ITBO20090179A1 - DEVICE FOR THE ROTATION OF A SPINDLE - Google Patents
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Description
DISPOSITIVO PER LA ROTAZIONE DI UN MANDRINO DEVICE FOR THE ROTATION OF A SPINDLE
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invenzione s'inquadra nel settore concernente le macchine utensili ed i centri di lavoro, nel seguito complessivamente indicati anche con il solo termine “macchina” e si riferisce ad un dispositivo per la rotazione di un mandrino attorno ad un asse di rotazione, particolarmente adatto per macchine per la lavorazione di elementi in metallo ferroso, in alluminio, in legno, in ABS od in altri materiali anche compositi, per la produzione di mobili, infissi, imposte e simili. The present invention falls within the sector concerning machine tools and machining centers, hereinafter referred to as a whole also with the term "machine" only and refers to a device for rotating a spindle around a rotation axis, particularly suitable for machines for processing elements in ferrous metal, aluminum, wood, ABS or other materials, including composite ones, for the production of furniture, fixtures, shutters and the like.
Sono note macchine dotate di dispositivi porta mandrino, anche indicati con il termine teste porta mandrino, destinati a ruotare tale mandrino attorno ad un asse di rotazione per orientare angolarmente le punte per forare, le frese e gli utensili rotativi in genere azionati dal mandrino. Machines are known equipped with spindle holder devices, also indicated with the term spindle holder heads, intended to rotate said spindle around a rotation axis to angularly orient the bits for drilling, cutters and rotary tools in general driven by the spindle.
Uno svantaggio di tali dispositivi noti consiste nel fatto che le operazioni di smontaggio del mandrino, ad esempio per operazioni di manutenzione, sono laboriose e richiedono parecchio tempo da parte di personale altamente specializzato. Altro svantaggio dei dispositivi noti per la rotazione del mandrino consiste nel fatto che, a seguito delle rotazioni, possono sottoporre a stress e ad usura i cavi ed i condotti di alimentazione del mandrino che sono quindi soggetti a rotture. A disadvantage of these known devices is that the spindle disassembly operations, for example for maintenance operations, are laborious and require a lot of time by highly specialized personnel. Another disadvantage of the known devices for the rotation of the mandrel consists in the fact that, as a result of the rotations, they can subject the cables and the supply ducts of the mandrel to stress and wear, which are therefore subject to breakage.
Altro svantaggio consiste nel fatto che i dispositivi noti possono presentare giochi nella regolazione della posizione angolare del mandrino che possono compromettere la precisione delle lavorazioni. Another disadvantage consists in the fact that known devices can have play in the adjustment of the angular position of the spindle which can compromise the precision of the machining.
Uno scopo della presente invenzione è quello di proporre un dispositivo porta mandrino provvisto di un attacco per connettere e distaccare in modo semplice e veloce il mandrino. An object of the present invention is to propose a spindle holder device provided with an attachment for connecting and detaching the spindle in a simple and fast way.
Altro scopo è di proporre un dispositivo in grado di evitare stress ed usure eccessive dei condotti e dei cavi afferenti al mandrino. Another object is to propose a device capable of avoiding excessive stress and wear of the ducts and cables afferent to the mandrel.
Ulteriore scopo è quello di proporre un dispositivo porta mandrino in grado di orientare angolarmente tale mandrino con precisione e pressoché senza giochi. A further object is to propose a spindle holder device capable of angularly orienting said spindle with precision and practically without play.
Altro scopo è quello di proporre un mandrino fissabile in modo semplice e veloce al dispositivo. Another object is to propose a mandrel which can be fastened simply and quickly to the device.
