IT201700019521A1 - Manipolatore prensile per forme di calzatura - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un manipolatore prensile per forme di calzatura e/o parti di calzatura in accordo con il preambolo della rivendicazione 1.

Per semplicità di esposizione, la presente descrizione è fatta in modo non limitativo con particolare riferimento ad una forma di calzatura utilizzata durante la fabbricazione delle calzature.

Come noto, la fabbricazione delle calzature comprende varie operazioni quali, ad esempio: il premontaggio della tomaia sulla forma, il montaggio della punta, il montaggio della boetta, il montaggio dei fianchi, la ribattitura, la cardatura e l'applicazione del collante, l'applicazione del sottopiede, l'applicazione della suola e/o la cucitura.

Un tempo tali operazioni venivano effettuate manualmente ma, da anni sono disponibili macchine dedicate per effettuare le singole lavorazioni, al fine di garantire sia una qualità costante delle lavorazioni effettuate che un'alta produttività.

Tali macchine, per quanto automatiche, necessitano comunque che la forma di calzatura venga posizionata in corrispondenza di una postazione di lavoro, operazione che richiede necessariamente la presenza di un addetto per caricare e scaricare le forme dalle varie macchine, nonché mezzi di trasporto per gestire il trasporto delle calzature semilavorate fra le varie macchine, non essendo disponibile un'unica macchina in grado di effettuare tutte le lavorazioni richieste.

Oltretutto, si evidenzia come le macchine esistenti sono state progettate per effettuare molte delle suddette operazioni (ad esempio il montaggio dei fianchi e della boetta o la cardatura e l'incollatura prima dell'applicazione del sottopiede) con la forma di calzatura posizionata in modo da avere la suola della forma rivolta verso l'alto.

Ciò in parte è dovuto al fatto che, ad esempio, il collante è bene che venga erogato dall'alto verso il basso al fine di evitare fastidiose colature. Peraltro, la suddetta posizione capovolta della forma di calzatura (vale a dire con la suola rivolta verso l'alto) costituisce una scelta obbligata per consentire all'operatore di controllare il corretto svolgimento delle lavorazioni richieste e, eventualmente, per consentirgli di intervenire manualmente per portare a termine particolari lavorazioni.

In considerazione di quanto sopra esposto, è evidente come nel settore della fabbricazione di calzature siano state sviluppate macchine automatiche molto perfezionate che, pur essendo in grado di svolgere in piena autonomia le varie operazioni, richiedendo ancora l'intervento di un addetto per movimentare la forma fra le varie stazioni di lavoro.

Oggigiorno è dunque fortemente sentita l'esigenza di poter movimentare in modo automatico fra le varie macchine le forme di calzatura, la tomaia e le restanti parti necessarie a produrre una calzatura.

Al fine di soddisfare questa esigenza è stato proposto l'impiego di manipolatori dotati di pinze in grado di afferrare le forme di calzatura in corrispondenza di una specifica appendice di presa aggettante dalla porzione della forma di calzatura corrispondente al collo. Tali pinze, infatti, sono idonee solo ad afferrare solo oggetti avente una forma costante e predefinita, non essendo dunque in grado di afferrare una forma di calzatura di tipo tradizionale, avente dimensioni e forma esterna variabili a seconda del modello, se sprovvista della suddetta appendice di presa.

Tale limite ha determinato uno scarso successo di questo tipo di soluzione, dal momento che l'utilizzo dei suddetti manipolatori dotati di pinze richiede necessariamente di dover sostituire tutte le forme di calzature tradizionali già in uso con nuove forme di calzature appositamente realizzate e dotate della suddetta appendice di presa.

Oltretutto, occorre evidenziare che la manipolazione delle forme di calzature afferrandole in corrispondenza della suddetta appendice di presa aggettante dalla porzione che individua il collo della forma di calzatura impedisce di poter di utilizzare tali forme di calzatura con le macchine automatiche esistenti, dal momento che queste ultime richiedono che la forma di calzatura venga manipolata e posizionata con la soletta rivolta verso l'alto. È evidente che questa condizione può essere soddisfatta solo riuscendo a gestire la presa della forma di calzatura in corrispondenza dei suoi fianchi, che, come detto presentano un profilo bombato o concavo in modo variabile a seconda del modello di calzatura da realizzare.

