IT9067922A1

IT9067922A1 - Macchina utensile ad asportazione di truciolo con testa portamandrino a tre gradi di liberta'

Info

Publication number: IT9067922A1
Application number: IT067922A
Authority: IT
Inventors: Lorenzo Crivellin
Original assignee: Vigel Spa
Priority date: 1990-11-23
Filing date: 1990-11-23
Publication date: 1992-05-24
Also published as: US5197836A; ES2073650T3; EP0486992A1; IT1247783B; ATE123681T1; EP0486992B1; IT9067922A0; DE69110413D1; JPH05220637A; DE69110413T2

Description

"Macchina utensile ad asportazione di truciolo con testa portamandrino a tre gradi di liberta'"

RIASSUNTO

La macchina comprende un primo supporto planetario (19) sopportato girevolmente dalla struttura della testa portamsindrino (12) ed un secondo supporto satellite (21), recante eccentricamente il mandrino (22), sopportato girevolmente ed eccentricamente dal supporto planetario (19); detti primo e secondo supporto essendo atti a produrre, grazie alla combinazione dei reciproci moti rotatori, spostamenti del mandrino stesso in due direzioni (x-y) tra loro ortogonali; la testa essendo, a sua volta, sopportata da una slitta (18) con possibilità1 di movimento secondo una terza direzione (z) ortogonale alle prime due. (rif. fig.2).

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una macchina utensile ad asportazione di truciolo, dotata di una testa portamandrino a tre gradi di liberta', intendendosi con tale locuzione, il fatto che il mandrino può1 spostarsi nello spazio secondo una terna di assi cartesiani.

Piu' precisamente 1 'invenzione si riferisce alle macchine utensili in cui l'asse di rotazione del mandrino e' parallelo ad un asse della terna cartesiana, per esempio l'asse "z", ed in cui il mandrino stesso può' spostarsi, mantenendo il proprio asse parallelo all'asse "z" nella direzione di due ulteriori assi ortogonali "x" e "y" oltreche' lungo la direzione del predetto asse "z".

Come e' noto le attuali macchine utensili a tre gradi di libertà' si avvalgono, per la movimentazione della testa portamandrino, di una terna di slitte tra loro ortogonali e rispettivamente parallele alla terna di assi di riferimento, le slitte essendo reciprocamente vincolate, una all'altra con possibilità' di scorrimento relativo.

Questo noto e diffusa sistema di movimentazione presenta molteplici inconvenienti e, principalmente, l'ingombro complessivo, la difficolta' di ottenere un elevato grado di precisione - poiché' i giochi dei diversi accoppiamenti in cascata 3i sommano - e la complessità' dei meccanismi di movimentazione rettilinea delle slitte.

La presente invenzione e' diretta ad eliminare questi inconvenienti e, nell'ambito di questa finalità' generale, ha l'importante scopo di realizzare una macchina utensile con una testa portamandrino a tre gradi di liberta' che, a parità' di estensione dei movimenti del mandrino, presenti un ingombro limitato e ridotto di circa il 403⁄4 rispetto alle disposizioni note a slitte ortogonali.

Un altro importante scopo della presente invenzione e1 quello di realizzare una macchina utensile con una testa portamandrino a tre gradi di liberta' atta a consentire un elevato grado di precisione dei movimenti del mandrino.

Un ulteriore importante scopo della presente invenzione e' quello di realizzare una macchina utensile con una testa portamandrino a tre gradi di liberta' atta a consentire una notevole semplificazione dei meccanismi di movimentazione del mandrino parallelamente alla terna di assi di riferimento.

L'invenzione e' anche diretta a perfezionare la struttura complessiva delle macchine utensili del tipo specificato rendendola piu' compatta, meno sensibile allo stato di usura e manutenzione delle superfici a contatto e piu* idonea alla gestione automatizzata a mezzo dei noti sistemi a controllo numerico.

Per realizzare questi importanti scopi, ed altri che risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue, la presente invenzione ha per oggetto una macchina utensile ad asportazione di truciolo con almeno una testa portamandrino a tre gradi di libertà', caratterizzata dal fatto che detta testa comprende un primo supporto planetario sopportato girevolmente dalla struttura della testa stessa ed un secondo supporto satellite, recante eccentricamente il mandrino, sopportato girevolmente ed eccentricamente dal supporto planetario; detti primo e secondo supporti essendo atti a produrre, grazie alla combinazione dei reciproci moti rotatori, spostamenti del mandrino stesso in due direzioni tra loro ortogonali; la testa essendo, a sua volta, sopportata da una slitta con possibibilita1 di movimento secondo una terza direzione ortogonale alle prime due.

