conico 42 ingrana con un ingranaggio conico 43 avente asse coincidente con l'asse 18 che è sopportato in modo girevole intorno all'asse 18 rispetto all’ingranaggio conico 35, mediante un cuscinetto a rotolamento 44. L'ingranaggio conico 43 è connesso rigidamente ad un ulteriore ingranaggio conico 45 coassiale con essa ma rivolto da parte opposta che ingrana con un ingranaggio conico 46 avente il suo asse coincidente con l'asse 21. L'ingranaggio conico 46 è connesso rigidamente ad un corpo tubolare 47 facente parte del terzo elemento di polso 20, che è sopportato in modo girevole intorno all'asse 21, tramite cuscinetti a rotolamento 48, da un'appendice tubolare del secondo elemento di polso 17 che è coassiale con l'asse 21. Pertanto, quando il motore elettrico 27 viene attivato, esso comanda la rotazione intorno all'asse 10 dell'albero tubolare 40, tramite la coppia di ingranaggi 38, 39. L'albero tubolare 40 a sua volta trasmette tale rotazione al terzo elemento di polso 20, tramite la coppia di ingranaggi conici 42, 43 e la coppia di ingranaggi conici 45, 46. Il terzo elemento di polso 20 viene cosi comandato in rotazione intorno all'asse 21 rispetto al secondo elemento di polso 17. Attivando simultaneamente e/o alternativamente i tre motoriduttori 25, 26, 27 è così possibile pertanto portare la flangia 23 di attacco dell'utensile in un qualsiasi punto dello spazio entro un determinato raggio di azione del polso del robot.
Come già sopra indicato, la configurazione generale sopra descritta del braccio e del polso del robot è già nota. Tuttavia, la disposizione di tre motoriduttori 25, 26, 27 connessi rigidamente alla struttura di sopporto 8 e collegati mediante trasmissione ad ingranaggi del tipo sopra descritto ai tre elementi di polso è invece nuova ed originale.
La caratteristica più rilevante dell'invenzione tuttavia è quella che verrà descritta qui nel seguito. Come è pure già stato chiarito all'inizio della presente descrizione, un vantaggio della disposizione generale sopra descritta risiede nel fatto che viene così definito uno spazio libero all'interno del braccio 9 e degli alberi tubolari 32, 40, nonché all'interno dei tre elementi di polso 16, 17, 20 per il passaggio delle linee di alimentazione elettrica e fluida destinate ad essere collegati all'utensile fissato al polso del robot.
Tali linee possono essere quindi disposte completamente all'interno del braccio 9, con una serie di vantaggi consistenti in un minore ingombro esterno del braccio, in un'assenza di rischio di interferenza dei cavi e dei tubi con le parti fisse intorno alle quali in robot viene spostato e anche con minori problemi dovuti a deformazioni e torsioni cui i cavi e i tubi sono soggetti durante l'esecuzione delle operazioni cui il robot è destinato. Nel caso ad esempio in cui l'utensile 24 sia una pinza per la saldatura elettrica a punti, tali linee comprendono cavi per l’alimentazione elettrica di potenza agli elettrodi di saldatura, cavi elettrici per la trasmissione dei segnali in uscita da sensori associati all'utensile, tubi di alimentazione di aria compressa al dispositivo attuatore della pinza di saldatura (o cavi elettrici nel caso di pinza azionata da motore elettrico) e tubi di alimentazione di acqua per il circuito di raffreddamento degli elettrodi. Nella figura 3, il numero di riferimento 49 indica il fascio dei suddetti cavi che attraversa internamente 1*intero braccio 9 e il polso del robot. Il fascio 49 è serrato mediante due morse 50, 51 situate rispettivamente all'interno dell'albero tubolare 40 e dell'elemento tubolare 47. La figura 5 illustra in sezione la morsa 51, che è identica alla morsa 50, comprendente due ganasce 52 serrate fra loro mediante viti 53 e che stringono elementi anulari concentrici 54 intorno ai vari cavi di alimentazione 55.
