IT201800006221A1 - Dispositivo di tornitura a barra statica - Google Patents

Description

Titolo: DISPOSITIVO DI TORNITURA A BARRA STATICA

Il presente trovato ha come oggetto un dispositivo di tornitura a barra statica.

Il funzionamento dei torni generalmente prevede che la barra da lavorare sia serrata da un mandrino, il quale provvede a portarla in rotazione. Rispetto a tale barra l'utensile, destinato all'asportazione di materiale, può muoversi (incidendo la superficie della barra stessa) in senso radiale e/o longitudinale.

Nel caso di torni a barra fissa, invece, la barra è rigidamente vincolata al telaio fisso, a sbalzo, mentre l'utensile è disposto su un gruppo rotante che si può muovere attorno alla barra stessa eseguendo le opportune lavorazioni.

Questa seconda tipologia di torni risulta particolarmente efficiente per alcune specifiche lavorazioni e quindi è piuttosto diffusa.

La particolare architettura di tali torni determina alcune problematiche.

Innanzitutto risulta necessario far lavorare gli utensili a sbalzo e ciò implica possibili problemi tra loro concorrenti.

Qualora i bracci di sostegno degli utensili presentino dimensioni generose si potrà garantire una buona rigidità complessiva e, quindi, una elevata precisione delle lavorazioni, di contro questo determinerà un notevole incremento delle masse rotanti, con conseguenti problemi di dimensionamento ed equilibratura.

Bracci di sostegno più esili risultano meno soggetti a fenomeni inerziali e le eventuali vibrazioni possono essere ridotte (eliminate) attraverso facili operazioni di equilibratura, di contro però possono subire lievi deformazioni durante le operazioni di tornitura che riducono la precisione della stessa.

Inoltre la movimentazione dell'utensile è generalmente molto complicata, in quanto è necessario poterla eseguire durante la rotazione dell'intero gruppo che lo sostiene. Spesso eseguire variazioni di posizione dell'utensile in continuo, durante le lavorazioni, risulta estremamente complicato e non garantisce la necessaria precisione.

Infine, va ricordato che questa tipologia di macchine utensili richiede continue e frequenti attività di manutenzione (in particolare in relazione alla necessità di lubrificazione) che comportano dei fermi macchina e dei costi importanti.

Compito principale del presente trovato è quello di risolvere i problemi sopra esposti, proponendo un dispositivo di tornitura a barra statica che garantisca una elevata precisione.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di proporre un dispositivo di tornitura a barra statica di massa contenuta.

Un altro scopo del trovato è quello di proporre un dispositivo di tornitura a barra statica di facile equilibratura.

Un altro scopo del trovato è quello di proporre un dispositivo di tornitura a barra statica in cui la movimentazione dell'utensile sia precisa ed efficiente e possa essere eseguita anche durante le operazioni di tornitura.

Un altro scopo del trovato è quello di proporre un dispositivo di tornitura a barra statica che richieda una manutenzione minima.

Un altro scopo del trovato è quello di proporre un dispositivo di tornitura a barra statica che non richieda lubrificazione delle parti in movimento. Ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di tornitura a barra statica di costi contenuti relativamente semplice realizzazione pratica e di sicura applicazione.

Questo compito e questi scopi vengono raggiunti da un dispositivo di tornitura a barra statica del tipo comprendente un motore, un albero motore ed un manicotto, definente una sede di alloggiamento temporaneo di almeno una porzione della barra in lavorazione, su detto manicotto essendo vincolato, anche indirettamente, un utensile di lavorazione, caratterizzato dal fatto che

tra il detto albero motore di detto motore ed il detto manicotto è interposto un albero secondario accoppiato alla vite di un primo gruppo costituito da una prima vite a ricircolo di sfere ed una rispettiva prima chiocciola, detta chiocciola essendo solidale a detto manicotto,

detto manicotto e detto primo gruppo essendo coassiali e l'asse dell'albero motore essendo parallelo e distinto rispetto all'asse comune del manicotto e del primo gruppo;

comprende un organo di regolazione accoppiato ad un albero di spinta associato al detto albero secondario.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del dispositivo di tornitura a barra statica secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui: la fig.1 rappresenta, in vista laterale sezionata secondo una piano longitudinale, un dispositivo secondo il trovato in una prima configurazione di funzionamento, movimentato per mezzo di un gruppo motore-puleggia;