Il problema alla base della presente invenzione è quello di escogitare un manipolatore prensile il quale:

- presenti caratteristiche strutturali e funzionali tali da soddisfare la suddetta esigenza di poter essere utilizzato per afferrare e movimentare forme di calzatura convenzionali in corrispondenza dei loro fianchi e/o per afferrare e movimentare parti di calzatura e

- sia in grado di ovviare nel contempo agli inconvenienti di cui si è detto con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema è risolto da un manipolatore prensile adattativo in accordo con la rivendicazione 1.

Secondo un ulteriore aspetto, il suddetto problema è risolto da un robot comprendente un braccio articolato in accordo con la rivendicazione 14.

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi del manipolatore prensile adattativo secondo la presente invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di un suo esempio preferito di realizzazione, data a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui:

- la figura 1 rappresenta una vista prospettica di un manipolatore prensile adattativo secondo l'invenzione, in configurazione aperta, portato all'estremità libera del braccio di un robot;

- la figura 2 rappresenta una vista piana laterale del manipolatore di figura 1;

- la figura 3 rappresenta una vista piana frontale del manipolatore di figura 1;

- le figure 4a e 4b rappresentano due differenti viste prospettiche del manipolatore di presa di figura 1 in configurazione chiusa di presa;

- la figura 5 rappresenta una vista piana laterale del manipolatore delle figure 4a e 4b;

- la figura 6 rappresenta una vista piana frontale del manipolatore delle figure 4a e 4b;

- la figura 7 rappresenta una vista prospettica di un dito di presa del manipolatore secondo l'invenzione e

- le figure 8, 9 e 10 rappresentano viste prospettiche del manipolatore secondo l'invenzione mentre afferra una forma di calzatura o una suola di calzatura.

Con riferimento alle annesse figure, con 1 è globalmente indicato un manipolatore di presa adattativo secondo l'invenzione, il quale è idoneo ad afferrare una forma di calzatura 4 (cfr. figura 8) di tipo convenzionale o altra parte di calzatura, quale ad esempio una suola di calzatura 13, come illustrato nelle figure 9 e 10.

Il manipolatore prensile adattativo 1 comprende un corpo 2 destinato ad essere operativamente connesso ed azionato da un braccio robotizzato 14 di un robot.

Preferibilmente, il manipolatore prensile 1 è collegato all'estremità libera del braccio 14 mediante interposizione di un sensore di forza 12 in grado di determinare le forze agenti e/o esercitate da detto manipolatore prensile 1.

In accordo con la forma di realizzazione illustrata, il corpo 2 presenta una forma sostanzialmente parallelepipedica a base rettangolare estesa in una direzione longitudinale, così da presentare due contrapposti lati longitudinali lunghi e due lati trasversali più corti.

Ovviamente, la forma del corpo del manipolatore prensile secondo l'invenzione può anche differire dalla forma a base rettangolare illustrata a titolo esemplificativo.

II suddetto corpo 2 del manipolatore prensile 1 comprende un primo lato 3 avente superficie esterna la quale, quando il manipolatore è in presa con una forma di calzatura 4 o altro oggetto 13 risulta essere affacciata, vale a dire rivolta, verso tale forma di calzatura 4 o altro oggetto 13.

Il manipolatore prensile 1 comprende altresì:

- mezzi di presa associati al suddetto corpo 2 per afferrare selettivamente una porzione di una forma di calzatura 4 o altro oggetto 13 e

- mezzi di azionamento per azionare in chiusura ed apertura i suddetti mezzi di presa.

