IT202000005227A1 - Dispositivo per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocità ad una macchina a controllo numerico - Google Patents

Dispositivo per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocità ad una macchina a controllo numerico Download PDF

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Description

Descrizione dell?Invenzione Industriale avente per titolo: ?Dispositivo per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? ad una macchina a controllo numerico?
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? ad una macchina a controllo numerico, in particolare per il collegamento automatico di un elettromandrino ad alta velocit? con un mandrino portautensile di una macchina a controllo numerico.
Sono note nella tecnica macchine a controllo numerico comprendenti mandrini il cui portautensile ? collegato ad un motore elettrico che deve essere dimensionato in base alle prestazioni, in termini di velocit? di rotazione e coppia motrice, richieste all?utensile per eseguire la lavorazione.
Queste macchine a controllo numerico note, quando sono utilizzate per lavorazioni con utensili ad elevata velocit? di rotazione, presentano il problema di richiedere l?utilizzo di uno specifico elettromandrino, comprendente un utensile ed un motore elettrico per l?azionamento ad alta velocit? dell?utensile, che deve essere accoppiato al mandrino portautensile e collegato manualmente da un operatore alla macchina a controllo numerico con una serie di connettori elettrici, idraulici e/o pneumatici, con conseguente dispendio di tempo ed aumento del costo di lavorazione.
Scopo della presente invenzione ? quello di risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore, fornendo un dispositivo per il collegamento di un mandrino ad alta velocit? ad una macchina a controllo numerico che permetta di utilizzare un elettromandrino ad alta velocit? collegandolo al mandrino portautensile della macchina a controllo numerico in modo automatico, senza richiedere l?intervento di un operatore per realizzare l?accoppiamento del mandrino ad alta velocit? col mandrino portautensile, con conseguente risparmio di tempo e diminuzione del costo di lavorazione.
I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell?invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un dispositivo per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? ad una macchina a controllo numerico come quello descritto nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l?oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.
Risulter? immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalit? equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione verr? meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la Figura 1 mostra una vista di un mandrino ad alta velocit? comprendente un dispositivo per il collegamento automatico ad una macchina a controllo numerico secondo la presente invenzione; e
- le Figure da 2 a 8 mostrano viste di un dispositivo per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? ad una macchina a controllo numerico secondo la presente invenzione.
Facendo riferimento alle Figure, il dispositivo 10 per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? 40 ad una macchina a controllo numerico della presente invenzione comprende un primo elemento di collegamento 11, configurato per essere fissato ad un mandrino portautensile di una macchina a controllo numerico, in modo preferito fissato ad una struttura di supporto del mandrino, ed un secondo elemento di collegamento 31, configurato per essere collegato al primo elemento di collegamento 11 ed essere fissato al mandrino ad alta velocit? 40, preferibilmente un elettromandrino comprendente un utensile 41 ed un motore elettrico per l?azionamento ad alta velocit? dell?utensile 41, detti primo elemento di collegamento 11 e secondo elemento di collegamento 31 essendo configurati per eseguire automaticamente il collegamento elettrico e pneumatico del mandrino ad alta velocit? 40.
Il primo elemento di collegamento 11 comprende almeno un primo elemento di contatto elettrico 14, preferibilmente un contatto a molla di tipo noto, ad esempio una pluralit? di contatti a molla realizzati in nichel, argento, acciaio inossidabile, rame-berillio, dorati, per alimentare elettricamente il mandrino ad alta velocit? 40, ed un primo condotto 12 per il passaggio di aria in pressione, ad esempio attraverso una camera 15 ed un tubo di ingresso 16 alla camera 15, collegato ad una rete di alimentazione dell?aria in pressione.
Il secondo elemento di collegamento 31 comprende almeno un secondo elemento di contatto elettrico 34, preferibilmente una pluralit? di barre in materiale elettricamente conduttivo configurate per stabilire un contatto elettrico con detto primo elemento di contatto elettrico 14 ed alimentare elettricamente il mandrino ad alta velocit? 40, ed un secondo condotto 32 per il passaggio dell?aria in pressione proveniente dal primo condotto 12 del primo elemento di collegamento 11.
Preferibilmente il primo elemento di collegamento 11 comprende una pluralit? di fori 21 realizzati in una parete di chiusura 22 del primo condotto 12 e comprende inoltre un elemento pressore 18 inserito all?interno del primo condotto 12 e configurato per esercitare una pressione su un perno 38 del secondo elemento di collegamento 31, come verr? spiegato in seguito pi? in dettaglio, quando detti primo e secondo elemento di collegamento 11, 31 sono collegati a tenuta, detto elemento pressore 18 avente un?estremit? collegata ad un piattello 19 configurato per deviare il flusso d?aria in uscita dai fori 21, in modo da mantenere pulita la superficie del primo e del secondo elemento di contatto elettrico 14, 34 e l?interno del primo elemento di collegamento 11 prima che il primo ed il secondo elemento di collegamento vengano collegati a tenuta, come mostrato nelle Figure 3 e 4; preferibilmente la parete di chiusura 22 comprende una pluralit? di fori 21 disposti in circolo attorno all?elemento pressore 18.
