IT201900002847A1

IT201900002847A1 - AN ELECTRIC SPINDLE

Info

Publication number: IT201900002847A1
Application number: IT102019000002847A
Authority: IT
Inventors: Francesca Saccardo; Marco Povolo; Massimo Sacchiero
Original assignee: Saccardo Elettromeccanica S R L
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-08-27
Also published as: WO2020174272A1; CN111886100A

Description

Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale a titolo: Patent Application for Industrial Invention under:

“UN ELETTROMANDRINO” "AN ELECTRIC SPINDLE"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Campo di applicazione Field of application

Ia presente invenzione è applicabile al settore delle lavorazioni industriali e, in particolare, riguarda macchine utensili. The present invention is applicable to the industrial processing sector and, in particular, it concerns machine tools.

Più in dettaglio, la presente invenzione si riferisce ad un elettromandrino per lavorazioni industriali. More in detail, the present invention refers to an electrospindle for industrial processing.

Stato della Tecnica State of the art

È noto che le lavorazioni dei materiali in campo industriale avvengono oramai quasi esclusivamente mediante elettroutensili. Operazioni quali taglio, piegatura, fresatura, foratura o altro, infatti avvengono tipicamente mediante apposite macchine dotate degli utensili opportuni per eseguire le suddette lavorazioni. It is known that the processing of materials in the industrial field now takes place almost exclusively by means of electric tools. Operations such as cutting, bending, milling, drilling or other, in fact, typically take place by means of special machines equipped with the appropriate tools to perform the aforementioned processes.

I suddetti elettroutensili in numerosi casi comprendono elettromandrini, ossia dispositivi motorizzati il cui albero motore presenta un’estremità configurata per trattenere utensili di lavorazione radiale eCo assiale. The aforementioned power tools in many cases include electrospindles, ie motorized devices whose motor shaft has one end configured to hold radial and axial machining tools.

Tra gli elettromandrini è nota una tipologia dove vi è un albero tirante disposto scorrevole all’interno dell’albero motore. In essi, l’utensile è fissato all’albero tirante per mezzo di una pinza di presa. Più in dettaglio, l’albero tirante è mobile all’interno dell’elettromandrino secondo il suo asse di sviluppo longitudinale in modo da potersi disporre secondo una prima configurazione di lavoro rientrata, in cui l’utensile è trattenuto e può essere quindi movimentato, e una seconda configurazione di riposo in cui l’albero tirante è almeno parzialmente estratto permettendo alla pinza di presa di aprirsi rilasciando l’utensile per la sua sostituzione o manutenzione. Among the electrospindles, a type is known where there is a tie shaft arranged sliding inside the motor shaft. In them, the tool is fixed to the pulling shaft by means of a gripper. More in detail, the tie shaft is movable inside the electrospindle according to its longitudinal development axis so that it can be arranged according to a first retracted working configuration, in which the tool is held and can therefore be moved, and a second rest configuration in which the tie shaft is at least partially extracted allowing the gripper to open, releasing the tool for its replacement or maintenance.

Gli elettromandrini noti comprendono spesso anche un giunto accoppiato stabilmente alla seconda estremità dell’albero tirante e provvisto di un raccordo per il collegamento ad un tubo di mandata di acqua. Quest’ultima viene utilizzata dall’elettromandrino per determinate lavorazioni. The known electrospindles often also include a joint stably coupled to the second end of the tie shaft and provided with a fitting for connection to a water delivery pipe. The latter is used by the electrospindle for certain processes.

È evidente che gli elettromandrini sopra descritti risultano pericolosi poiché nella configurazione a riposo, ossia quando la pinza di presa è aperta e l’utensile non è correttamente trattenuto, è possibile che vi sia un erroneo avviamento. It is clear that the electro-spindles described above are dangerous because in the configuration at rest, ie when the gripper is open and the tool is not properly held, it is possible that there is an erroneous starting.