la fig.2 rappresenta, in vista laterale sezionata secondo una piano longitudinale, il dispositivo di fig.1 in una seconda configurazione di funzionamento;

la fig.3 rappresenta, in vista frontale, il dispositivo di fig.1;

la fig.4 rappresenta, in vista schematica frontale, una prima disposizione dell'utensile rispetto alla barra nel dispositivo di figura 1; la fig.5 rappresenta, in vista schematica frontale, una seconda disposizione dell'utensile rispetto alla barra nel dispositivo di figura 1; la fig.6 rappresenta, in vista schematica frontale, una terza disposizione dell'utensile rispetto alla barra nel dispositivo di figura 1. Con particolare riferimento a tali figure è indicato globalmente con 1 un dispositivo di tornitura a barra A statica;

la fig. 7 rappresenta, in vista laterale sezionata secondo una piano longitudinale, un dispositivo secondo il trovato in una prima configurazione di funzionamento movimentato per mezzo di un attuatore lineare.

Il dispositivo 1 comprende un motore 2 il cui albero motore 3 supporta un manicotto 4, definente una sede 5 di alloggiamento temporaneo di almeno una porzione della barra A in lavorazione.

Sul manicotto 4 (anche indirettamente, cioè con l'interposizione di altri componenti) è vincolato un utensile di lavorazione 6.

Tra l'albero motore 3 del motore 2 ed il manicotto 4 è interposto un albero secondario 7 accoppiato alla vite 8 di un primo gruppo 9 costituito da una prima vite a ricircolo di sfere 8 ed una rispettiva prima chiocciola 10.

La chiocciola 10 è solidale al manicotto 4.

Va evidenziato che il motore 2, l'albero motore 3, l'albero secondario 7, il primo gruppo 9 vitechiocciola ed il manicotto 4 sono cavi nel dispositivo 1 secondo il trovato, si vedrà in seguito che tale particolare conformazione determina indubbi vantaggi in termini di refrigerazione e lubrificazione (consentendo il passaggio di specifici fluidi).

Trattandosi di componenti assial-simmetrici si specifica che gli stessi presenteranno una conformazione sostanzialmente tubolare; essendo tutti i citati componenti tra loro coassiali, anche le rispettive cavità interne lo saranno.

Il manicotto 4 ed il primo gruppo 9 sono convenientemente coassiali.

L'asse dell'albero motore 3, invece è parallelo e distinto rispetto all'asse comune del manicotto 4 e del primo gruppo 9 definendo quindi una sua eccentricità rispetto a tali componenti.

Si evidenzia inoltre che il dispositivo 1 secondo il trovato comprende un organo di regolazione 11, accoppiato ad un albero di regolazione 12 che può essere situato, in una specifica applicazione descritta a scopo illustrativo e non limitativo, in posizione contrapposta rispetto al manicotto 4. L'albero di regolazione 12 è a sua volta accoppiato (anche indirettamente, cioè con l'interposizione di ulteriori componenti) ad un albero di spinta 13.

L'albero di spinta 13, attraverso l'albero secondario 7, può generare la traslazione della vite 8 e la rotazione della chiocciola 10 (come diretta conseguenza) del gruppo 9.

Tale rotazione della chiocciola 10 implica una corrispondente rotazione del manicotto 4 (ad essa solidale) e uno spostamento in direzione radiale dell'utensile 6, cioè in avvicinamento/allontanamento rispetto all'asse del motore 2.

In una specifica ipotesi realizzativa descritta a scopo illustrativo e non limitativo, l'estremità terminale dell'albero di spinta 13 è a sua volta accoppiata (anche in questo caso si tratterà di un accoppiamento generalmente indiretto, cioè con l'interposizione di altri componenti) ad una flangia terminale 14 girevole eccentricamente sul manicotto 4.

L'utensile 6, in questo caso, sarà solidale a tale flangia 14.

Sempre riferendosi all'esempio realizzativo citato a titolo esemplificativo e non limitativo in precedenza, si specifica che le rotazioni della flangia 14 (che in seguito all'eccentricità determineranno degli spostamenti in direzione radiale dell'utensile 6, con conseguente variazione della profondità dell'incisione prodotta dallo stesso sulla barra A da lavorare) si verificheranno per azione dell'albero di spinta 13, il quale spingendo sulla prima vite a ricircolo di sfere 8 del primo gruppo vitechioccola 9 determinerà una traslazione della vite 8, con conseguente rotazione della chiocciola 10 (la quale è solidale alla flangia 14, che ruoterà eccentricamente rispetto al manicotto 4).