Le caratteristiche dell'invenzione sono nel seguito evidenziate con particolare riferimento agli uniti disegni nei quali: The characteristics of the invention are highlighted below with particular reference to the accompanying drawings in which:
- la figura 1 illustra una vista laterale del dispositivo per la rotazione di un mandrino, oggetto della presente invenzione, associato al mandrino ed in cui alcune parti sono state asportate per meglio evidenziarne altre; Figure 1 illustrates a side view of the device for rotating a mandrel, object of the present invention, associated with the mandrel and in which some parts have been removed to better highlight others;
- le figure 2 e 3 illustrano viste del dispositivo di figura 1 con il mandrino in condizioni di orientamento angolare rispettivamente frontale e posteriore; Figures 2 and 3 show views of the device of Figure 1 with the mandrel in conditions of angular orientation, respectively, front and rear;
- le figure 4 e 5 illustrano viste rispettivamente frontale e dall’alto del dispositivo di figura 1; - Figures 4 and 5 show respectively front and top views of the device of Figure 1;
- le figure 6 e 7 illustrano viste del dispositivo di figura 1 parzialmente sezionate secondo i piani rispettivamente VI - VI e VII - VII di detta figura 1; - figures 6 and 7 show partially sectioned views of the device of figure 1 according to the planes VI - VI and VII - VII respectively of said figure 1;
- la figura 8 illustra una vista sezionata secondo il piano IIX - IIX di figura 4 - la figura 9 illustra una variante del dispositivo di figura 8. - figure 8 illustrates a sectional view along the plane IIX - IIX of figure 4 - figure 9 illustrates a variant of the device of figure 8.
Con riferimento alle figure da 1 ad 8, con 1 viene indicato il dispositivo per la rotazione di un mandrino M, oggetto della presente invenzione, provvisto di una ruota dentata 2 azionata in rotazione da mezzi di rotazione 3 e connessa al mandrino M, per orientarlo angolarmente rispetto al proprio asse di rotazione A. Il mandrino M è dotato di una pluralità di collegamenti per fluidi, ad esempio aria compressa, olio in pressione e/o emulsionato, liquidi o gas di raffreddamento, ed elettrici, ad esempio per l’alimentazione elettrica di parti, per comandi e/o per segnali di parametri fisici e/o di posizioni. With reference to Figures 1 to 8, 1 indicates the device for the rotation of a spindle M, object of the present invention, provided with a toothed wheel 2 driven in rotation by rotation means 3 and connected to the spindle M, to orient it angularly with respect to its axis of rotation A. The spindle M is equipped with a plurality of connections for fluids, for example compressed air, pressurized and / or emulsified oil, liquids or cooling gases, and electrical connections, for example for feeding electrical parts, for commands and / or for signals of physical parameters and / or positions.
Il dispositivo 1 comprende un mezzo collettore 4 fissato alla ruota dentata 2 e dotato di una faccia esterna 5, preferibilmente piana, destinata a riscontrare con il mandrino M ed una contrapposta faccia interna 6, anch’essa piana, provvista di un insieme di attacchi 7 per tubi o condotti 8 flessibili, per i fluidi. The device 1 comprises a collector means 4 fixed to the toothed wheel 2 and equipped with an external face 5, preferably flat, intended to meet with the mandrel M and an opposite internal face 6, also flat, provided with a set of couplings 7 for hoses or 8 flexible ducts, for fluids.
Gli attacchi 7 sono collegati, tramite fori 9 passanti attraverso il mezzo collettore 3, a rispettivi sbocchi 10 ricavati nella faccia esterna 4 di tale mezzo a collettore 3. The connections 7 are connected, through holes 9 passing through the collector means 3, to respective outlets 10 obtained in the external face 4 of this collector means 3.
Il mezzo a collettore 3 è anche dotato di un insieme di mezzi a vite, o sedi per tali di mezzi a vite, ad esempio bulloni o prigionieri e dadi, per il fissaggio removibile del mandrino M. The collector means 3 is also provided with a set of screw means, or seats for such screw means, for example bolts or studs and nuts, for the removable fixing of the mandrel M.
