ITBO20090478A1 - Macchina operatrice per la produzione di ingranaggi - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“MACCHINA OPERATRICE PER LA PRODUZIONE DI INGRANAGGI”

La presente invenzione è relativa ad una macchina operatrice per la produzione di ingranaggi.

Nel settore della produzione di ingranaggi è noto realizzare un ingranaggio tramite una lavorazione di dentatura di un corrispondente pezzo ed una successiva lavorazione di rettifica del pezzo dentato. Le lavorazioni di dentatura e di rettifica comprendono, ciascuna, una rispettiva fase di sgrossatura ed una rispettiva fase di finitura del pezzo.

Generalmente, la lavorazione di dentatura o di rettifica viene eseguita da una macchina operatrice comprendente una tavola portapezzo montata per ruotare attorno ad un proprio asse longitudinale verticale ed una testa operatrice, che è provvista di almeno un utensile per la lavorazione del pezzo, ed è mobile lungo un dispositivo di guida che si estende in una direzione sostanzialmente trasversale all’asse longitudinale della tavola portapezzo. Per migliorare la produttività delle macchine è possibile impiegare utensili differenti per eseguire le operazioni di sgrossatura e quelle di finitura. In tal modo è possibile ottimizzare le singole lavorazioni riducendo così il tempo ciclo. In generale, sempre più spesso, per eseguire un ciclo di dentatura completa, c’è l’esigenza di combinare più utensili su un unico attrezzo portautensili, per poter eseguire lavorazioni differenti in un unico piazzamento. Normalmente il numero degli utensili utilizzabili e la loro larghezza è limitata dalla lunghezza della corsa della testa operatrice.

Attualmente è sorta la necessità di realizzare degli ingranaggi aventi dei diametri nominali cospicui da utilizzare in applicazioni speciali, come, per esempio, nella realizzazione di generatori eolici.

Pertanto, scopo principale della presente invenzione è quello di realizzare una macchina operatrice per la produzione di ingranaggi che sia in gradi di lavorare pezzi di dimensioni considerevoli.

Inoltre, per migliorare la produttività della macchina operatrice si sono previste almeno due stazioni di lavoro, tali che durante la lavorazione di un primo pezzo in una prima stazione di lavoro, nella seconda stazione di lavoro si effettua, in “tempo mascherato” (in inglese: “in masked time”), il centraggio del relativo pezzo e/o la manutenzione della relativa unità portapezzo della seconda stazione di lavoro.

Accanto ad almeno una delle stazioni di lavoro può essere prevista anche una stazione di cambio utensile.

Secondo la presente invenzione viene realizzata, pertanto, una macchina operatrice per la produzione di ingranaggi come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica schematica di una preferita forma di attuazione della macchina operatrice per la produzione di ingranaggi oggetto della presente invenzione;

- la figura 2 è una vista in pianta della macchina operatrice rappresentata in figura 1; e

- la figura 3 (figure 3A, 3B, 3C) illustra, a titolo esemplificativo, alcuni parametri di lavoro di una testa operatrice montata sulla macchina operatrice di cui alle figure 1, 2.

Con riferimento alle figure 1 e 2, con 1 è indicata, nel suo complesso, una macchina per la produzione di ingranaggi (non illustrati) comprendente un telaio 2 di supporto.

Il telaio 2 può essere pensato idealmente diviso in una prima porzione 2A in cui si trova un primo basamento (BS1) su cui si trovano dei dispositivi relativi al sostegno, al bloccaggio ed alla movimentazione dei pezzi da lavorare, ed una seconda porzione 2B, in cui si trova un secondo basamento (BS2), in cui sono allocati i dispositivi di sostegno, bloccaggio e movimentazione degli utensili sgrossatori e finitori atti a realizzare gli ingranaggi (vedi oltre).

Come mostrato sempre nelle figure 1, 2, sulla prima porzione 2A del telaio 2 sono montate due unità 3* e 3** portapezzo comprendente, ciascuna, una relativa slitta 4*, 4**.

Ciascuna slitta 4*, 4** è accoppiata in maniera scorrevole con un relativo dispositivo di guida (non mostrato) presente al di sotto della porzione 2A del telaio 2 per compiere, rispetto alla porzione 2A e sotto la spinta di un relativo dispositivo di azionamento noto e non illustrato, spostamenti rettilinei nella direzione (X1), rispettivamente, (X2) da e verso la seconda porzione 2B del telaio 2. Ciascuna slitta 4*, 4** supporta una relativa tavola portapezzo 5*, 5** atta a sostenere un pezzo (non illustrato) sostanzialmente cilindrico di grosse dimensioni su cui bisogna effettuare le operazioni di dentatura e di rettifica.