Vantaggiosamente:

- i suddetti mezzi di presa comprendono almeno una coppia di dita di presa 5 antagoniste;

- dette dita di presa 5 aggettano dal corpo 2 in modo da sopravanzare con una estremità distale 6 la suddetta superficie esterna del primo lato 3 del corpo 2;

- ciascun dito di presa 5 si estende lungo un asse n-n da un'estremità prossimale 7 a detto corpo 2 fino a detta estremità distale 6;

- ciascun dito di presa 5 è articolato per passare da una configurazione aperta (cfr. figure 1, 2 e 3), nella quale le contrapposte dita di presa 5 antagoniste di ciascuna coppia di dita di presa 5 sono distanziate fra loro, ad una configurazione chiusa (cfr. figure 4a, 4b, 5, 6, 8, 9, 10) nella quale le suddette estremità distali 6 delle contrapposte dita di presa 5 antagoniste di ciascuna coppia di dita di presa 5 arrivano ad essere:

più prossime alla suddetta superficie esterna di detto primo lato 3 di detto corpo 2 e

<•>più prossime fra loro o in contatto fra loro rispetto alla posizione assunta dalle stesse dita di presa 5 quando il manipolatore di presa 1 è nella suddetta configurazione aperta.

Preferibilmente, nel passare dalla configurazione aperta verso la suddetta configurazione chiusa le contrapposte dita di presa antagoniste di ciascuna coppia di dita di presa 5 assumono una conformazione più arcuata con concavità rivolta verso il dito di presa 5 antagonista di ciascuna coppia di dita di presa 5, come si evince, ad esempio, dalla figura 6.

Preferibilmente, le dita di presa 5 adattative sono articolate rispetto ad assi di articolazione Y-Y estesi parallelamente ad una direzione:

- perpendicolare all'asse n-n di ciascun dito di presa 5 e

- perpendicolare al piano ideale passante per due dita di presa antagoniste di una stessa coppia di dita di presa 5.

Più preferibilmente, ciascun dito di presa 5 comprende una pluralità di settori 8a,8b,8c estesi in collegamento articolato testa-coda fra loro a partire dalla suddetta estremità prossimale 7 fino alla suddetta estremità distale 6.

In ciascun dito di presa 5 è individuabile un lato interno, che risulta essere affacciato/rivolto verso la suddetta superficie esterna del primo lato 3 del corpo 2, ed un opposto lato esterno.

In accordo con la forma di realizzazione illustrata (ad esempio cfr. figure 6 e 7):

- ciascun dito di presa 5 comprende un settore di estremità 8a che individua detta estremità distale 6;

- il lato interno di ciascun dito di presa 5 comprende una prima pluralità di detti settori 8b estesi assialmente in collegamento articolato testacoda fra loro da detto settore di estremità 8a fino ad individuare una porzione interna 7a dell'estremità prossimale 7;

- il lato esterno di ciascun dito di presa 5 è individuato da una seconda pluralità di detti settori 8c estesi assialmente in collegamento articolato testa-coda fra loro da una porzione esterna di detto settore di estremità 8a fino ad individuare una porzione esterna 7b di detta estremità prossimale 7;

- la porzione interna 7a dell'estremità prossimale 7 di ciascun dito di presa 5 è collegata a cerniera ad un rispettivo punto 15 di detto corpo 2, in modo da poter ruotare attorno ad un rispettivo asse di articolazione Y-Y parallelo all'asse longitudinale del corpo 2;

- la porzione esterna 7b dell'estremità prossimale 7 di ciascun dito di presa 5 è azionata in rotazione dai suddetti mezzi di azionamento.

Preferibilmente, i mezzi di azionamento del manipolatore prensile 1 comprendono per ciascun dito di presa 5 un rispettivo motore elettrico avente un albero di rotazione 9 collegato mediante una rispettiva leva/manovella 10 alla porzione esterna di detta estremità prossimale 7 di ciascun dito di presa 5.

In alternativa, è possibile prevedere la presenza di un solo motore per movimentare più di un dita di presa 5 o per movimentare tutte le dita di presa del manipolatore prensile 1. In questa ipotesi, nella trasmissione meccanica prevista per trasferire il moto dal motore alle dita di presa 5 è bene prevedere per ciascun dito di presa la presenza di mezzi limitatori della forza(coppia di serraggio massima trasmessa, quali ad esempio limitatori di coppia, frizioni e simili.

Preferibilmente, in ciascun dito di presa 5 del manipolatore prensile 1, i corrispondenti punti di articolazione della suddetta prima pluralità di settori 8b e della suddetta seconda pluralità di detti settori 8c sono collegati in modo articolato fra loro da rispettive bielle 11.