Per superare tale inconveniente, secondo la tecnica nota vengono aggiunti appositi dispositivi di segnalazione tipicamente affiancati al succitato giunto. Tali dispositivi di segnalazione hanno la funzione di rilevare la posizione assiale dell’albero tirante e consentire l’avviamento dell’elettromandrino solo se l’albero è nella posizione corretta. In order to overcome this drawback, according to the known art special signaling devices are added, typically placed side by side with the aforementioned joint. These signaling devices have the function of detecting the axial position of the tie rod shaft and allow the electrospindle to start only if the shaft is in the correct position.

Tuttavia, l’inserimento dei dispositivi di segnalazione comporta un incremento dell’ingombro dell’elettromandrino almeno in senso longitudinale, risultando spesso eccessivo e non adatto all’impiego specifico. However, the insertion of the signaling devices involves an increase in the size of the electrospindle at least in the longitudinal direction, often being excessive and unsuitable for the specific use.

Presentazione dell’invenzione Presentation of the invention

Scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un elettromandrino che consenta di superare almeno parzialmente gli inconvenienti sopra evidenziati. The object of the present invention is to provide an electrospindle which allows to at least partially overcome the drawbacks highlighted above.

In particolare, uno scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un elettromandrino dotato di un sistema di rilevamento della posizione assiale dell’albero tirante. In particular, an object of the present invention is to make available an electrospindle equipped with a system for detecting the axial position of the tie shaft.

Un altro scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un elettromandrino che, pur comprendendo il suddetto sistema di rilevamento, mantenga sostanzialmente invariati almeno gli ingombri longitudinali. Another object of the present invention is to provide an electrospindle which, while including the aforementioned detection system, maintains at least the longitudinal dimensions substantially unchanged.

Gli scopi detti, nonché altri che appariranno più chiaramente nel seguito, sono raggiunti da un elettromandrino in accordo con le rivendicazioni che seguono le quali sono da considerarsi parte integrante del presente brevetto. The above purposes, as well as others which will appear more clearly in the following, are achieved by an electrospindle in accordance with the following claims which are to be considered an integral part of the present patent.

In particolare, l’elettromandrino comprende un motore per la movimentazione di un utensile ed un albero tirante operativamente accoppiato al motore. Tale albero ha una prima estremità configurata per ricevere e trattenere l’utensile tipicamente, ma non necessariamente, per mezzo di una pinza di presa. In particular, the electrospindle includes a motor for moving a tool and a tie shaft operatively coupled to the motor. This shaft has a first end configured to receive and hold the tool typically, but not necessarily, by means of a gripper.

L’albero tirante è mobile sia in senso rotazionale che secondo il suo asse di sviluppo longitudinale. Quest’ultima movimentazione, in particolare, è ottenuta mediante un circuito pneumatico. The tie shaft is movable both in the rotational direction and according to its longitudinal axis of development. The latter movement, in particular, is obtained by means of a pneumatic circuit.

In tal modo l’albero tirante può essere disposto secondo una prima configurazione di lavoro rientrata, in cui l’utensile è trattenuto e può essere quindi movimentato in sicurezza, oppure in una seconda configurazione di riposo in cui la movimentazione dell’utensile è negata e l’albero tirante è almeno parzialmente estratto. In tale configurazione è infatti possibile rimuovere e sostituire l’utensile poiché la pinza di presa è libera di aprirsi almeno parzialmente. In this way the tie shaft can be arranged according to a first retracted working configuration, in which the tool is held and can therefore be moved safely, or in a second rest configuration in which the movement of the tool is negated and the tie shaft is at least partially extracted. In this configuration it is in fact possible to remove and replace the tool since the gripper is free to open at least partially.

S econdo un aspetto dell’invenzione, l’elettromandrino comprende anche un giunto accoppiato stabilmente alla seconda estremità dell’albero tirante e provvisto di un raccordo per il collegamento ad un tubo di mandata d’acqua. Quest’ultima viene utilizzata dall’elettromandrino per le lavorazioni cui è dedicato. According to one aspect of the invention, the electrospindle also includes a joint stably coupled to the second end of the tie shaft and provided with a fitting for connection to a water delivery pipe. The latter is used by the electrospindle for the processes to which it is dedicated.