In modo preferito il secondo elemento di collegamento 31 comprende inoltre il perno 38 inserito all?interno del secondo condotto 32, detto perno 38 avente la superficie esterna combaciante con la superficie interna del secondo condotto 32 per impedire il flusso dell?aria tra il perno 38 e il secondo condotto 32, e da questi al mandrino 40, quando il primo 11 ed il secondo 31 elemento di collegamento non sono collegati a tenuta; preferibilmente detto perno 38 comprende una sede interna 35 comunicante con il condotto 32 per mezzo di una pluralit? di aperture 33, e comunicante con il mandrino ad alta velocit? 40, per consentire il passaggio del flusso d?aria dal secondo condotto 32 al mandrino 40 quando l?elemento pressore 18 esercita una pressione sul perno 38 per allontanare la superficie esterna del perno 38 dalla superficie interna del condotto 32, ad esempio facendo scorrere assialmente il perno 38 nel condotto 32, e il flusso d?aria possa fluire tra il perno 38 e il secondo condotto 32, ed il primo ed il secondo elemento di collegamento 11, 31 sono collegati a tenuta.
Preferibilmente detto perno 38 ? collegato a mezzi elastici 36, ad esempio una molla 36, configurati per esercitare una forza sul perno 38 in modo da portare il perno 38 a contatto con il secondo condotto 32 e chiudere le aperture 33 quando l?elemento pressore 18 ? allontanato dal perno 38 e gli elementi di collegamento 11, 31 sono separati.
In modo preferito il primo elemento di collegamento 11 comprende una sede 55 per l?inserimento del secondo elemento di collegamento 31 in modo che detta sede 55 abbia la superficie interna sostanzialmente conformata come la superficie esterna del secondo elemento di collegamento 31; preferibilmente il primo e/o il secondo elemento di collegamento 11, 31 comprendono mezzi di tenuta 37, ad esempio un o-ring 37 di tenuta inserito in una gola ricavata sulla superficie esterna del secondo elemento di collegamento 31, per collegare a tenuta il primo elemento di collegamento 11 ed il secondo elemento di collegamento 31 in modo da impedire che il flusso d?aria, fluendo tra il primo ed il secondo elemento di collegamento 11, 31, esca all?esterno ed in modo da consentire il passaggio del flusso d?aria dal primo al secondo elemento di collegamento 11, 31 attraverso i rispettivi condotti 12, 32 per inviarla al mandrino 40.
Nel funzionamento del dispositivo 10 della presente invenzione, il mandrino ad alta velocit? 40 e la macchina a controllo numerico sono collegati automaticamente per mezzo di un sistema di cambio utensile di tipo noto, configurato per posizionare il mandrino in modo da collegare a tenuta il primo 11 ed il secondo 31 elemento di collegamento, collegare i contatti elettrici 14, 34 e far passare il flusso d?aria dal primo 11 al secondo 31 elemento di collegamento per arrivare al mandrino 40.
In modo preferito il primo elemento di collegamento 11 comprende un elemento di chiusura 56, ad esempio un coperchio scorrevole, comandato da mezzi di attuazione 57 comprendenti ad esempio un elemento pneumatico, come un cilindro, alimentato con un fluido in pressione, preferibilmente aria compressa, proveniente da un terzo condotto 52, in modo che detto elemento pneumatico 57 scorra dentro una sede 58, essendo collegato ad una coppia di ingranaggi 59, 60 configurati per movimentare l?elemento di chiusura 56.
In particolare, la coppia di ingranaggi 59, 60 comprende una prima ruota 59 dentata impegnata in una dentatura 67 ricavata sul cilindro 57 in modo che detta prima ruota 59 venga fatta ruotare dal movimento del cilindro/elemento pneumatico 57 nella sede 58, essendo detta prima ruota 59 a sua volta collegata sullo stesso asse ad una seconda ruota 60 dentata impegnata in una dentatura 66 ricavata sul coperchio/elemento di chiusura 56 in modo che detta seconda ruota 60 venga fatta ruotare dal movimento della prima ruota 59 collegata al cilindro/elemento pneumatico e faccia scorrere il coperchio/elemento di chiusura.
In modo preferito il primo elemento di collegamento 11 comprende inoltre almeno un sensore, ad esempio di prossimit?, per verificare la corretta apertura o chiusura dell?elemento di chiusura.
