ITBO20010134A1 - Macchina utensile - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione industriale dal titolo:

"MACCHINA UTENSILE”

La presente invenzione concerne una macchina utensile del tipo a traverse mobili, a montanti mobili o a portale mobile.

In particolare la presente invenzione concerne un dispositivo di movimentazione delle traverse in una macchina utensile supportata da un telaio e sulle quali traverse sono montate rispettive unità operative di lavorazione. Sono note macchine utensili o centri operativi dotati di una struttura di sostegno comprendente due guide longitudinali tra loro parallele supportate da rispettivi montanti verticali sulle quali guide scorrono due traverse di sostegno di unità operative per eseguire lavorazioni meccaniche su pezzi di dimensioni rilevanti ad esempio nel settore automobilistico o aeronautico.

Le citate traverse, nelle macchine note, scorrono sulle guide longitudinali mediante dispositivi di azionamento di tipo meccanico i quali provvedono a posizionare la singola traversa nella posizione richiesta per compiere le necessarie lavorazioni sul pezzo nonché a muovere la traversa stessa per azionare l’unità di lavorazione nel suo moto di avanzamento.

I dispositivi meccanici di azionamento delle traverse quali, ad esempio, quelli dotati di pignone e cremagliera o di viti a circolazione di sfere presentano vari inconvenienti, uno dei quali e costituito dalla relativa lentezza con cui le traverse stesse vengono mosse lungo le rispettive guide, con tempi dì reazione aH’azionamento estremamente lunghi e accelerazioni limitate anche in considerazione delle grandi masse interessate.

Un ulteriore inconveniente connesso con l’uso dei citati dispositivi meccanici di azionamento è costituito dal fatto che, sempre in considerazione dell’elevata massa delle traverse, le forze di attrito che si esplicano sulle guide di scorrimento sono proporzionalmente molto elevate la qual cosa ha come diretta conseguenza un rapido ed indesiderato surriscaldamento dei componenti meccanici di tali dispositivi nonché una loro rapida usura. Ulteriori inconvenienti dei citati dispositivi meccanici di azionamento sono dati dalle frequenti regolazioni che essi richiedono al fine di ridurre gli errori di misura che si verificano, anche a causa della effettiva elevata lunghezza dei tragitti percorribili dalle traverse lungo le citate guide longitudinali.

Scopo della presente invenzione è fornire una macchina utensile del tipo a traverse mobili che sia esente dagli inconvenienti sopra menzionati. Secondo la presente invenzione viene realizzata una macchina utensile comprendente due guide longitudinali parallele presentanti una prima direzione di sviluppo prevalente, due traverse sostanzialmente parallele sviluppantisi lungo una seconda direzione sostanzialmente perpendicolare a detta prima direzione di sviluppo prevalente di dette guide longitudinali, dette traverse supportando rispettive unità operative di lavorazione ed essendo mobili scorrevolmente rispetto a dette guide lungo detta prima direzione, caratterizzata dal fatto che detto movimento di dette traverse su dette guide è realizzato mediante motori elettrici lineari.

La presente invenzione verrà ora descritta, con riferimento ai disegni che ne illustrano alcuni esempi di attuazione puramente esemplificativi e non limitativi, in cui:

- la figura 1 illustra una vista prospettica schematica di una macchina utensile secondo la presente invenzione;

- la figura 2 illustra, in una vista frontale anteriore e con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre, la macchina utensile di figura 1; - la figura 3 illustra, in una vista frontale posteriore e con alcune parti asportate per meglio comprenderne altre, la macchina utensile di figura 1; - le figure 4, 5, 6 e 7 illustrano, in rispettive viste schematiche in pianta e con scala ridotta rispetto alle precedenti figure, la macchina utensile di figura 1 , in quattro differenti modalità operative.

- la figura 8 illustra, in una vista schematica in pianta, la macchina utensile di figura 7, in una configurazione alternativa;

- le figure 9 e 10 illustrano, in rispettive viste schematiche in pianta, la macchina utensile di figura 5, in due differenti configurazioni alternative; - la figura 11 illustra una vista prospettica schematica di una seconda forma realizzativa della macchina utensile secondo la presente invenzione. Con riferimento alle figure 1 e 11 , con 100 è indicata nel suo complesso una macchina utensile automatica, la quale comprende due strutture 1, 1' di supporto di rispettive unità 4, 5 operative di lavorazione, e precisamente, in figura 1 le strutture 1 , 1' di supporto sono costituite da due traverse 2 e 3, mentre in figura 11 sono costituite da due montanti 2', 3'.