S econdo un altro aspetto dell’invenzione, il giunto comprende un corpo di contenimento operativamente accoppiato all’albero tirante mediante mezzi girevoli in modo da impedirne la rotazione e consentirne la traslazione con il suddetto albero secondo il succitato asse di sviluppo longitudinale. According to another aspect of the invention, the joint comprises a containment body operatively coupled to the tie shaft by means of rotating means so as to prevent its rotation and allow its translation with the aforementioned shaft according to the aforementioned longitudinal axis of development.

S econdo un ulteriore aspetto dell’invenzione, l’elettromandrino comprende inoltre un elemento di segnalazione associato al corpo di contenimento del giunto. Sono poi compresi sensori di prossimità accoppiati all’elettromandrino per rilevare la posizione dell’elemento di segnalazione. According to a further aspect of the invention, the electrospindle also includes a signaling element associated with the body containing the joint. Also included are proximity sensors coupled to the electrospindle to detect the position of the signaling element.

Vantaggiosamente, l’elemento di segnalazione e i sensori di prossimità permettono di rilevare la posizione assiale dell’albero tirante determinando se è disposto nella prima configurazione di lavoro o nella seconda configurazione di riposo. Advantageously, the signaling element and the proximity sensors allow to detect the axial position of the tie shaft, determining whether it is arranged in the first working configuration or in the second rest configuration.

Ancora vantaggiosamente, in tal modo è possibile consentire l’avviamento dell’elettromandrino solo se l’albero è nella posizione corretta, ossia nella configurazione di lavoro. Again advantageously, in this way it is possible to allow the electrospindle to start only if the shaft is in the correct position, that is, in the working configuration.

Poiché l’elemento di segnalazione è , nei fatti, parte integrante del giunto, vantaggiosamente tale soluzione non comporta un incremento dell’ingombro dell’elettromandrino almeno in senso longitudinale. Since the signaling element is, in fact, an integral part of the joint, advantageously this solution does not involve an increase in the size of the electrospindle at least in the longitudinal direction.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di alcune forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di un elettromandrino secondo l’invenzione, illustrate a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio delle unite tavole di disegni in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become more evident in the light of the detailed description of some preferred, but not exclusive, embodiments of an electrospindle according to the invention, illustrated by way of non-limiting example with the aid of the accompanying drawings. in which:

la FIG. 1 rappresenta un elettromandrino secondo l’invenzione in vista laterale parzialmente sezionata; FIG. 1 represents an electrospindle according to the invention in a partially sectioned side view;

le FIGG. 2 e 3 rappresenta dettagli dell’elettromandrino di FIG. 1. FIGS. 2 and 3 represents details of the electrospindle of FIG. 1.

Descrizione dettagliata di alcuni esempi di realizzazione preferiti Con riferimento alle figure citate, ed in particolare alla fig. 1, si descrive un elettromandrino 1 comunemente utilizzato per lavorazioni quali taglio, fresatura, foratura o altro. Detailed description of some preferred embodiments With reference to the aforementioned figures, and in particular to fig. 1, an electrospindle 1 commonly used for processing such as cutting, milling, drilling or other is described.

E sso comprende un motore 2 per la movimentazione di un utensile, non rappresentato nelle figure, ed un albero tirante 3, osservabile in fig. 2, per la trasmissione del moto dal motore 2 all’utensile. It comprises a motor 2 for moving a tool, not shown in the figures, and a tie shaft 3, which can be seen in fig. 2, for the transmission of motion from motor 2 to the tool.

Nelle figure si osserva un elettromandrino 1 adatto ad accogliere solamente un utensile a lavorazione assiale. Tuttavia tale configurazione non deve essere considerata limitativa per differenti forme di esecuzione dell’invenzione secondo le quali l’elettromandrino comprende anche utensili a lavorazione radiale. The figures show an electrospindle 1 suitable for accommodating only an axial machining tool. However, this configuration should not be considered limiting for different embodiments of the invention according to which the electrospindle also includes radial machining tools.