Inoltre, ciascuna tavola portapezzo 5*, 5** è anche predisposta a ruotare (sotto l’effetto di un relativo dispositivo di movimentazione di tipo noto e non illustrato) intorno ad un relativo asse (a*), (a**) verticale, secondo una rispettiva direzione (C1), (C2) per dar modo alla macchina 1 di sottoporre a lavorazione un dente dell’ingranaggio alla volta.

Ciascun asse (a*), (a**) è trasversale alla rispettiva direzione (X1), (X2).

Inoltre, ciascuna slitta 4*, 4** è atta ad essere bloccata rispetto alla parte 2A del telaio 2 da un corrispondente dispositivo di bloccaggio non illustrato.

Con riferimento alla figura 1, ciascuna unità portapezzo 3*, 3** coopera con una unità operatrice 6*, 6** comprendente un rispettivo montante verticale 7*, 7** il quale si estende verso l’alto dalla porzione 2A in una direzione sostanzialmente parallela agli assi (a*) e (a**).

A ciascun montante verticale 7*, 7** è accoppiata in maniera scorrevole una relativa slitta 8*, 8** per compiere, lungo il montante verticale 7*, 7** stesso e sotto la spinta di un dispositivo di azionamento noto e non illustrato, spostamenti rettilinei in una rispettiva direzione trasversale, rispettivamente, alla direzione (X1), o alla direzione (X2).

Ciascuna unità operatrice 6*, 6** comprende, a sua volta, un relativo braccio di supporto 9*, 9** il quale è incernierato alla rispettiva slitta 8*, 8** per ruotare, rispetto alla corrispondente slitta 8*, 8** stessa e sotto la spinta di un dispositivo di azionamento noto e non illustrato, attorno ad un rispettivo asse di fulcro (K1), (K2) (figura 2). Sia detto per inciso che il braccio di supporto 9*, 9** può ruotare fino ad assumere la configurazione tratteggiata mostrata in figura 1.

Ciascun braccio di supporto 9*, 9** è atto a sostenere rispettivi dispositivi ausiliari (non illustrati) per la lavorazione e/o il controllo del pezzo montato sulla relativa tavola portapezzo 5*, 5**.

La macchina operatrice 1 è provvista, inoltre, di una ulteriore unità operatrice 20 che utilizza la porzione 2B del telaio 2.

Tale porzione 2B comprende, come abbiamo detto il secondo basamento (BS2) allungato, il quale è affiancato alla porzione 2A e sporge con la sue proprie estremità dalla porzione 2A stessa.

L’unità operatrice 20 comprende una prima slitta 22 orizzontale, la quale si estende verso l’alto dal secondo basamento (BS2), ed è accoppiata in maniera scorrevole (per esempio mediante un sistema a binari) al secondo basamento (BS2) stesso per compiere, lungo il secondo basamento (BS2) e sotto la spinta di un dispositivo di azionamento noto e non illustrato, spostamenti rettilinei in una direzione (Y1).

Una seconda slitta 23 verticale è accoppiata in maniera scorrevole alla prima slitta 22 orizzontale per compiere, lungo la slitta 22 orizzontale e sotto la spinta di un dispositivo di azionamento noto e non illustrato, spostamenti rettilinei lungo una direzione (Z) verticale trasversale alla direzione (Y1). Sulla seconda slitta 23 si trova un cannotto girevole 24 il quale, sotto la spinta di un dispositivo di azionamento noto e non illustrato, ruota intorno ad un asse (W) secondo una direzione (A). Il cannotto girevole 24 è atto ad essere bloccato per mezzo di un gruppo di bloccaggio (non illustrato) comprendente una pluralità di dispositivi di bloccaggio uniformemente distribuiti attorno all’asse (W).

Con riferimento sempre alla figura 1, l’unità operatrice 20 comprende, inoltre, una terza slitta 25 accoppiata al cannotto girevole 24 in maniera scorrevole. A tale terza slitta 25 vengono impartiti degli spostamenti rettilinei secondo una direzione (Y) tangenziale da un dispositivo di azionamento noto e non illustrato. Evidentemente l’effettivo orientamento dei movimenti della terza slitta 25 dipende anche dalla posizione angolare in cui si trova il cannotto girevole 24, che, come è stato detto in precedenza, può ruotare secondo la direzione (A).

La terza slitta 25 supporta, infine, una testa operatrice 30 comprendente un motore 31 elettrico, il quale si estende nella direzione (Y), e presenta un albero 32 di uscita sul quale è calettato almeno un utensile 33 per la lavorazione dei citati pezzi.

In uso, la testa operatrice 30 viene spostata lungo il secondo basamento (BS2) nella direzione (Y1) tra due stazioni di lavoro (WS1), (WS2), in ciascuna delle quali la testa 30 è affacciata ad una unità portapezzo 3**, 3* per eseguire la lavorazione del pezzo (non illustrato) montato sulla relativa tavola portapezzo 5**, 5*.