Per collegare automaticamente a tenuta il primo ed il secondo elemento di collegamento 11, 31 sono previste le seguenti fasi:
- una fase di inserimento del secondo elemento di collegamento 31 all?interno della sede 55 del primo elemento di collegamento 11, in modo tale che primo e secondo elemento di collegamento 11, 31 siano collegati non a tenuta e quindi sia presente uno spazio tra la sede 55 del primo elemento di collegamento 11 e il secondo elemento di collegamento 31, come mostrato nella Figura 4; in questa fase gli elementi di contatto elettrico 14, 34 non sono ancora a contatto, l?elemento pressore 18 e il perno 38 sono a contatto, e il flusso d?aria proveniente dal primo condotto 12 attraversa i fori 21 della parete di chiusura 22, viene deviato dal piattello 19, attraversa lo spazio tra la sede 55 del primo elemento di collegamento 11 e il secondo elemento di collegamento 31 ed esce all?esterno;
- una fase in cui ? realizzato il collegamento a tenuta esercitando una pressione, ad esempio tramite il mandrino, tra primo e secondo elemento di collegamento 11, 31, in modo che la superficie interna della sede 55 del primo elemento di collegamento 11 sia sostanzialmente a contatto con la superficie esterna del secondo elemento di collegamento 31 ed i mezzi di tenuta 37 impediscano che il flusso d?aria fluisca tra primo e secondo elemento di collegamento 11, 31; in questa fase si stabilisce il contatto elettrico tra gli elementi di contatto elettrico 14, 34 e l?elemento pressore 18, in particolare il piattello 19, esercita sul perno 38 una pressione che, comprimendone i mezzi elastici 36, fa scorrere detto perno 38 nel secondo condotto 32 consentendo il passaggio del flusso d?aria proveniente dal primo condotto 12 al secondo condotto 32 e, attraverso le aperture 33, nella sede interna 35 del perno 38 e verso il mandrino ad alta velocit? 40.
Vantaggiosamente il dispositivo per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? ad una macchina a controllo numerico secondo la presente invenzione consente di utilizzare un elettromandrino ad alta velocit? collegandolo al mandrino portautensile della macchina a controllo numerico in modo automatico, senza richiedere l?intervento di un operatore per realizzare l?accoppiamento del mandrino ad alta velocit? col mandrino portautensile, con conseguente risparmio di tempo e diminuzione del costo di lavorazione.
Si sono descritte alcune forme preferite di attuazione dell?invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell?ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate nelle quali, eventuali segni di riferimento posti tra parentesi non possono essere interpretati nel senso di limitare le rivendicazioni stesse. Inoltre, la parola "comprendente" non esclude la presenza di elementi e/o fasi diversi da quelli elencati nelle rivendicazioni. L?articolo ?un?, ?uno? o ?una? precedente un elemento non esclude la presenza di una pluralit? di tali elementi. Il semplice fatto che alcune caratteristiche siano citate in rivendicazioni dipendenti diverse tra loro non indica che una combinazione di queste caratteristiche non possa essere vantaggiosamente utilizzata.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (10) per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? (40) ad una macchina a controllo numerico, comprendente un primo elemento di collegamento (11) configurato per essere fissato ad un mandrino portautensile di una macchina a controllo numerico, ed un secondo elemento di collegamento (31) configurato per essere collegato al primo elemento di collegamento (11) ed essere fissato al mandrino ad alta velocit? (40) comprendente un utensile (41) ed un motore elettrico per l?azionamento dell?utensile (41), caratterizzato dal fatto che: - il primo elemento di collegamento (11) comprende almeno un primo elemento di contatto elettrico (14) per alimentare elettricamente il mandrino ad alta velocit? (40) ed un primo condotto (12) per il passaggio di aria in pressione, collegato ad una rete di alimentazione dell?aria in pressione; - il secondo elemento di collegamento (31) comprende almeno un secondo elemento di contatto elettrico (34) configurato per stabilire un contatto elettrico con detto primo elemento di contatto elettrico (14) ed alimentare elettricamente il mandrino ad alta velocit? (40), ed un secondo condotto (32) per il passaggio dell?aria in pressione proveniente dal primo condotto (12).
  2. 2. Dispositivo (10) per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? (40) ad una macchina a controllo numerico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il primo e/o il secondo elemento di collegamento (11, 31) comprendono mezzi di tenuta (37) per collegare a tenuta il primo elemento di collegamento (11) ed il secondo elemento di collegamento (31) in modo da impedire che il flusso d?aria, fluendo tra il primo ed il secondo elemento di collegamento (11, 31), esca all?esterno ed in modo da consentire il passaggio del flusso d?aria dal primo al secondo elemento di collegamento (11, 31) attraverso i rispettivi condotti (12, 32) per inviarla al mandrino (40).