L’albero tirante 3 presenta una prima estremità 4 configurata per trattenere mediante una pinza di presa 5 il succitato utensile. The tie shaft 3 has a first end 4 configured to hold the aforementioned tool by means of a gripper 5.

S econdo la forma di esecuzione che si descrive, l’elettromandrino 1 comprende un circuito pneumatico, non rappresentato nelle figure, la cui funzione è movimentare l’albero tirante 3 secondo il suo asse di sviluppo longitudinale X . In particolare, il circuito pneumatico si occupa di disporre l’albero tirante 3 secondo una prima configurazione di lavoro oppure secondo una seconda configurazione di riposo. Nella prima l’utensile è trattenuto e può essere quindi movimentato in sicurezza, mentre nella seconda la movimentazione dell’utensile è negata poiché l’albero tirante 3 è almeno parzialmente estratto. In quest’ultima configurazione, di conseguenza, è possibile rimuovere e sostituire l’utensile in sicurezza con la pinza di presa 5 libera di aprirsi almeno parzialmente. According to the embodiment that is described, the electrospindle 1 includes a pneumatic circuit, not shown in the figures, whose function is to move the tie shaft 3 according to its longitudinal development axis X. In particular, the pneumatic circuit deals with arranging the tie shaft 3 according to a first working configuration or according to a second rest configuration. In the first the tool is held and can therefore be moved safely, while in the second the movement of the tool is denied since the tie shaft 3 is at least partially extracted. In this latter configuration, consequently, it is possible to remove and replace the tool safely with the gripper 5 free to open at least partially.

L’elettromandrino 1 comprende inoltre, come si osserva anche in fig. 3, un giunto 6 accoppiato alla seconda estremità 7 dell’albero tirante 3 e provvisto di un raccordo 8 per il collegamento ad un tubo di mandata di acqua. Come detto, questa è fornita all’elettromandrino 1 per le lavorazioni da eseguire. The electrospindle 1 also comprises, as can also be seen in fig. 3, a joint 6 coupled to the second end 7 of the tie rod 3 and provided with a fitting 8 for connection to a water delivery pipe. As mentioned, this is supplied to the electrospindle 1 for the machining to be performed.

Poiché l’albero tirante 3 è girevole, l’accoppiamento tra esso e il giunto 6 è assicurato da mezzi girevoli 10. Vantaggiosamente, essi permettono di impedire la trasmissione del moto rotazionale dall’albero tirante 3 al giunto 6, ma contestualmente ne consenteno la traslazione secondo il succitato asse di sviluppo longitudinale X . Since the tie shaft 3 is rotatable, the coupling between it and the joint 6 is ensured by rotating means 10. Advantageously, they allow to prevent the transmission of the rotational motion from the tie shaft 3 to the joint 6, but at the same time allow its translation according to the aforementioned longitudinal development axis X.

S econdo la forma di esecuzione dell’invenzione che si sta descrivendo, i mezzi girevoli 10 comprendono sfere 12 inserite in rispettive cavità 13 interposte tra l’albero tirante 3 e il giunto 6. In particolare, nelle figure si osserva che le cavità 13 sono ricavate parzialmente sull’albero tirante 3 e parzialmente sulla superficie interna del giunto 6. According to the embodiment of the invention that is being described, the rotating means 10 comprise balls 12 inserted in respective cavities 13 interposed between the tie shaft 3 and the joint 6. In particular, in the figures it can be seen that the cavities 13 are partially obtained on the tie shaft 3 and partially on the internal surface of the coupling 6.

Ovviamente, tale aspetto non deve essere considerato limitativo per differenti forme di esecuzione dell’invenzione, dove, ad esempio, le sfere sono inserite in cavità presenti solamente nell’albero tirante o, secondo altre varianti esecutive, solamente sulla superficie interna del giunto. Obviously, this aspect should not be considered limiting for different embodiments of the invention, where, for example, the balls are inserted in cavities present only in the tie shaft or, according to other executive variants, only on the internal surface of the joint.