In entrambi i casi sopra descritti, le unità 4, 5 operative di lavorazione sono mobili nello spazio lungo i tre assi X, Y e Z lineari di rispettivi sistemi di riferimento cartesiano.

Secondo quanto illustrato nella figura 1, ciascuna delle unità 4, 5 di lavorazione, di tipo noto e pertanto non illustrate nel dettaglio, comprende un rispettivo carrello 6, 7 su cui è montato un mandrino 8, 9 portautensili, visibile nelle figure 2 e 3, il quale carrello 6, 7 è impegnato scorrevolmente con un elemento 10, 11 di supporto rispetto al quale è mobile lungo la citata direzione Z.

Gli elementi 10, 11 di supporto sono mobili lungo la citata direzione Y relativamente alle rispettive traverse 2, 3 mediante mezzi di azionamento di tipo noto e pertanto non ulteriormente descritti.

Le due traverse 2 e 3 presentano una rispettiva direzione D1 , D2 di sviluppo prevalente sostanzialmente parallela all’asse Y del sistema di riferimento cartesiano.

Le due traverse 2, 3 sono sostenute da due guide 12, 13 longitudinali sviluppantisi prevalentemente lungo una direzione D3 sostanzialmente paraltela alla citata direzione X, le quali guide 12, 13 sono supportate da una pluralità di colonne 14 montanti.

Le colonne 14 montanti presentano rispettive estremità 15 inferiori di collegamento ad un basamento 16 della macchina 100 utensile, e rispettive estremità 17 superiori connesse alle citate guide 12, 13 longitudinali.

Lungo le guide 12, 13 longitudinali, le traverse 2, 3 sono mobili scorrevolmente lungo la citata direzione D3 per muovere le unità 4, 5 operative nei loro movimenti atti all’esecuzione delle operazioni richieste sui pezzi in lavorazione nella macchina 100 utensile automatica.

Secondo quanto illustrato nella figura 1 , la macchina 100 comprende due unità 40, 41 di controllo e comando delle unità 4, 5 operative disposte sulle traverse 2 e 3, per la gestione, mediante controllo numerico, delle operazioni della macchina 100 stessa le quali unità 40, 41 sono collocate in corrispondenza di due colonne 14 montanti opposte lungo la direzione D3. Ciascuna unità 40, 41 di controllo e comando è programmabile per far svolgere alle unita 4, 5 operative rispettivi cicli di operazioni, mediante l'esecuzione di una sequenza determinata di comandi quali, ad esempio i cosiddetti "part programs" utilizzanti software specifici.

In particolare, l’unità 40 di controllo e comando è specificamente dedicata alla unità 4 operativa posta sulla prima traversa 2 mentre l’unità 41 di controllo e comando è in grado di gestire le operazioni sia della sola unità 5 operativa posta sulla seconda traversa 3, sia di entrambe le unita 4, 5 operative, a seconda delle modalità di funzionamento preventivamente impostate.

Secondo quanto illustrato nella figura 2, la prima traversa 2 è azionata nel suo movimento lungo la citata direzione D3, mediante due motori 18, 19 elettrici lineari. Ciascuno dei due motori 18, 19 elettrici lineari comprende un nucleo 20 induttore o nucleo primario ed un nucleo 21 indotto o nucleo secondario.

I due nuclei 20 induttori sono montati solidali alla prima traversa 2 in corrispondenza di due sue testate 22, 23 d’estremità tra loro opposte longitudinalmente.

I due nuclei 21 indotti sono costituiti da due rispettive slitte 24, 25 sviluppantisi, parallelamente tra loro, ciascuna lungo una delle guide 12, 13 longitudinali.