Continuando la sua corsa lungo la direzione (Y1) la testa operatrice 30 è in grado di uscire completamente dalla stazione di lavoro (WS2) per portarsi in una stazione di cambio utensile (TC).

Nella stazione (TC) la testa operatrice 30 si dispone in una porzione del secondo basamento (BS2) sporgente rispetto al primo basamento (BS1) in modo che un operatore (non mostrato) possa effettuare comodamente la sostituzione dell’utensile 33.

Tale sostituzione dell’utensile 33 nella stazione di cambio utensile (TC) può essere eseguita manualmente, oppure tramite un sistema meccanizzato di carico/scarico utensili (non illustrato).

La macchina 1 in corrispondenza di ciascuna delle due stazioni di lavoro (WS1), (WS2) è in grado di eseguire due tipi di lavorazioni su ciascun pezzo (non illustrato) sostenuto dalla relativa tavola portapezzo 5**, 5*, e cioè:

- una lavorazione di dentatura, che viene eseguita per realizzare i denti dell’ingranaggio (non illustrato), e comprende, normalmente, una prima fase di sgrossatura ed una seconda fase di finitura; ed

- una lavorazione di rettifica, che viene eseguita per rettificare i denti realizzati durante la precedente lavorazione di dentatura, e comprende, normalmente, anch’essa una prima fase di sgrossatura ed una seconda fase di finitura.

I movimenti ed il bloccaggio delle due unità portapezzo 3*, 3** e della testa operatrice 30 sono regolati e controllati da una centralina elettronica (CC) (figura 2).

Una delle tante possibilità offerte dalla macchina 1 è quella che si riferisce al fatto che quando la testa operatrice 30 è affacciata alla unità portapezzo 3**, e quindi occupa la stazione di lavoro (WS1), sul pezzo supportato dall’unità portapezzo 3* possono essere effettuate, in “tempo mascherato” le necessarie operazioni di centraggio utilizzando, nel caso, anche le eventuali apparecchiature di controllo (non mostrate) portate dal braccio di supporto 9*.

Inoltre, sempre in “tempo mascherato”, un operatore, quando la stazione di lavoro (WS1) è occupata dalla testa operatrice 30, può effettuare la manutenzione dell’unità portapezzo 3*, sostituire le apparecchiature di controllo sostenute dal braccio di supporto 9* ecc.

Ovviamente, analoghi vantaggi si hanno quando ad essere occupata dalla testa operatrice 30 è la stazione di lavoro (WS2). In questo caso è sul pezzo supportato dall’unità portapezzo 3** che possono essere effettuate, in “tempo mascherato” delle operazioni di centraggio del pezzo utilizzando, nel caso, anche le eventuali apparecchiature di controllo (non mostrate) portate dal braccio di supporto 9**. Inoltre, sempre in “tempo mascherato”, un operatore, quando è la stazione di lavoro (WS2) ad essere occupata dalla testa operatrice 30, può effettuare la manutenzione dell’unità portapezzo 3**, sostituire le apparecchiature di controllo sostenute dal braccio di supporto 9** ecc.

Ovviamente, senza uscire dall’ambito della presente invenzione, la testa 30 operatrice e/o le slitte 4*, 4**. possono essere montate su combinazioni di organi differenti da quelli sopra descritti.

Nelle figure 3A, 3B, 3C sono rappresentate in sequenza le modalità di lavorazione di una coppia di utensili 33A, 33B posti sulla macchina 1 descritta in precedenza.

In particolare, l’utensile 33A è una fresa a disco ad inserti, mentre l’utensile 33B è un utensile a creatore. Naturalmente la scelta del tipo di utensile 33A o 33B che lavora in una certa fase del processo viene fatta in funzione del materiale con cui è realizzato il pezzo da lavorare, dal tipo di lavorazione ecc.

Quando un utensile 33A, 33B è attivo, cioè sta realizzando una lavorazione sul pezzo, l’altro utensile 33B, 33A è inattivo, cioè non lavora, né deve toccare il pezzo per nessuna ragione.

La “corsa totale di lavoro” (CTL), necessaria per eseguire la “lavorazione combinata” con più utensili, è data dalla somma della “distanza longitudinale” (LD) (figura 3C) tra una faccia frontale 33B* dell’utensile 33B ed il centro dell’utensile 33B e della “distanza di shifting” (SD) (figura 3B), cioè in definitiva dalla larghezza dell’utensile impiegato.

In altre parole, la “corsa totale di lavoro” (CTL) è definita dalla somma delle distanze tra i singoli utensili più la loro larghezza.