Anche la forma di esecuzione dei mezzi girevoli è una caratteristica che non deve intendersi limitativa per la presente invenzione. Infatti, secondo ulteriori differenti variante esecutive essi possono essere costituiti da cuscinetti di qualsivoglia tipologia o altro. The embodiment of the rotating means is also a characteristic which is not to be construed as limiting for the present invention. In fact, according to further different executive variants they can be constituted by bearings of any type or other.

S econdo un aspetto dell’invenzione, il giunto 6 comprende un corpo di contenimento 20 che, grazie alla presenza dei mezzi girevoli 10, non ruota con l’albero tirante 3, ma trasla assialmente con esso. According to one aspect of the invention, the joint 6 comprises a containment body 20 which, thanks to the presence of the rotating means 10, does not rotate with the tie shaft 3, but translates axially with it.

Opportunamente, quindi, il giunto 6 comprende anche un elemento di segnalazione 21 solidale al corpo di contenimento 20. Inoltre, il giunto 6 comprende una pluralità di sensori di prossimità 22 dell’elemento di segnalazione 21 per determinarne la posizione. Conveniently, therefore, the joint 6 also includes a signaling element 21 integral with the containment body 20. Furthermore, the joint 6 comprises a plurality of proximity sensors 22 of the signaling element 21 to determine its position.

Vantaggiosamente, poiché il corpo di contenimento 20 (e quindi l’elemento di segnalazione 21) si muove assialmente con l’albero tirante 3, i sensori di prossimità 22 consentono di determinare se tale albero 3 sia nella prima configurazione di lavoro o nella seconda configurazione di riposo. Advantageously, since the containment body 20 (and therefore the signaling element 21) moves axially with the tie shaft 3, the proximity sensors 22 allow to determine whether this shaft 3 is in the first working configuration or in the second configuration rest.

Ancora vantaggiosamente, è quindi possibile interdire il funzionamento dell’elettromandrino 1 quando l’utensile non è correttamente trattenuto preservando la sicurazza degli utenti che lo utilizzano. Still advantageously, it is therefore possible to disable the operation of the electrospindle 1 when the tool is not properly held, thus preserving the safety of the users who use it.

Tutto ciò avviene, ancora vantaggiosamente, senza modificare l’ingombro assiale dell’elettromandrino 1 poiché l’elemento di segnalazione 21 e i sensori di prossimità 22 sono integrati nel giunto 6. All this takes place, still advantageously, without changing the axial dimensions of the electrospindle 1 since the signaling element 21 and the proximity sensors 22 are integrated in the joint 6.

Per quanto detto è evidente che il numero di elementi di segnalazione 21 nonché il numero di sensori di prossimità 22 non sono caratteristiche limitative per la presente invenzione potendo essere in entrambi i casi qualsivoglia in accordo con le molteplici funzionalità che si vogliono implementare. Ad esempio, secondo una particolare variante esecutiva non rappresentata nelle figure, gli elementi di segnalazione sono due per determinare con precisione non solo la configurazione di lavoro, ma anche la configurazione di massima estrazione della pinza. In tal caso è evidente che varia di conseguenza anche il numero di sensori di prossimità . From what has been said, it is evident that the number of signaling elements 21 as well as the number of proximity sensors 22 are not limiting characteristics for the present invention as they can be in both cases any in accordance with the multiple functions to be implemented. For example, according to a particular embodiment variant not shown in the figures, there are two signaling elements to accurately determine not only the working configuration, but also the maximum extraction configuration of the gripper. In this case it is evident that the number of proximity sensors also varies accordingly.

Per quanto concerne l’esecuzione dell’elemento di segnalazione 21, secondo la forma di esecuzione dell’invenzione che si sta descrivendo, esso è costituito da un corpo sagomato 25 accoppiato stabilmente sul corpo di contenimento 20. Più in dettaglio, si tratta di un anello avente sezione sagomata a forma di T. Ia testa della T consente vantaggiosamente un miglior centraggio dell’elemento di segnalazione 21, mentre la sua base assicura un rilevamento preciso. As regards the execution of the signaling element 21, according to the embodiment of the invention that is being described, it consists of a shaped body 25 stably coupled to the containment body 20. More in detail, it is a ring having a T-shaped section. The head of the T advantageously allows a better centering of the signaling element 21, while its base ensures precise detection.