In una condizione operativa, in cui il mandrino M è fissato al mezzo collettore 3 tramite detti mezzi a vite, i collegamenti per fluidi del mandrino M sono in collegamento di flusso con i rispettivi sbocchi 10 fornendo i fluidi al mandrino M. Il mezzo collettore 4 è preferibilmente realizzato in corpo unico o è fissato alla ruota dentata 2 ed è coassiale a quest’ultima. In an operating condition, in which the mandrel M is fixed to the collector means 3 by means of said screw means, the fluid connections of the mandrel M are in flow connection with the respective outlets 10 supplying the fluids to the mandrel M. The collector means 4 it is preferably made in a single body or is fixed to the toothed wheel 2 and is coaxial to the latter.
Il mezzo collettore 4 e la ruota dentata 2 sono girevolmente supportati da un insieme di cuscinetti anulari 12 periferici, alloggiati in rispettive sedi ricavate nel o fissate al corpo del dispositivo ed agenti sulla faccia cilindrica esterna della ruota dentata 2 e/o del mezzo collettore 4. The collector means 4 and the toothed wheel 2 are rotatably supported by a set of peripheral annular bearings 12, housed in respective seats obtained in or fixed to the body of the device and acting on the external cylindrical face of the toothed wheel 2 and / or of the collector means 4 .
Il mezzo collettore 4 è inoltre dotato di un alloggiamento 15 cavo per connettori elettrici 16 del mandrino e per complementari connettori elettrici 17 del dispositivo collegati a cavi e cablaggi elettrici di alimentazione, di controllo e simili, di tipo in sé noto e non illustrati. The collector means 4 is also provided with a cable housing 15 for electrical connectors 16 of the spindle and for complementary electrical connectors 17 of the device connected to electrical cables and wiring for power supply, control and the like, of a per se known type and not illustrated.
Tali connettori elettrici 16, 17 sono bloccati rispettivamente al mandrino e al mezzo collettore 4 e sono collegabili e scollegabili tramite reciproci inserimento e distacco frontali. Nella condizione operativa, i connettori elettrici 16, 17 sono inseriti l’uno nell’altro per assicurare l’alimentazione elettrica e la trasmissione dei comandi e dei segnali. La condizione di inserimento viene ottenuta durante ed a seguito del fissaggio meccanico del mandrino al dispositivo. Ovviamente i connettori elettrici 16, 17 possono avere anche porzioni per cablaggio ottici, ad esempio per la trasmissione di segnali e comandi ottici. These electrical connectors 16, 17 are respectively locked to the mandrel and to the collector means 4 and can be connected and disconnected by mutual frontal insertion and detachment. In the operating condition, the electrical connectors 16, 17 are inserted into each other to ensure the power supply and the transmission of commands and signals. The insertion condition is obtained during and following the mechanical fixing of the mandrel to the device. Obviously, the electrical connectors 16, 17 can also have portions for optical wiring, for example for the transmission of signals and optical commands.
Gli sbocchi 10 sono provvisti di rispettive sedi anulari o discoidali per alloggiare mezzi di tenuta, ad esempio del tipo detto O-Ring, destinati a garantire il collegamento di flusso a tenuta tra i fori 9 ed i collegamenti per fluidi del mandrino M. The outlets 10 are provided with respective annular or disc-shaped seats for housing sealing means, for example of the so-called O-Ring type, intended to guarantee the sealed flow connection between the holes 9 and the connections for fluids of the mandrel M.
Il dispositivo 1 comprende anche un mezzo a morsetto 20 fissato alla ruota dentata 2 e dotato di rispettive sedi per alloggiare i tubi o condotti 8 senza schiacciarli e per i cavi e cablaggi elettrici afferenti al mezzo collettore 4. The device 1 also comprises a clamp means 20 fixed to the toothed wheel 2 and provided with respective seats for housing the pipes or ducts 8 without crushing them and for the electrical cables and wiring relating to the collector means 4.
Il tratto dei tubi o condotti compreso tra il mezzo collettore 4 ed il mezzo a morsetto 20 può essere rigido o flessibile mentre tali tubi o condotti che si dipartono in direzione opposta dal mezzo a morsetto 20, come già detto sono flessibili per seguire le rotazioni della ruota dentata 2 e del mezzo a morsetto 20. The portion of the pipes or ducts comprised between the collector means 4 and the clamp means 20 can be rigid or flexible while such pipes or ducts which branch in the opposite direction from the clamp means 20, as already mentioned, are flexible to follow the rotations of the sprocket 2 and clamp means 20.
