ITBO20090627A1 - Mandrino per la lavorazione di pezzi meccanici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?MANDRINO PER LA LAVORAZIONE DI PEZZI MECCANICI?

La presente invenzione ? relativa ad un mandrino per la lavorazione di pezzi meccanici, in particolare, di alberi eccentrici, almeno parzialmente.

Tali mandrini sono montati su torni e centri di lavoro per la realizzazione di alberi e perni eccentrici nel settore della meccanica.

In meccanica, come ? noto, gli alberi eccentrici sono degli alberi a sezione circolare con un asse spostato rispetto all?asse di rotazione dell?albero stesso. Tali alberi generalmente vengono utilizzati o per trasformare il moto rotatorio continuo dell?albero in un moto alternato, tramite una punteria, oppure per generare delle vibrazioni. Pi? raramente vengono utilizzati per spostare gli assi di rotazione di organi meccanici.

Un esempio universalmente conosciuto di eccentrico ? quello costituito da un albero a camme, dove la camma ha il compito di trasformare il moto circolare tipico dell?albero motore in un moto rettilineo alternato che comanda l?apertura e la chiusura delle valvole dei cilindri.

Attualmente per realizzare alberi, o perni, aventi almeno una prima porzione concentrica ed almeno una seconda porzione eccentrica bisogna utilizzare due macchine. Esistono anche dei mandrini in cui ? possibile effettuare il passaggio da concentrico ad eccentrico in una stessa macchina. Tuttavia, la macchina deve essere arrestata ed il mandrino adeguatamente resettato, con una conseguente consistente perdita di tempo.

La presente invenzione si prefigge di realizzare un mandrino per alberi eccentrici in cui si possono effettuare sia le lavorazioni concentriche, che quelle eccentriche su uno stesso albero con un?unica presa e mediante un?unica macchina. Questa soluzione permette di utilizzare una sola macchina e di aumentare in tal modo la produttivit?.

Nel mandrino oggetto dell?invenzione ? possibile regolare la massima eccentricit? del pezzo. Dopo di che, in una frazione di secondo, e, cosa molto importante, con il mandrino in rotazione, si passa dalla posizione concentrica a quella eccentrica, e viceversa.

Inoltre, la presente invenzione risolve un altro problema legato alla presenza di vibrazioni nel mandrino. Difatti, come ? noto, poich? durante la lavorazioni di parti eccentriche vi sono delle masse in rotazione non bilanciate si generano, di conseguenza, dannose vibrazioni trasversali, che ipotecano pesantemente la precisione di lavorazione del pezzo.

La presente invenzione si prefigge, pertanto, di risolvere anche questo problema adottando una soluzione puramente meccanica altamente affidabile in cui si bilanciano automaticamente le masse in rotazione.

Quindi, secondo la presente invenzione viene realizzato un mandrino per la realizzazione di alberi eccentrici secondo quanto rivendicato nella rivendicazione 1 o in una qualsiasi delle rivendicazioni dipendenti direttamente o indirettamente dalla rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione, viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 illustra una vista assonometrica, con alcuni elementi smontati, di un mandrino oggetto della presente invenzione;

- la figura 2 mostra una vista frontale del mandrino di figura 1;

- la figura 3 fa vedere una vista laterale del mandrino di figura 1;

- la figura 4 illustra una sezione longitudinale A-A, eseguita in figura 2, di un mandrino secondo la presente invenzione in una prima configurazione, cio? quando si devono effettuare delle lavorazioni concentriche su un pezzo meccanico;

- la figura 5 mostra una sezione longitudinale A-A, sempre eseguita in figura 2, di un mandrino secondo la presente invenzione in una seconda configurazione, cio? quando bisogna eseguire delle lavorazioni eccentriche sullo stesso pezzo meccanico di cui alla figura 4;

- la figura 6 fa vedere una sezione longitudinale B-B, eseguita in figura 2, di un mandrino secondo la presente invenzione nella prima configurazione di figura 4;

- la figura 7 illustra una prima configurazione di un dispositivo di spostamento trasversale di una pinza atta a serrare un pezzo da lavorare;

- la figura 8 mostra una seconda configurazione di un dispositivo di spostamento trasversale di una pinza atta a serrare un pezzo da lavorare;

- la figura 9 fa vedere una prima configurazione di un dispositivo di bilanciamento;

- la figura 10 illustra una seconda configurazione di un dispositivo di bilanciamento; e

- la figura 11 mostra una sezione C-C trasversale, eseguita in figura 5, del mandrino illustrato in figura 1; in figura 11 sono mostrati due contrappesi laterali nella posizione da loro assunta nel caso vi sia la massima eccentricit? del pezzo da lavorare.

Con riferimento alle figure 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11, con 10 si ? indicato, nel suo complesso, un mandrino secondo l?invenzione.