Secondo una particolare soluzione realizzativa di indubbio interesse pratico ed applicativo, tra l'albero di regolazione 12 e l'albero di spinta 13 può vantaggiosamente essere interposto un secondo gruppo 15 comprendente una seconda vite a ricircolo di sfere 16 con relativa seconda chiocciola 17.

La seconda vite 16 e la seconda chiocciola 17 risulteranno, in tal caso, almeno parzialmente alloggiate entro la cavità interna dell'albero motore 3 e la seconda chiocciola 17 sarà solidale all'albero di spinta 13 traslante entro l'albero motore 3.

L'estremità terminale dell'albero di spinta 13, accoppiata alla prima vite a ricircolo di sfere 8 garantirà la relativa traslazione, con conseguente rotazione della flangia 14 e spostamento dell'utensile 6 in avvicinamento o allontanamento dall'asse comune del manicotto 4 e della barra A da lavorare.

Con particolare riferimento ad una soluzione realizzativa alternativa a quella descritta in precedenza, anch'essa estremamente interessante da un punto di vista applicativo, l'organo di regolazione 11 può convenientemente essere un attuatore lineare a controllo numerico (del tipo di un cilindro elettrico a controllo numerico, anche se non si esclude la possibilità di utilizzare anche attuatori differenti ad alimentazione elettrica, pneumatica, idraulica ed altre) provvisto di un albero di regolazione 12 coassiale e solidale all'albero di spinta 13.

Si specifica che nel dispositivo 1 secondo il trovato l'utensile 6 è disposto radialmente rispetto al foro centrale della flangia14, con il tagliente sporgente rispetto al bordo interno di tale foro.

Una rotazione eccentrica della flangia 14, per azione dell'organo di regolazione 11, genera una traslazione del tagliente in direzione radiale rispetto all'asse della barra A da lavorare, coincidente con l'asse del manicotto 4.

Al fine di consentire una corretta refrigerazione e lubrificazione del tagliente dell'utensile 6, nonché della barra A sottoposta a tornitura, si evidenzia che l'albero di regolazione 12, il secondo gruppo 15 (comprendente la seconda vite 16 e la seconda chiocciola 17) e l'albero di spinta 13 sono assialmente cavi: grazie alla presenza di tali cavità (e delle cavità assiali presenti nel primo gruppo 9 e di un canale interno alla detta flangia 14) risulta quindi definito un condotto continuo 18 il quale afferisce ad un ugello di erogazione affacciato e prossimo al tagliente dell'utensile 6.

Tale condotto 18 risulterà connesso, a monte, ad un apparato di fornitura di fluido refrigerante (ad esempio una pompa che possa assicurare la necessaria pressione al fluido convogliato nel condotto 18), per il relativo flusso attraverso il condotto 18 e la distribuzione sul tagliente dell'utensile 6 e sulla barra A durante la tornitura.

Si specifica che l'ugello di erogazione può validamente essere del tipo di un nebulizzatore, uno spruzzatore spray e simili; non si esclude comunque la possibilità di adottare un flusso continuo di fluido di refrigerazione e/o lubrificazione erogato per mezzo di uno o più ugelli o altri dispositivi di erogazione.

Secondo una particolare soluzione realizzativa di indubbio interesse pratico ed applicativo, l'organo di regolazione 11 comprende un servomotore accoppiato rigidamente all'albero di regolazione 12.

Il servomotore in tal caso potrà vantaggiosamente essere disposto preferibilmente in una configurazione scelta tra coassiale all'albero di regolazione 12, con accoppiamento diretto dell'albero del servomotore con l'albero di regolazione, e sfalsata rispetto all'albero di regolazione 12, con l'interposizione di mezzi di trasmissione di tipo preferibilmente dentato (ad esempio l'accoppiamento può essere realizzato tramite ingranaggi o per mezzo di una cinghia dentata o di una catena). Un ipotesi realizzativa preferita prevede che il servomotore abbia asse parallelo all'asse dell'albero di regolazione 12 (ipotesi realizzativa rappresentata a titolo esemplificativo nelle allegate figure).

Si ritine inoltre utile specificare che il motore 2 è, preferibilmente, un elettromandrino a rotore cavo. I motori elettrici a rotore cavo utilizzati come elettromandrini sono motori elettrici di topo tradizionale in cui il rotore presenta una cavità assiale entro cui possono essere inseriti (disposti) altri componenti (solidali al rotore, come l'albero motore 3, oppure disgiunti dallo stesso, come l'albero di spinta 13).