Il dispositivo 1 comprende inoltre un mezzo di supporto 23 distanziato dal mezzo a morsetto 20 e dotato di rispettive sedi passanti destinate ad ospitare in modo liberamente scorrevole i tubi o condotti 8 ed i cavi e cablaggi elettrici afferenti al mezzo a morsetto 20. Tale mezzo di supporto 23 è connesso al corpo del dispositivo 1 tramite un perno di rotazione che ne permette la rotazione sul piano sul quale giacciono detti tubi o condotti 8 e cavi e cablaggi elettrici. Tale configurazione del fissaggio dei tubi e dei cavi minimizza le sollecitazioni subite da questi ultimi aumentandone l’affidabilità e la durata. The device 1 also comprises a support means 23 spaced from the clamp means 20 and provided with respective through seats designed to accommodate the tubes or ducts 8 in a freely sliding manner and the cables and electrical wiring relating to the clamp means 20. This means of connection support 23 is connected to the body of the device 1 by means of a rotation pin which allows it to rotate on the plane on which said pipes or conduits 8 and cables and electrical wiring lie. This configuration of the fixing of pipes and cables minimizes the stresses suffered by the latter, increasing their reliability and durability.
La ruota dentata 2 è almeno parzialmente cava e realizza, in cooperazione con la faccia interna 6 del mezzo collettore 4 una sede concava 24 di forma cilindrica destinata a contenere l’insieme di attacchi 7. The toothed wheel 2 is at least partially hollow and creates, in cooperation with the internal face 6 of the collector means 4, a concave seat 24 of cylindrical shape intended to contain the set of attachments 7.
Il mezzo a morsetto 20 è fissato alla ruota dentata 2 tramite un mezzo distanziatore 25 la cui presenza permette di raccordare con maggior raggio di curvatura i tubi e condotti tra il mezzo a morsetto 20 ed il mezzo collettore 4. The clamp means 20 is fixed to the toothed wheel 2 by means of a spacer means 25 whose presence allows the pipes and ducts to be connected with a greater radius of curvature between the clamp means 20 and the collector means 4.
La ruota dentata 2 è di tipo con dentatura elicoidale ed è ingranata ad una vite senza fine 30 dei mezzi di rotazione 3 il cui albero di rotazione 33 è perpendicolare all’asse di rotazione della ruota 2. The toothed wheel 2 is of the type with helical toothing and is engaged with a worm screw 30 of the rotation means 3 whose rotation shaft 33 is perpendicular to the rotation axis of the wheel 2.
Detto albero di rotazione 33 è azionato da un motore 34, ad esempio elttrico, tramite ingranaggi 35, costituiti ad esempio da una coppia di ruote a denti dritti. Said rotation shaft 33 is driven by a motor 34, for example electric, by means of gears 35, consisting for example of a pair of wheels with straight teeth.
La ruota dentata 2 elicoidale è associata ad un rilevatore d’angolo in collegamento dati con mezzi di controllo, ad esempio a microprocessore, cha azionano il motore 34 per il raggiungimento del voluto orientamento angolare del mandrino. The helical toothed wheel 2 is associated with an angle detector in data connection with control means, for example a microprocessor, which drive the motor 34 to achieve the desired angular orientation of the spindle.
La vite senza fine 30 è di tipo a passo incrementale per il recupero dei giochi tra essa e la ruota dentata 2 elicoidale. The worm screw 30 is of the incremental pitch type for recovering the play between it and the helical toothed wheel 2.
Il mandrino oggetto della presente invenzione ed associabile al dispositivo è dotato di una piastra laterale che costituisce per il mandrino ciò che il mezzo collettore 4 rappresenta per il dispositivo. The mandrel object of the present invention and associable with the device is equipped with a side plate which constitutes for the mandrel what the collector means 4 represents for the device.