Le suddette bielle 11 e i suddetti settori 8 individuano quadrilateri articolati nella struttura di ciascun dito di presa 5.

Preferibilmente, in ciascun dito di presa 5 il rispettivo lato articolato esterno risulta essere convergente rispetto al lato articolato interno procedendo dalla estremità prossimale 7 verso l'estremità distale 6.

Preferibilmente, il manipolatore prensile 1 comprende materiale resiliente e/o mezzi elastici 16 posizionati fra la suddetta prima pluralità di settori 8b del lato interno e la suddetta seconda pluralità di settori 8c del lato esterno di ciascun dito di presa 5.

Preferibilmente, ciascun dito di presa 5 del manipolatore prensile 1 comprende lungo il proprio asse n-n almeno due punti di articolazione, preferibilmente comprende almeno tre punti di articolazione.

Come risulta dalle figure, l'asse n-n di ciascun dito di presa 5 del manipolatore prensile 1 assume una conformazione sostanzialmente rettilinea quando il manipolatore è in configurazione aperta (cfr. figura 3), mentre è conformato secondo una linea spezzata quando il manipolatore 1 è in configurazione chiusa (cfr. figura 6).

Preferibilmente, il manipolatore prensile 1 comprende due coppie di dita di presa 5 antagoniste sfalsate fra loro.

In accordo con la forma di realizzazione illustrata, le due coppie di dita di presa 5 antagoniste sono sfalsate fra loro nella direzione longitudinale X-X, vale dire lungo i lati lunghi del corpo 2.

La doppia coppia di dita di presa 5 antagoniste consente di assicurare al manipolatore prensile secondo l'invenzione di afferrare la forma di calzatura 4, o altro oggetto 13, in due punti distanziati fra loro, così da assicurare una presa sicura e stabile.

Preferibilmente, ciascun dito di presa 5 comprende in corrispondenza di detta estremità distale 6 una porzione prensile rivestita di, o realizzata con, materiale ad alto coefficiente di attrito, quale ad esempio gomma, materiale polimerico e simili.

Preferibilmente, ciascun dito di presa 5 comprende una porzione prensile con una superficie irruvidita in corrispondenza di detta estremità distale 6.

Preferibilmente, il manipolatore prensile 1 comprende per ciascun dito di presa 5 rispettivi mezzi sensori per determinare direttamente o mediante misura indiretta la forza di chiusura esercitata da ciascun dito di presa 5.

Come si può apprezzare da quanto descritto, il manipolatore prensile secondo la presente invenzione consente di soddisfare la suddetta esigenza e di ovviare nel contempo agli inconvenienti di cui si è riferito nella parte introduttiva della presente descrizione con riferimento alla tecnica nota. Infatti, la struttura del suddetto manipolatore consente allo stesso di poter afferrare oggetti quale una forma di calzatura di tipo convenzionale, vale a dire una forma di calzatura del tipo di quelle comunemente movimentate manualmente da un operatore nei consueti procedimenti di produzione delle calzature.

Al riguardo, giova evidenziare che le forme di calzatura presentano forme e dimensioni differenti fra loro a seconda della misura e della specifica conformazione della scarpa da realizzare. Oltretutto, tali forme di calzatura presentano forme piuttosto arrotondate ed arcuate che non si prestano ad essere afferrate da una pinza a rebbi diritti in grado di compiere solo un normale movimento in apertura e chiusura. Differentemente, il manipolatore di presa secondo l'invenzione risulta essere di tipo adattativo, essendo lo stesso in grado di adattarsi e di conformarsi alla conformazione della forma di calzatura da prelevare, adattandosi dunque alla rotondità, alle bombature o alle concavità assicurando una presa salda ed efficace.

Ciò è conseguito grazie al fatto che le dita di presa antagoniste di ciascuna coppia di dita di presa si trovano a cooperare fra loro stringendosi, anche in modo differente da dito di presa a dito di presa, sulla forma di calzatura da afferrare. Come detto, le dita di presa, nel passare dalla configurazione aperta alla configurazione chiusa assumono un posizionamento più prossimo al corpo del manipolatore stesso, preferibilmente assumendo un andamento più arcuato, che consente di effettuare una vera e propria presa della forma di calzatura adattandosi alla conformazione di quest'ultima.