Secondo quanto illustrato nella figura 3 ed analogamente alla prima traversa 2, anche la seconda traversa 3 è azionata nel suo movimento lungo la citata direzione D3, mediante due motori 26, 27 elettrici lineari. Ciascuno dei due motori 26, 27 elettrici lineari comprende un nucleo 28 induttore 0 nucleo primario ed un nucleo 29 indotto o nucleo secondario.

I due nuclei 28 induttori sono montati solidali alla seconda traversa 3 in corrispondenza di due sue testate 30, 31 d’estremità tra loro opposte longitudinalmente.

1 due nuclei 29 indotti sono costituiti da due rispettive slitte 32, 33 sviluppantisi, parallelamente tra loro, ciascuna lungo una delle guide 12, 13 longitudinali, affiancate parallelamente alle sopra descritte slitte 24, 25 relative alla prima traversa 2 e internamente alle stesse in modo da non generare interferenze tra i due rispettivi motori 18, 26, 19, 27 elettrici lineari di ciascuna traversa 2, 3 operanti sulla medesima guida 12, 13 longitudinale. I rispettivi nuclei 20, 28 primari e 21, 29 secondari di ciascun motore 18, 19, 26, 27 sono contraffacciati e distanziati da un opportuno traferro 34 secondo il noto schema dì funzionamento di un qualsiasi motore elettrico lineare.

I motori 18, 19, 26, 27 elettrici lineari costituiscono, nel loro insieme, mezzi motori indicati complessivamente con M.

Vantaggiosamente, ciascuna traversa 2, 3 comprende organi di scorrimento delle traverse 2, 3 stesse sulle guide 12, 13 longitudinali indicati schematicamente nelle figure con 38; tali organi 38, di tipo noto e non ulteriormente descritti, sono atti anche a mantenere costante il valore del citato traferro 34 tra i nuclei 20, 28 primari e 21 , 29 secondari.

Con riferimento alla figura 11 , la macchina 100 ivi illustrata è dotata, per il supporto delle unità 4, 5 operative, dei citati montanti 2', 3' mobili in sostituzione delle traverse 2, 3. La macchina 100 illustrata in figura 11 presenta inoltre parti componenti corrispondenti ed analoghe a quelle già descritte con riferimento alle figure da 1 a 10 e, pertanto, tali parti componenti sono indicate, per semplicità di descrizione, con i medesimi numeri di riferimento già utilizzati nelle citate figure da 1 a 10.

In uso, secondo quanto illustrato nella figura 4, ciascuna delle due unità 4, 5 operative montate sulle due rispettive traverse 2, 3 della macchina 100 utensile esegue lavorazioni differenti su due rispettivi pezzi 35, 36 disposti in due aree di lavoro separate.

In tale prima modalità di utilizzo la macchina 100 offre la possibilità di eseguire lavorazioni anche completamente differenti su pezzi 35, 36 anche completamente differenti, cioè le due unità 4, 5 operative funzionano a guisa di due distinte macchine utensili che eseguono programmi di lavoro differenti.

In altre parole, l’unità 40 di controllo e comando gestisce l’unità 4 operativa della prima traversa 2 ed esegue un rispettivo primo "part program” mentre l’unità 41 di controllo e comando gestisce l’unità 5 operativa della seconda traversa 3 ed esegue un secondo “part program”, differente dal citato primo “part program” dell’unita 4 operativa.

Secondo quanto illustrato nella figura 5, ciascuna delle due unità 4, 5 operative montate sulle due traverse 2, 3 della macchina 100 utensile esegue un medesimo ciclo di lavorazione su due rispettivi pezzi 35 uguali.

In tale seconda modalità di utilizzo la macchina 100 offre la possibilità di eseguire contemporaneamente e sostanzialmente in sincronia il medesimo ciclo di lavorazione su due pezzi 35 uguali, raddoppiando quindi la produttività della macchina 100 stessa rispetto al caso in cui sia presente una sola unità operativa.

In altre parole, l’unità 41 di controllo e comando gestisce entrambe le unità 4, 5 operative delle traverse 2 e 3, eseguendo un solo “part program” mentre l'unità 40 di controllo e comando risulta sostanzialmente inattiva. Secondo quanto illustrato nella figura 6, ciascuna delle due unità 4, 5 operative montate sulle due traverse 2, 3 della macchina 100 utensile esegue cicli di lavorazione differenti su un medesimo pezzo 37.