Secondo l'invenzione, pertanto, gli spostamenti dei mandrino secondo due degli assi di riferimento sono individuati dalle coordinate polari del supporto planetario in rapporto alla testa e da quelle del supporto satellite in rapporto al planetario ed a questo scopo la traiettoria circolare satellitare passa per il centro di rotazione del supporto planetario; intendendosi per satellitare la traiettoria percorsa da un punto dell'asse del mandrino per effetto della sola rotazione del supporto satellite.

Di conseguenza la massima escursione del mandrina lungo i due suddetti assi ortogonali, sara' pari a due volte il diametro della traiettoria circolare satellitare e detto diametro, a sua volta, sara' pari al raggio della massima traiettoria circolare planetaria, intendendosi per planetaria la traiettoria percorsa da un punto dell'asse del mandrina per effetto della sola rotazione del supporto planetario.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue e con riferimento agli allegati disegni, forniti a titolo di esempio non limitativo, nei quali:

la fig. 1 e' una vista prospettica della macchina secondo 11invenzione,

- la fig. 2 e' una vista prospettica schematica mostrante in dettaglio i cinematismi della testa portamandrino,

la fig. 3 e' un'analoga vista prospettica mostrante un altro dettaglio della testa portamandrino,

- la fig. 4 e1 una sezione longitudinale assiale e parziale della testa portamandrino,

- la fig. 5 e1 un diagramma mostrante le coordinate polari di un generico punto dell'asse del mandrino,

le figg. 6 e 7 sono diagrammi mostranti le configurazioni del sistema per spostamenti di detto punto dell'asse del mandrino lungo due assi ortogonali "x" e rispettivamente "y".

Nei disegni 10 indica genericamente la macchina utensile, includente un banco di supporto 11 ed una testa portamandrino 12 sopportata scorrevole su guide 13 del banco definenti una direzione di spostamento del mandrino, per esempio la direzione "z" di una terna di assi ortogonali di riferimento "x", "y" e "z". Un motore di posizionamento 14 ed una vite di comando 14a associata al motore provvedono in modo noto a spostare la testa 12 lungo le guide 13.

A lato della testa 12, il banco reca un magazzino di utensili composto da una pluralità1 di supporti 15 per utensili collegati da maglie di catene 16 cooperanti con ruote dentate di trascinamento mosse da un motore non visibile in Figura.

La testa portamandrino 12 comprende un'incastellatura rigida 17, sopportata da una slitta 18 scorrevole sulle guide 13 del banco, un primo supporto cilindrico planetario 19, sopportato girevolmente dall'incastellatura 17 tramite cuscinetti 2Π ed un secondo supporto cilindrico satellite 21, recante il mandrino 22, sopportato liberamenteo girevole dal supporto planetario 19 tramite cuscinetti 23.

Come chiaramente mostrato nelle figure, il mandrino 22 e' disposto eccentricamente sul supporto satellite ed il suo asse di rotazione "a" risulta disassato di una quantità' RI rispetto all'asse di rotazione "b" del supporto 21. Pertanto quando il supporto satellite 21 ruota in rapporto al supporto planetario 19, un generico punto dell'asse "a" del mandrino descrive una traiettoria circolare "t" satellitare, avente raggio RI e centro sull'asse di rotazione "b" del supporto satellite 21. Analogamente, il supporto satellite 21 e' portato eccentricamente dal supporto planetario 19 e l'asse di rotazione "b" del supporto 21 si trova disassato di una quantità' RI rispetto all'asse "c" di rotazione del supporto planetario 19. Di conseguenza, la traiettoria satellitare "t" del mandrino passa per l'asse di rotazione del supporta planetario 19 e la massima escursione del mandrino, lungo due assi ortogonali "x" ed "y" aventi l'origine sull'asse "c", e' pari a due volte il diametro della traiettoria satellitare "t" essendo, a sua volta, detto diametro pari al raggio R2 della massima traiettoria circolare planetaria T, ossia della massima traiettoria percorsa da un punto dell'asse del mandrino per effetto della rotazione del supporto 19.

Sul supporto planetario 19 e' provvista una ruota elicoidale periferica 24 con la quale ingrana una vite senza fine 25 mossa, tramite un rinvio a cinghia dentata 26 da un motore di posizionamento planetario Z7, (fig. 2).