Normalmente, la “corsa totale di lavoro” (CTL) viene ottenuta movimentando la slitta 25 in direzione (Y).

Tale “corsa totale di lavoro” (CTL) può essere insufficiente per la lavorazione di pezzi con grandi dimensioni, come per esempio i rotismi utilizzati nei generatori eolici. Con “corse totali di lavoro” (CTL) insufficienti quando vi sono due utensili 33A, 33B sulla testa operatrice 30, si avrebbe anche il fenomeno della cosiddetta “tallonatura” dell’utensile 33A sul pezzo che è in lavorazione da parte dell’utensile 33B. In altre parole, nelle macchine che hanno “corse totali di lavoro” (CTL) insufficienti, per lavorare pezzi di grande diametro uno dei due utensili, per esempio l’utensile 33A, non riuscirebbe ad uscire completamente dalle dimensioni d’ingombro del pezzo stesso mentre questo viene lavorato dall’utensile 33B; tutto ciò comporta, ovviamente, un danneggiamento del pezzo da parte dell’utensile 33A. La stessa cosa avviene quando a lavorare è l’utensile 33A e l’utensile 33B dovrebbe essere in una situazione di non lavoro.

Ci viene in aiuto il particolare lay-out della macchina 1 mostrata in figura 1, in cui vi è la possibilità di “allungare” fittiziamente, per così dire, la “corsa totale di lavoro” (CTL) prevedendo uno spostamento dell’intera unità operatrice 20 lungo la direzione (Y1).

L’allungamento della “corsa totale di lavoro” (CTL) della unità operatrice 20 rappresenta un notevole vantaggio dato dal lay-out della macchina 1 illustrato in figura 1.

Difatti, il principale vantaggio della macchina operatrice secondo l’invenzione consiste essenzialmente nell’aver allungato in maniera considerevole la “corsa totale di lavoro” (CTL) per poter lavorare pezzi aventi diametri notevoli, ed anche per evitare il cosiddetto fenomeno di “tallonatura” nel caso in cui la testa operatrice porta più di un utensile.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina (1) per la produzione di ingranaggi, la macchina (1) comprendendo almeno una unità portapezzo (3*; 3**) ed almeno una unità operatrice (20) dotata di almeno una testa operatrice (30) provvista di almeno un utensile (33; 33A, 33B) per la lavorazione del pezzo; detta almeno una unità portapezzo (3*; 3**) e detta almeno una unità operatrice (20) essendo dotate di moti relativi l’una rispetto all’altra secondo almeno una direzione (X1, X2); macchina (1) caratterizzata dal fatto che detta almeno una unità operatrice (20) è atta a muoversi, inoltre, secondo una direzione (Y1) sostanzialmente perpendicolare a detta almeno una direzione (X1, X2); e dal fatto che detto almeno un utensile (33; 33A, 33B) è montato su una slitta (25) dotata di un moto tangenziale definito da una direzione (Y).
2. 2. Macchina (1), come rivendicato alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta slitta (25) è montata su un elemento girevole (24) atto a muoversi secondo una direzione (X3) sostanzialmente parallela all’almeno una direzione (X1, X2), e perpendicolare alla direzione (Y1).
3. 3. Macchina (1), come rivendicato alla rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto elemento girevole (24) è atto, inoltre, a ruotare intorno ad un asse (W) secondo una direzione (A).
4. 4. Macchina (1), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno due stazioni di lavoro ((WS1), (WS2)) tali che durante la lavorazione di un primo pezzo in una prima stazione di lavoro ((WS1)), nella seconda stazione di lavoro ((WS2)) si effettua, in “tempo mascherato”, il centraggio di un relativo secondo pezzo e/o la manutenzione della relativa unità portapezzo (3*) della seconda stazione di lavoro ((WS2)) stessa.
5. 5. Macchina (1), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che almeno una stazione di cambio utensile ((TC)) è posta accanto ad una stazione di lavoro ((WS1), (WS2)).
6. 6. Macchina (1), come rivendicato alla rivendicazione 4 o alla rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto di prevedere una unica unità operatrice (20) atta a spostarsi tra le almeno due stazioni di lavoro ((WS1), (WS2)).
7. 7. Macchina (1), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l’unica unità operatrice (20) è atta a spostarsi fino al raggiungimento di una stazione di cambio utensile ((TC)) dove avviene il cambio di almeno un utensile (33; 33A,
8. 8. Macchina (1), come rivendicato alla rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che l’unica unità operatrice (20) è sostenuta da un basamento ((BS2)) che sporge rispetto ad un basamento ((BS1)) il quale supporta dette unità portapezzo (3*, 3**).
9. 9. Macchina (1), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l’unità operatrice (20) è unica e supporta una unica testa operatrice (30) su cui sono montati almeno due utensili (33A, 33B).