La piastra laterale è destinata a riscontrare con la faccia esterna 5 del mezzo collettore 4 e reca un insieme di sedi o mezzi a vite per i corrispondenti e complementari mezzi a vite o sedi di fissaggio del mezzo collettore 4 per il fissaggio meccanico al dispositivo 1 del mandrino stesso. The side plate is intended to abut with the external face 5 of the collector means 4 and carries a set of seats or screw means for the corresponding and complementary screw means or fixing seats of the collector means 4 for mechanical fixing to the device 1 of the spindle itself.
La piastra laterale è anche dotata di un insieme di aperture dei collegamenti per fluidi del mandrino e corrispondenti ai rispettivi sbocchi 10 della faccia esterna 4 del mezzo a collettore 3 per garantire i collegamenti fluidici tra mandrino e dispositivo. La piastra laterale reca inoltre i connettori elettrici 16 per i corrispondenti connettori del dispositivo garantendo cosi i collegamenti elettrici tra il mandrino stesso ed il dispositivo 1. The side plate is also provided with a set of openings of the connections for fluids of the mandrel and corresponding to the respective outlets 10 of the outer face 4 of the manifold means 3 to ensure the fluidic connections between the mandrel and the device. The side plate also carries the electrical connectors 16 for the corresponding connectors of the device thus ensuring the electrical connections between the spindle itself and the device 1.
L’operatività prevede che un operatore, anche poco addestrato, possa smontare e/o sostituire il mandrino agendo esclusivamente sui mezzi a vite di connessione meccanica, senza agire sui collegamenti fluidici ed elettrici ed eventuali ottici. The operation requires that an operator, even poorly trained, can disassemble and / or replace the spindle by acting exclusively on the mechanical connection screw means, without acting on the fluidic and electrical connections and any optical ones.
Nella variante del dispositivo di figura 9 il recupero dei giochi è ottenuto grazie alla vite senza fine 30 realizzata in due porzione separate e divise da un piano mediano trasversale. Una prima porzione 31 è rigidamente vincolata all’albero 33 e la seconda porzione 32 della vite senza fine 30 è vincolata a scorrere lungo l’albero 33 ed a ruotare con esso ed è elasticamente premuta verso la prima porzione 31 da mezzi elastici 36. Entrambe le porzioni prima 31 e seconda 32 sono ingranate alla ruota dentata 2 realizzando il recupero dei giochi tra esse e la ruota dentata 2 elicoidale. Un vantaggio della presente invenzione è di fornire un dispositivo porta mandrino provvisto di un attacco per connettere e distaccare in modo semplice e veloce il mandrino. In the variant of the device of figure 9, clearance recovery is obtained thanks to the worm screw 30 made in two separate portions and divided by a transverse median plane. A first portion 31 is rigidly constrained to the shaft 33 and the second portion 32 of the worm screw 30 is constrained to slide along the shaft 33 and to rotate with it and is elastically pressed towards the first portion 31 by elastic means 36. Both the first 31 and second 32 portions are meshed with the toothed wheel 2 realizing the recovery of the play between them and the helical toothed wheel 2. An advantage of the present invention is to provide a spindle holder device provided with an attachment for connecting and detaching the spindle in a simple and fast way.
Altro vantaggio è di fornire un dispositivo in grado di evitare stress ed usure eccessive dei condotti e dei cavi afferenti al mandrino. Another advantage is to provide a device capable of avoiding excessive stress and wear of the ducts and cables afferent to the mandrel.
Ulteriore vantaggio è quello di fornire un dispositivo porta mandrino in grado di orientare angolarmente tale mandrino con precisione e pressoché senza giochi. A further advantage is that of providing a spindle holder device capable of angularly orienting said spindle with precision and practically without play.
Altro vantaggio è di fornire un mandrino fissabile in modo semplice e veloce al dispositivo. Another advantage is to provide a mandrel that can be fastened easily and quickly to the device.
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2009
- 2009-03-25 IT IT000179A patent/ITBO20090179A1/en unknown
Patent Citations (2)
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