Preferibilmente, il suddetto effetto di presa adattativo è favorito dal fatto che le dita di presa sono articolate, comprendendo ad esempio la suddetta pluralità di settori estesi in collegamento articolato testa-coda fra loro.

Un altro vantaggio del manipolatore prensile secondo la presente invenzione risiede nella possibilità di poter determinare, in modo diretto o indiretto, e regolare per ciascun dito di presa non solo la conformazione da assumere ma anche la massima forza premente da esercitare contro l'oggetto da afferrare e prelevare, consentendo così di aumentare la capacità adattativa del manipolatore di presa alla specifica conformazione della forma di calzatura da prelevare.

Un ancora ulteriore vantaggio del manipolatore prensile risiede nella possibilità di poter utilizzare tale manipolatore per: movimentare in automatico le forme di calzatura e movimentare in automatico i componenti delle calzature. Tale manipolatore consente altresì di provvedere a caricare e scaricare le forme di calzatura non solo dai magazzini, ma anche e soprattutto dalle macchine note impiegate per le consuete operazioni di:

- montaggio della tomaia sulla forma,

- montaggio della punta,

- montaggio della boetta,

- di cardatura,

- di incollaggio,

- di montaggio del sottopiede,

- eco.

ricordando al riguardo che le suddette macchine note, pur essendo di tipo automatico, anteriormente alla presente invenzione richiedevano la presenza di un operatore per movimentare manualmente in carico e scarico le forme di calzatura e le relative parti della calzatura applicate.

Ovviamente, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti al manipolatore prensile sopra descritto, tutte peraltro contenute nell'ambito di protezione dell'invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (15)