In tale terza modalità di utilizzo la macchina 100 rende possibile lo svolgimento in contemporanea di differenti cicli di lavorazioni che normalmente, nelle macchine note, verrebbero svolti in successione e riduce i tempi di produzione in quanto due differenti utensili possono essere utilizzati contemporaneamente sulle due unità 4, 5 operative.

In altre parole, in analogia a quanto precedentemente descritto con riferimento alla figura 4, l’unità 40 di controllo e comando gestisce l’unità 4 operativa della prima traversa 2 ed esegue un rispettivo primo “part program” mentre l’unità 41 di controllo e comando gestisce l’unità 5 operativa della seconda traversa 3 ed esegue un secondo "part program”, differente dal citato primo “part program” dell’unita 4 operativa.

Secondo quanto illustrato nella figura 7, ciascuna delle due unità 4, 5 operative montate sulle due traverse 2, 3 della macchina 100 utensile esegue cicli di lavorazione uguali su un medesimo pezzo 37 avente due porzioni 37a, 37b speculari del pezzo 37 stesso rispetto ad un asse S di simmetria parallelo alla direzione D3.

In tale quarta modalità di utilizzo la macchina 100 rende possibile lo svolgimento, in contemporanea, di cicli di lavorazioni identici che normalmente, nelle macchine note, verrebbero svolti in successione.

Anche in questo caso, in analogia alla sopra descritta terza modalità di utilizzo, l’unità 41 di controllo e comando gestisce entrambe le unità 4, 5 operative delle traverse 2, 3, eseguendo un solo “part program".

È evidente come la disposizione dell’asse S di simmetria del pezzo 37 sia ininfluente e pertanto, in analogia a quanto descritto con riferimento alla figura 7, identiche considerazioni possono essere fatte riguardo alla figura 8 in cui l’asse S di simmetria risulta disposto perpendicolarmente alla direzione D3.

Secondo quanto illustrato nella figura 9 ed in analogia con quanto in precedenza descritto con riferimento alla seconda modalità di utilizzo illustrata in figura 5, la macchina 100 permette la lavorazione in sincronia da parte delle due unità 4, 5 operative disposte sulle due traverse 2 e 3, di due pezzi 35 uguali aventi sviluppo longitudinale prevalente sostanzialmente secondo la direzione D3 e disposti specularmente rispetto alla stessa direzione D3.

Con riferimento a quanto illustrato nella figura 10, la macchina 100 permette la lavorazione in sincronia da parte delle due unità 4, 5 operative disposte sulle due traverse 2 e 3, di due pezzi 35 uguali disposti specularmente rispetto ad un asse S1 parallelo alla direzione D1.

L’utilizzo dei motori 18, 19, 26, 27 lineari per la movimentazione delle due traverse 2, 3 permette una notevole semplificazione nel montaggio e nel funzionamento della macchina 100 utensile con evidenti vantaggi sia per quanto concerne i costi di gestione che quelli di manutenzione.

Vantaggiosamente, la macchina 100 comprende un programma anticollisione, impostato in almeno una delle citate unità 40, 41 di controllo e comando ed atto ad impedire la collisione delle due unità 4,5 operative qualora, nell’eventualità di un errore nella programmazione dei rispettivi "part programs” o per qualsiasi altro motivo, alle due unita 4, 5 operative stesse fosse imposta una traslazione tale da sovrapporre i rispettivi percorsi lungo una delle direzioni D1 , D2, D3.

In tal caso, il citato programma anticollisione, a seguito di una continua verifica della posizione istantanea delle due unita 4, 5 operative mediante sensori di rilevamento di posizione di tipo noto, provvede a arrestare il movimento relativo delle due unità 4, 5 operative stesse, avvisando eventualmente l’operatore con segnalazioni visive e/o sonore del malfunzionamento della macchina 1.