  3. 3. Dispositivo (10) per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? (40) ad una macchina a controllo numerico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i mezzi di tenuta (37) comprendono un o-ring (37) di tenuta inserito in una gola ricavata sulla superficie esterna del secondo elemento di collegamento (31).
  4. 4. Dispositivo (10) per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? (40) ad una macchina a controllo numerico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il secondo elemento di collegamento (31) comprende un perno (38) inserito all?interno del secondo condotto (32), detto perno (38) avente la superficie esterna combaciante con la superficie interna del secondo condotto (32) per impedire il flusso dell?aria tra il perno (38) e il secondo condotto (32), e da questi al mandrino (40), e dal fatto che detto perno (38) comprende inoltre una sede interna (35) comunicante con il condotto (32) per mezzo di una pluralit? di aperture (33), e comunicante con il mandrino ad alta velocit? (40), per consentire il passaggio del flusso d?aria dal secondo condotto (32) al mandrino (40) quando la superficie esterna del perno (38) e la superficie interna del condotto (32) non sono a contatto e il flusso d?aria pu? fluire tra il perno (38) e il secondo condotto (32).
  5. 5. Dispositivo (10) per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? (40) ad una macchina a controllo numerico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che comprende un elemento pressore (18) inserito all?interno del primo condotto (12) e configurato per esercitare una pressione sul perno (38) quando detti primo e secondo elemento di collegamento (11, 31) sono collegati a tenuta.
  6. 6. Dispositivo (10) per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? (40) ad una macchina a controllo numerico secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il perno (38) ? collegato a mezzi elastici (36) configurati per esercitare una forza sul perno (38) quando scorre all?interno del secondo condotto (32) sotto l?azione dell?elemento pressore (18), in modo da consentire che il flusso d?aria proveniente dal primo condotto (12) fluisca tra il perno (38) e il secondo condotto (32) e, attraverso le aperture (33), nella sede interna (35) del perno (38), arrivando al mandrino ad alta velocit? (40).
  7. 7. Dispositivo (10) per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? (40) ad una macchina a controllo numerico secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che il primo elemento di collegamento (11) comprende una pluralit? di fori (21) realizzati in una parete di chiusura (22) del primo condotto (12) e dal fatto che l?elemento pressore (18) comprende un?estremit? collegata ad un piattello (19) configurata per deviare il flusso d?aria in uscita dai fori (21), in modo da mantenere pulita la superficie del primo e del secondo elemento di contatto elettrico (14, 34) e l?interno del primo elemento di collegamento (11).
  8. 8. Dispositivo (10) per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? (40) ad una macchina a controllo numerico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il primo elemento di collegamento (11) comprende un elemento di chiusura (56) comandato da mezzi di attuazione (57) comprendenti un elemento pneumatico alimentato con un fluido in pressione in modo che detto elemento pneumatico (57) scorra per movimentare l?elemento di chiusura (56).
  9. 9. Procedimento per collegare automaticamente a tenuta il primo ed il secondo elemento di collegamento (11, 31) di un dispositivo (10) per il collegamento automatico di un mandrino ad alta velocit? (40) ad una macchina a controllo numerico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi: - una fase di inserimento del secondo elemento di collegamento (31) all?interno della sede (55) del primo elemento di collegamento (11), in modo tale che primo e secondo elemento di collegamento (11, 31) siano collegati non a tenuta; in questa fase gli elementi di contatto elettrico (14, 34) non sono ancora a contatto, l?elemento pressore (18) e il perno (38) sono a contatto, e il flusso d?aria proveniente dal primo condotto (12) attraversa i fori (21) della parete di chiusura (22), viene deviato dal piattello (19), attraversa lo spazio tra la sede (55) del primo elemento di collegamento (11) e il secondo elemento di collegamento (31) ed esce all?esterno; - una fase in cui un sistema di cambio utensile porta in posizione il mandrino, per realizzare il collegamento a tenuta tra primo e secondo elemento di collegamento (11, 31); in questa fase si stabilisce il contatto elettrico tra gli elementi di contatto elettrico (14, 34) e l?elemento pressore (18) esercita sul perno (38) una pressione che, comprimendone i mezzi elastici (36), fa scorrere detto perno (38) nel secondo condotto (32) consentendo il passaggio del flusso d?aria proveniente dal primo condotto (12) al secondo condotto (32) e, attraverso le aperture (33), nella sede interna (35) del perno (38) e verso il mandrino ad alta velocit? (40).
  10. 10. Mandrino ad alta velocit? (40) comprendente un dispositivo (10) per il collegamento automatico ad una macchina a controllo numerico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 8.
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EP3456461A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-20 National Chung-Hsing University High frequency vibration spindle system

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