L'albero motore 3 è supportato da cuscinetti 19, 20 ad azione radiale vincolati al telaio fisso a monte (i cuscinetti 19) ed a valle (i cuscinetti 20) del motore 2.

Tra l'albero motore 3 e la seconda vite a ricircolo di sfere 16, alloggiata almeno parzialmente entro l'albero motore 3 stesso, sono interposti cuscinetti 21 ad azione radiale.

Si evidenzia inoltre che tra l'albero secondario 7 e l'albero di spinta 13, disposto al suo interno, sono interposti rispettivi cuscinetti ad azione radiale 22, per il supporto dell'albero di spinta 13 e la sua libera traslazione assiale secondo una corsa predefinita (al fine di consentire di esercitare la necessaria spinta sul primo gruppo vite-chiocciola 9 preposto alla regolazione della posizione angolare della flangia 14 e quindi dell'interferenza dell'utensile 6 (più precisamente del suo tagliente) con la barra da lavorare A.

Si specifica invece che il manicotto 4 è supportato da cuscinetti 23 per sostegno radiale ed assiale, preferibilmente di tipo scelto tra cuscinetti a rulli conici, cuscinetti a sfere inclinati e simili.

In pratica il dispositivo 1 secondo il trovato, durante l'esecuzione della tornitura di una barra A, consente una regolazione dell'interferenza del tagliente dell'utensile 6, eseguita per mezzo della spinta esercitata dall'albero di spinta 13 sul primo gruppo vite-chiocciola 9, il quale trasforma la traslazione imposta dall'albero di spinta 13 alla prima vite a ricircolo di sfere 8 in una rotazione della chiocciola 10, la quale è solidale alla staffa 14 cui è vincolato l'utensile 6 stesso. Siccome la staffa 14 è girevole eccentricamente rispetto all'asse della barra A, una sua rotazione implica un avvicinamento (o allontanamento) del tagliente dell'utensile 6 all'asse della barra A (spostamento in direzione radiale dell'utensile 6) e quindi una variazione della profondità di incisione del tagliente sulla barra A.

Vantaggiosamente il presente trovato risolve i problemi sopra esposti, proponendo un dispositivo di tornitura 1 a barra A statica che garantisce una elevata precisione: infatti l'utensile 6 è rigidamente vincolato alla staffa 14 e non risulta a sbalzo, minimizzando quindi il rischio di imprecisioni dovuta a giochi o flessioni.

Utilmente il dispositivo 1 secondo il trovato presenta una massa sostanzialmente contenuta, comunque non superiore a quella dei dispositivi di tipo noto.

Convenientemente il dispositivo 1 secondo il trovato risulta essere di facile equilibratura, ciò in quanto la maggior parte dei componenti sono assial-simmetrici e quindi, quando posti in rotazione, non innescano vibrazioni dovute alla presenza di masse eccentriche alla rotazione stessa.

Efficientemente il dispositivo 1 secondo il trovato risulta sostanzialmente privo di giochi in particolare, grazie alla presenza di componenti pre-caricati, è privo di giochi in corrispondenza delle inversioni di moto.

Favorevolmente il dispositivo 1 secondo il trovato prevede che la movimentazione dell'utensile 6 sia precisa ed efficiente e possa essere eseguita anche durante le operazioni di tornitura.

Proficuamente il dispositivo 1 secondo il trovato richiede una manutenzione minima: infatti i cuscinetti 19, 20, 21, 22, 23 non richiedono una lubrificazione periodica ma devono unicamente essere cosparsi con l'idonea quantità di grasso esclusivamente in fase di montaggio. Si riscontra quindi che l'intero dispositivo 1 non richiede interventi manutentivi frequenti e periodici, con notevoli vantaggi in termini di costi e di produttività, rispetto ai dispositivi di tipo noto.

Efficacemente il dispositivo 1 secondo il trovato non richieda lubrificazione delle parti in movimento.

Validamente il presente trovato consente di realizzare un dispositivo 1 di tornitura a barra A statica di relativamente semplice realizzazione pratica e di costi sostanzialmente contenuti: tali caratteristiche rendono il dispositivo 1 secondo l'invenzione una innovazione di sicura applicazione.