1. RIVENDICAIIONI 1. Manipolatore prensile (1) per afferrare e manipolare forme di calzature e/o parti di calzature, comprendente: - un corpo (2) destinato ad essere operativamente connesso ed azionato da un braccio robotizzato, detto corpo (2) comprendendo un primo lato (3) avente una superficie esterna destinata ad essere affacciata ad una forma di calzatura (4) afferrata da detto manipolatore (1); - mezzi di presa associati a detto corpo (2) per afferrare selettivamente una porzione di una forma di calzatura (4) e - mezzi di azionamento per azionare in chiusura ed apertura detti mezzi di presa, caratterizzato dal fatto che: - detti mezzi di presa comprendono almeno una coppia di dita di presa (5) antagoniste; - dette dita di presa (5) aggettano da detto corpo (2) in modo da sopravanzare con una estremità distale (6) detta superficie esterna di detto primo lato (3) di detto corpo (2); - dette dita di presa (5) antagoniste sono estese assialmente da un'estremità prossimale (7) a detto corpo (2) fino a detta estremità distale (6); dette dita di presa (5) sono articolate per passare da una configurazione aperta, nella quale le contrapposte dita di presa (5) antagoniste di ciascuna coppia di dita di presa (5) sono distanziate fra loro, ad una configurazione chiusa nella quale dette estremità distali (6) delle contrapposte dita di presa (5) antagoniste di ciascuna coppia di dita di presa (5) arrivano ad essere: più prossime a detta superficie esterna di detto primo lato (3) di detto corpo (2) e <•>più prossime fra loro o in contatto fra loro.
2. 2. Manipolatore prensile in accordo con la rivendicazione 1, in cui nel passare da detta configurazione aperta verso detta configurazione chiusa le contrapposte dita di presa (5) antagoniste di ciascuna coppia di dita di presa (5) assumono una conformazione più arcuata con concavità rivolta verso il dito di presa (5) antagonista di ciascuna coppia di dita di presa (5).
3. 3. Manipolatore prensile in accordo con la rivendicazione 1 o 2, in cui dette dita di presa (5) sono articolate rispetto ad assi di articolazione (Y-Y) estesi parallelamente ad una direzione: - perpendicolare all'asse (n-n) di ciascun dito di presa (5) e perpendicolare al piano ideale passante per due dita di presa antagoniste di una stessa coppia di dita di presa (5).
4. 4. Manipolatore prensile in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui ciascuna di dette dita di presa (5) comprende una pluralità di settori (8a,8b,8c) estesi in collegamento articolato testa-coda fra loro a partire da detta estremità prossimale (7) fino a detta estremità distale (6).
5. 5. Manipolatore prensile in accordo con le rivendicazioni 3 e 4, in cui: - in ciascun dito di presa (5) è individuabile un lato interno affacciato verso detta superficie esterna di detto primo lato (3) ed un opposto lato esterno; - ciascun dito di presa (5) comprende un settore di estremità (8a) che individua detta estremità distale (6); - il lato interno di ciascun dito di presa (5) comprende una prima pluralità di detti settori (8b) estesi assialmente in collegamento articolato testacoda fra loro da detto settore di estremità (8a) fino ad individuare una porzione interna (7a) di detta estremità prossimale (7); - il lato esterno di ciascun dito di presa (5) è individuato da una seconda pluralità di detti settori (8c) estesi assialmente in collegamento articolato testa-coda fra loro da una porzione esterna di detto settore di estremità (8a) fino ad individuare una porzione esterna (7b) di detta estremità prossimale (7); - la porzione interna (7a) dell'estremità prossimale (7) di ciascun dito di presa (5) è collegata a cerniera ad un rispettivo punto di detto corpo (2) in modo da poter ruotare attorno ad un rispettivo asse di articolazione (Y-Y); - la porzione esterna (7b) dell'estremità prossimale (7) di ciascun dito di presa (5) è azionata in rotazione da detti mezzi di azionamento.
6. 6. Manipolatore prensile in accordo con la rivendicazione 5, in cui, per ciascun dito di presa (5), detti mezzi di azionamento comprendono un rispettivo motore elettrico avente un albero di rotazione (9) collegato mediante una rispettiva leva (10) alla porzione esterna di detta estremità prossimale (7) di ciascun dito di presa (5).
7. 7. Manipolatore prensile in accordo con la rivendicazione 5 o 6, in cui, in ciascun dito di presa (5), corrispondenti punti di articolazione di detta prima pluralità di detti settori (8b) e di detta seconda pluralità di detti settori (8c) sono collegati in modo articolato fra loro da rispettive bielle (11) dette bielle (11) e detti settori (8) individuano quadrilateri articolati nella struttura di ciascun dito di presa (5).
8. 8. Manipolatore prensile in accordo con una qualunque delle caratteristiche da 5 a 7, in cui in ciascun dito di presa (5) il rispettivo lato articolato esterno risulta essere convergente rispetto al lato articolato interno procedendo dalla estremità prossimale (7) verso l'estremità distale (6).
9. 9. Manipolatore prensile in accordo con una qualunque delle caratteristiche da 5 a 8, comprendente materiale resiliente e/o mezzi elastici (16) posizionati fra detta prima pluralità di detti settori (8b) del lato interno e detta seconda pluralità di detti settori (8c) del lato esterno di ciascun dito di presa (5).
10. 10. Manipolatore prensile in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui ciascun dito di presa (5) comprende lungo il proprio asse (n-n) almeno due punti di articolazione, preferibilmente comprende almeno tre punti di articolazione.
11. 11. Manipolatore prensile in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 10, comprendente due coppie sfalsate di dita di presa (5) antagoniste.
12. 12. Manipolatore prensile in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a il, comprendente per ciascun dito di presa (5) rispettivi mezzi sensori per determinare direttamente o mediante misura indiretta la forza di chiusura esercitata da ciascun dito di presa (5).
13. 13. Manipolatore prensile in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui ciascun dito di presa (5) comprende una porzione prensile rivestita di o realizzata con materiale ad alto coefficiente di attrito in corrispondenza di detta estremità distale (6).
14. 14. Robot comprendente un braccio articolato alla cui estremità libera è montato un manipolatore prensile, caratterizzato dal fatto che detto manipolatore prensile è un manipolatore prensile (1) in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 13.
15. 15. Robot in accordo con la rivendicazione 14, comprendente un sensore di forza (12) associato a detto manipolatore prensile per determinare le forze agenti e/o esercitate da detto manipolatore prensile (1)·