Analogamente sul supporto satellite 21 (fig.3) e' provvista una ruota elicoidale periferica 28 con la quale ingrana una vite senza fine 29 mossa, con l’interposizione di un rinvio conico 30 da un motore di posizionamento satellitare 31. L'adozione di coppie vite/ruota e1 vantaggiosa agli effetti della irreversibilità' del moto e della conseguente stabilita' delle posizioni del mandrino anche quando su di esso si scarica la sollecitazione dell’utensile.

Un terzo motore di trascinamento 32 provvede alla rotazione di lavoro dell'albero 33 del mandrino tramite un albero di rinvio 34 coassiale al supporto 21, mosso da una terna di ingranaggi di rinvio 35-36-37 che collegano il motore 31 all'albero 34 ed una ulteriore coppia di ingranaggi di rinvio 38-39 colleganti l'albero di rinvio 34 all'albero del mandrino 33. Un cilindro fluidodinamico 40 e1 disposto sull'albero 33 del mandrino per comandare, in modo per se' noto, l'apertura e la chiusura delle griffe di mandrino.

Dalla descrizione che precede appare evidente che gli spostamenti del mandrino 22 secondo gli assi "x" e "y" di riferimento sono individuati dalla coordinata polare del supporto planetaria 19 in rapporto all'incastellatura 17 della testa e dalla coordinata polare del supporto satellite 21 in rapporto al planetario 19; il mandrino potendo posizionarsi in qualsiasi punto dell'area circolare avente raggio R2 = 2R1.

Mezzi sensori angolari (non disegnati) per esempio "encoder" di tipo noto, sono provvisti per rilevare la posizione angolare dei supporti e fornire corrispondenti dati di posizionamento ad un microprocessore che provvede, in modo per se1 noto, al controllo numerico della macchina.

Il diagramma di fig. 5, di immediata interpretazione, mostra le configurazioni del sistema per spostamenti del mandrino lungo l'asse "x" ed il diagramma di fig. 6 le analoghe configurazioni del sistema per spostamenti lungo l'asse "y".

Preferibilmente, secondo l'invenzione, il supporta planetario 19 e quella satellite 21 sono controrotanti.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di esecuzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati, rispetto a quanto descritto ed illustrato a titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) - Macchina utensile ad asportazione di truciola con almeno una testa portamandrino a tre gradi di liberta', caratterizzata dal fatto che detta testa comprende un primo supporto planetario sopportato girevolmente dalla struttura della testa stessa ed un secando supporto satellite, recante eccentricamente il mandrino, sopportato girevolmente ed eccentricamente dal supporto planetaria; detti primo e secondo supporto essendo atti a produrre, grazie alla combinazione dei reciproci moti rotatori, spostamenti del mandrino stessa in due direzioni tra loro ortogonali; la testa essendo, a sua volta, sopportata da una slitta con possibilità1 di movimento secondo una terza direzione ortogonale alle prime due. 2) - Macchina utensile secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal Tatto che la traiettoria circolare satellitare del mandrino passa per il centro di rotazione del supporto planetario e dal fatto che la massima traiettoria circolare planetaria ha un raggio pari al diametro di quella satellitare. 31 - Macchina utensile secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che il mandrino può' posizionarsi in qualsiasi punto di una superficie circolare avente raggio pari al diametro della traiettoria satellitare e dal fatto che la generica posizione del mandrino e' individuata dalla coordinata polare del supporto planetaria in rapporto alla struttura della testa portamandrino e dalla coordinata polare del supporto satellite in rapporto a quello planetario. 4) - Macchina utensile secondo le rivendicazini 1 a 3, caratterizzata dal fatto che il supporto planetario e' cilindrico ed e1 sopportato dalla struttura della testa con l'interposizione di cuscinetti di rotolamento. 5) - Macchina utensile secondo le rivendicazioni 1 a 3, caratterizzata dal fatto che il supporto satellite e1 cilindrico ed e' sopportato dal planetario con l'interposizione di cuscinetti di rotolamento . 6) - Macchina utensile secondo le rivendicazioni 1, 4 e 5, caratterizzata dal fatto che il supporto planetario e quello satellite sono provvisti di ruote elicoidali periferiche con le quali ingranano rispettive viti senza fine mosse da corrispondenti motori di posizionamento. 7) - Macchina utensile secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l'albero del mandrino e' mosso da un rispettivo motore di trascinamento tramite un albero di rinvio coassiale al supporto satellite ed ingranaggi interposti tra detto albero di rinvio, il motore e l'albero del mandrino. 8) - Macchina utensile secondo le rivendicazini precedenti e, sostanzialmente, come descritta ed illustrata.