Il trovato, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Negli esempi di realizzazione illustrati singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno essere in realtà intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione.

In pratica i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (8)

1. Dispositivo di torn1tura a barra (A) statica del tipo comprendente un motore (2), un albero motore (3) ed un manicotto (4), definente una sede (5) di alloggiamento temporaneo di almeno una porzione della barra (A) in lavorazione, su detto manicotto (4) essendo vincolato, anche indirettamente, un utensile di lavorazione (6), caratterizzato dal fatto che tra il detto albero motore (3) di detto motore (2) ed il detto manicotto (4) è interposto un albero secondario (7) accoppiato alla vite (8) di un primo gruppo (9) costituito da una prima vite a ricircolo di sfere (8) ed una rispettiva prima chiocciola (10), detta chiocciola (10) essendo solidale a detto manicotto (4), detto manicotto (4) e detto primo gruppo (9) essendo coassiali e l'asse dell'albero motore (3) essendo parallelo e distinto rispetto all'asse comune del manicotto (4) e del primo gruppo (9); comprende un organo di regolazione (11) accoppiato ad un albero di spinta (13) associato al detto albero secondario (7), detto albero di spinta (13), attraverso detto albero secondario (7), determinando la traslazione della vite (8) e la rotazione di detta chiocciola (10) del gruppo (9) con conseguente rotazione del detto manicotto (4) e uno spostamento in direzione radiale del detto utensile (6).

2. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che tra detto albero di regolazione (12) e detto albero di spinta (13), di detto organo di regolazione, è interposto un secondo gruppo (15) comprendente una seconda vite a ricircolo di sfere (16) con relativa seconda chiocciola (17), detta seconda vite (16) e detta seconda chiocciola (17) essendo almeno parzialmente alloggiate entro la cavità interna di detto albero motore (3) e detta seconda chiocciola (17) essendo solidale a detto albero di spinta (13) traslante entro detto albero motore (3), l'estremità terminale di detto albero di spinta (13) essendo accoppiata a detta prima vite a ricircolo di sfere (8) per la relativa traslazione, detto utensile (6) essendo solidale ad una flangia (14) girevole eccentricamente rispetto al bordo terminale di detto manicotto (4) per azione di detta prima chiocciola (10).

3. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto organo di regolazione (11) è un attuatore lineare a controllo numerico provvisto di un albero di regolazione coassiale e solidale a detto albero di spinta (13).

4. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto motore (2), detto albero motore (3), detto albero secondario (7), detto primo gruppo vite-chiocciola (9) e detto manicotto (4) essendo cavi, detta cavità essendo idonea al convogliamento di un flusso di fluido del tipo preferibilmente scelto tra un fluido refrigerante, un fluido lubrificante e simili.

5. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto albero di regolazione (12), detto secondo gruppo (15) comprendente detta seconda vite (16) e detta seconda chiocciola (17) e detto albero di spinta (13) sono assialmente cavi, un condotto continuo (18) essendo definito nella cavità di detto albero di regolazione (12), detto secondo gruppo vitechiocciola (15), detto albero di spinta (13), detto primo gruppo vite-chiocciola (9) ed un un canale interno a detta flangia (14), detto condotto (18) afferendo ad un ugello di erogazione affacciato e prossimo al tagliente di detto utensile (6), detto condotto (18) essendo connesso, a monte, ad un apparato di fornitura di fluido refrigerante, per il relativo flusso attraverso il condotto (18) e la distribuzione sul tagliente dell'utensile (6) e sulla barra (A) durante la tornitura.

6. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto organo di regolazione (11) comprende un servomotore accoppiato rigidamente a detto albero di regolazione (12), detto servomotore essendo disposto preferibilmente in una configurazione scelta tra coassiale a detto albero di regolazione (12), con accoppiamento diretto dell'albero del servomotore con l'albero di regolazione (12), e sfalsata rispetto a detto albero di regolazione (12), con l'interposizione di mezzi di trasmissione di tipo preferibilmente dentato.

7. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto motore (2) è un elettromandrino a rotore cavo.

8. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto utensile (6) è disposto radialmente rispetto al foro centrale di detta flangia (14), con il tagliente sporgente rispetto al bordo interno di detto foro, una rotazione eccentrica di detta flangia (14), per azione di detto organo di regolazione (11), generando una traslazione di detto tagliente in direzione radiale rispetto all'asse della barra da lavorare (A) coincidente con l'asse del detto manicotto (4).