Con riferimento alla macchina 100 illustrata in figura 11 e dotata dei montanti 2', 3' di supporto delle unità 4, 5 operative, il suo funzionamento operativo è sostanzialmente analogo a quello sopra descritto riguardo alla macchina 100 dotata di traverse 2, 3 mobili e, in particolare, le sue modalità operative risultano assimilabili a quelle illustrate nelle figure da 4 a 10 e pertanto non ulteriormente descritte.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina utensile comprendente almeno due strutture (1, 1') di supporto di rispettive unità operative (4, 5) di lavorazione, dette strutture (1, 1') essendo mobili lungo almeno una guida (12, 13) sviluppantesi lungo una prima direzione (D3) di sviluppo prevalente ad opera di rispettivi mezzi (M) motori, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (M) motori comprendono motori (18, 19, 26, 27) elettrici lineari.
2. 2. Macchina utensile secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette strutture (1, 1') di supporto sono mobili scorrevolmente su dette guide (12, 13) in modo indipendente l’una dall’altra.
3. 3. Macchina utensile secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che dette unità (4, 5) operative di lavorazione supportate da ciascuna di dette due strutture (1,1') di supporto agiscono sostanzialmente in contemporanea su almeno due rispettivi pezzi (35, 36) in lavorazione per eseguire differenti cicli di lavorazione.
4. 4. Macchina utensile secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che dette unità (4, 5) operative di lavorazione supportate da ciascuna di dette due strutture (1, 1') di supporto agiscono sostanzialmente in sincronia su almeno due rispettivi pezzi (35) in lavorazione, per eseguire un uguale ciclo di lavorazione.
5. 5. Macchina utensile secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che dette unità (4, 5) operative di lavorazione supportate da ciascuna di dette due strutture (1, 1') di supporto agiscono sostanzialmente in contemporanea su un medesimo pezzo (37) in lavorazione per eseguire differenti cicli di lavorazione.
6. 6. Macchina utensile secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che dette unità (4, 5) operative di lavorazione supportate da ciascuna di dette due strutture (1, 1') agiscono su un medesimo pezzo (37) in lavorazione dotato di almeno un asse (S) di simmetria definente almeno due porzioni (37a, 37b) simmetriche di detto pezzo (37), dette unità (4, 5) operative eseguendo rispettivi uguali cicli di lavorazione sostanzialmente in sincronia su dette almeno due porzioni (37a, 37b) simmetriche.
7. 7. Macchina utensile secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una unità (40, 41) di controllo e comando programmabile per far eseguire a dette unità (4, 5) operative sequenze determinate di operazioni.
8. 8. Macchina utensile secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detta almeno una unità (40, 41) di controllo e comando comprende un programma anticollisione per impedire la collisione di dette due unita (4, 5) operative durante la lavorazione dei pezzi (35, 36, 37) sulla macchina (100) stessa.
9. 9. Macchina utensile secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto di comprendere due guide (12, 13) longitudinali parallele presentanti una prima direzione (D3) di sviluppo prevalente, dette strutture (1, 1') comprendendo due traverse (2, 3) sostanzialmente parallele sviluppantisi lungo una seconda direzione (D1, D2) sostanzialmente perpendicolare a detta prima direzione (D3) di sviluppo prevalente di dette guide (12, 13) longitudinali, dette traverse (2, 3) supportando rispettive unità (4, 5) operative di lavorazione ed essendo mobili scorrevolmente rispetto a dette guide (12, 13) longitudinali lungo detta prima direzione (D3), detto movimento di dette traverse su dette guide essendo realizzato mediante motori (18, 19, 26, 27) elettrici lineari.
10. 10. Macchina utensile secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto di comprendere due guide (12, 13) longitudinali parallele presentanti una prima direzione (D3) di sviluppo prevalente, dette strutture (1, 1‘) comprendendo due montanti (2', 3') sostanzialmente paralleli sviluppantisi lungo una terza direzione (D4) verticale e sostanzialmente perpendicolare a detta prima direzione (D3) di sviluppo prevalente di dette guide (12, 13) longitudinali, detti montanti (2', 3') supportando rispettive unità (4, 5) operative di lavorazione ed essendo mobili scorrevolmente rispetto a dette guide (12, 13) longitudinali lungo detta prima direzione (D3), detto movimento di detti montanti su dette guide essendo realizzato mediante motori (18, 19, 26, 27) elettrici lineari.
11. 11. Macchina utensile automatica, sostanzialmente come descritto con riferimento ad una qualsiasi delle figure dei disegni annessi.