Con riferimento alle figure 3, 4, il terzo elemento di polso 20 presenta una parete periferica 56 lungo la quale sono predisposti raccordi o connettori 57 disposti radialmente rispetto all'asse 21 per il collegamento con i servizi utilizzatori sull’utensile fissato alla flangia di attacco 24.
Grazie alla disposizione radiale delle uscite dei cavi di alimentazione 55 sul terzo elemento di polso 20, la flangia di attacco 24 dell'utensile può essere di struttura semplice e in particolare dello stesso tipo standard utilizzato normalmente nei robot con cavi di alimentazione esterni al polso.
Con riferimento in particolare all'esempio di attuazione illustrato nella figura 4, le uscite nelle posizioni contrassegnate con le lettere A, B, C, D sono percorse da acqua destinata al circuito di raffreddamento degli elettrodi della pinza di saldatura. Le uscite nelle posizioni E F e G sono destinate ad essere percorse da aria compressa per l'attuatore della pinza di saldatura. Infine i connettori in posizione H, I, L portano segnali di input o output per dispositivi sensori portati dall'utensile e i tre cavi 55 nella posizione più bassa nella figura 4 sono quelli destinati all'alimentazione elettrica di potenze degli elettrodi che sono collegati tramite il rispettivo connettore 57 ad un cavo esterno 58 (figura 3).
Naturalmente, nell'uso del robot, la flessibilità dei cavi e tubi 55 consente gli spostamenti relativi dei tre elementi del polso.
Dalla descrizione che precede, risulta evidente che il robot secondo l'invenzione consente di semplificare la struttura del polso ed in particolare di utilizzare una flangia di attacco dell'utensile di tipo standard, senza pregiudicare alcuno dei vantaggi della tecnica nota.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.
Claims (3)
- RIVENDICAZIONI 1. Polso di robot industriale comprendente: - un primo elemento di polso (16), portato da un braccio di robot (9) girevole intorno ad un primo asse (10) rispetto ad una struttura di sopporto (8) di detto braccio (9), - un secondo elemento di polso (17), sopportato da detto primo elemento di polso (16) in modo girevole intorno ad un secondo asse (18) che interseca il primo asse (10) con un'inclinazione rispetto ad esso, - un terzo elemento di polso (20) sopportato da detto secondo elemento di polso (17) in modo girevole intorno ad un terzo asse (21) che è inclinato rispetto al secondo asse (18) ed è complanare con detti primo e secondo asse (10, 18), detto terzo elemento di polso (20) includendo una flangia (23) per l'attacco di un utensile, - in cui detto braccio (9) è cavo ed in cui detti secondo e terzo elemento di polso (17, 20) sono collegati in rotazione con due alberi tubolari (32, 40) disposti concentricamente all'interno di detto braccio di robot (9), - le estremità di detto braccio (9) e di detti alberi tubolari (32, 40) opposte al polso del robot essendo collegate a rispettivi motori (25, 26, 27) di comando della rotazione di detto braccio (9) e di detti secondo e terzo elemento di polso (17, 20), - detti elementi di polso (16, 17, 20) e detti alberi tubolari concentrici (32, 40) lasciando libero al loro interno uno spazio per il passaggio di linee (55) di alimentazione elettrica e fluida per l'utensile destinato ad essere fissato al polso di robot, caratterizzato dal fatto che detto terzo elemento di polso (20) presenta una flangia frontale (23) di tipo standard per la connessione dell'utensile e comprende una parete periferica (56) provvista di una pluralità di uscite radiali (57) delle suddette linee di alimentazione (55).
- 2. Polso di robot secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i suddetti motori elettrici di comando (25, 26, 27) sono portati dalla suddetta struttura di sopporto (8) del braccio di robot (9) e sono collegati a detto braccio (9) e a detti alberi concentrici tubolari (32, 40) mediante coppie di ingranaggi ad assi paralleli.
- 3. Robot, caratterizzato dal fatto che comprende un polso secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.
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