Tuttavia anche in tal caso la caratteristica appena descritta non deve essere considerata limitativa per la presente invenzione. Ad esempio, secondo alcune varianti esecutive, anch’esse non rappresentate in questa sede, l’elemento di segnalazione è costituito da un codolo ricavato sulla superficie esterna del corpo di contenimento. However, even in this case the characteristic just described must not be considered limiting for the present invention. For example, according to some executive variants, also not represented here, the signaling element consists of a tang obtained on the external surface of the containment body.

In merito ai sensori di prossimità 22, essi sono preferibilmente, ma non necessariamente, costituiti da sensori induttivi. Ovviamente, anche tale caratteristica non deve essere considerata limitativa per l’invenzione. With regard to the proximity sensors 22, they are preferably, but not necessarily, constituted by inductive sensors. Obviously, even this feature should not be considered limiting for the invention.

Alla luce di quanto precede, si comprende che l’elettromandrino dell’invenzione raggiunge tutti gli scopi prefissati. In light of the foregoing, it is understood that the electrospindle of the invention achieves all the intended purposes.

In particolare, si è reso disponibile un elettromandrino dotato di un sistema di rilevamento della posizione assiale dell’albero tirante. In particular, an electrospindle has been made available equipped with a system for detecting the axial position of the tie shaft.

A ben vedere, peraltro, tutto ciò avviene mantenendo invarianti gli ingombri longitudinali dell’elettromandrino. On closer inspection, however, all this occurs while keeping the longitudinal dimensions of the electrospindle invariant.

L’invenzione è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire dall'ambito di tutela del trovato definito dalle rivendicazioni allegate. The invention is susceptible of numerous modifications and variations, all falling within the attached claims. All the details can be replaced by other technically equivalent elements, and the materials can be different according to the requirements, without departing from the scope of protection of the invention defined by the attached claims.

Claims

Patent Application for Industrial Invention under: "AN ELECTROSPINDLE" CLAIMS 1. An electrospindle comprising: - a motor (2) for moving a tool; - a tie shaft (3) operatively coupled to said motor (2) to be placed in rotation and having a first end (4) configured to receive and hold the tool; - a pneumatic circuit for the translation of said tie shaft (3) according to its longitudinal development axis (X) so as to arrange it according to a first working configuration, in which the movement of the tool is allowed, and a second configuration of rest in which the movement of the tool is denied and its replacement is allowed; - a joint (6) stably coupled to a second end (7) of said tie shaft (3) and provided with a fitting (8) for connection to a water delivery pipe in said electrospindle (1), characterized in that said joint (6) comprises: - at least one containment body (20) operatively coupled to said tie shaft (3) by means of rotating means (10) so as to prevent its rotation with said tie shaft (3) and allow its translation with said tie shaft (3) according to said longitudinal development axis (X); - at least one signaling element (21) associated with said containment body (20); - one or more proximity sensors (22) of said signaling element (21) to determine whether said tie shaft (3) is in said first working configuration or in said second rest configuration.

2. Electrospindle according to claim 1, characterized in that said signaling element (21) is a shaped body (25) stably coupled to said containment body (20).

3. Electrospindle according to claim 2, characterized in that said shaped body (25) is a ring.

4. Electrospindle according to claim 1, characterized in that said signaling element comprises a tang protruding from said containment body.

5. Electrospindle according to any one of the preceding claims, characterized in that said rotating means comprise bearings interposed between said tie shaft and said joint.

6. Electrospindle according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said rotating means (10) comprise balls (12) inserted in respective cavities (13) interposed between said tie shaft (23) and said joint (6).

7. Electrospindle according to claim 6, characterized in that said cavities (13) are defined by recesses made on said tie shaft (3) and on the internal surface of said joint (6).

8. Electrospindle according to any one of the preceding claims, characterized in that said proximity sensors (22) consist of inductive sensors.