Il mandrino 10 ? atto a serrare un pezzo meccanico (PZ) per consentire le successive lavorazioni concentriche ed eccentriche su di esso.

Il pezzo meccanico (PZ) prevede, a fine lavorazione, almeno una porzione concentrica (PZ*), ed almeno una porzione eccentrica (PZ).

In altre parole, se si indica con (AR) l?asse di rotazione del pezzo (PZ) e con (AP) l?asse del pezzo (PZ) stesso (o meglio, l?asse di simmetria della porzione concentrica (PZ*)), nella configurazione di figura 4 (in cui si sta lavorando per asportazione di truciolo, con un utensile non mostrato, la porzione simmetrica (PZ*)) i due assi (AR) e (AP) coincidono; mentre nella configurazione di figura 5 (in cui si sta lavorando la porzione asimmetrica (PZ**)) l?asse (AP) presenta una eccentricit? (E) rispetto all?asse (AR).

Il mandrino 10 comprende un primo dispositivo 100 per il serraggio del pezzo meccanico (PZ).

Il dispositivo 100 di serraggio comprende un tirante 101 (comprendente, a sua volta, un gambo 101A ed una testa 101B) ed una pinza 102 di serraggio (comprendente, a sua volta, una superficie inferiore orizzontale 102A in uso appoggiata sul pezzo (PZ), ed una superficie superiore inclinata 102B).

La pinza 102 serra il pezzo (PZ) al corpo 117.

Tra il tirante 101 e la pinza 102 si estende la seguente catena cinematica:

- un perno 103 con un gambo filettato 103A ed una testa 103B;

- una manovella 104 comprendente un gambo 104A ed una testa 104B;

- un anello 105 filettato sulla sua superficie esterna, almeno parzialmente; l?anello 105 ? infilato sul gambo 104A della manovella 104 ed ? alloggiato in uno spallamento 104C eseguito sulla superficie esterna del gambo 104A; il gambo filettato del perno 103 ? avvitato su una filettatura eseguita sulla parete di un foro cieco 104D realizzato nel gambo 104A; la testa 103B spinge l?anello 105 nello spallamento 104C; sulla superficie esterna filettata dell?anello 105 ? avvitata la testa 101B del tirante 101;

- un perno 106 (giacente su un asse (X) perpendicolare agli assi (AR), (AP)) infilato nel foro della testa 104B della manovella 104; tra la superficie esterna del perno 106 ed il foro realizzato nella testa 104B viene inserita una boccola autolubrificante 107;

- un elemento di trasmissione orizzontale 108 fissato al perno 106 per mezzo di due viti 110, 111, anch?esse di asse (X);

- due elementi di tiro orizzontale 112, 113, ciascuno dei quali collega meccanicamente l?elemento di trasmissione orizzontale 108 con un corrispondente arpione 114; l?arpione 114, in uso, ? inserito in una corrispondente sede anulare 115 realizzata sulla superficie esterna della pinza 102.

Nelle figure 4, 5 si ? mostrato anche un perno antirotazione 116 avvitato su un corpo 117, quest?ultimo essendo provvisto di un piano inclinato interno 117A, in uso appoggiato sul piano inclinato 102B della pinza 102. Per rendere solidale il pezzo (PZ) al mandrino 10 baster? introdurre il pezzo (PZ) stesso nella pinza 102 fintanto che una estremit? del pezzo (PZ) non si arresti su una battuta 118. A questo punto si attiva il tirante 101 facendo modo che si sposti (tramite mezzi noti e non illustrati) in una direzione (F1). La pinza 102 verr? quindi tirata secondo la stessa direzione (F1) dall?arpione 114. Procedendo in questo modo la pinza 102 si inserir? a cuneo tra le superfici 102A e 117A stringendo il pezzo (PZ), che potr? quindi essere lavorato da un utensile non illustrato.

Come mostrato sempre nelle figure 1, 2 il mandrino 10 ? dotato, altres?, di una coppia di fori filettati 119, 120 identici disposti su un asse (Y) (perpendicolare agli assi (AP), (AR), e parallelo, quindi, all?asse (X)). In ciascuno di tali fori filettati 119, 120 viene avvitato un rispettivo bullone di battuta 121, 122 la cui rispettiva estremit? 121A, 122A funge da finecorsa di un equipaggio mobile 150 che, come sar? visto meglio in seguito, pu? muoversi secondo due direzioni opposte date da una freccia a doppia punta (F2).

L?inserimento e lo spostamento dei bulloni di battuta 121, 122 possono essere eseguiti manualmente da un operatore, oppure tali bulloni di battuta 121, 122 possono essere scelti e mossi da un apposito dispositivo meccanico o elettromeccanico (non illustrato).

Come vedremo nel prosieguo cambiando lo spessore di un rispettivo distanziale 130, 131 e/o la lunghezza dei bulloni di battuta 121, 122 ? possibile imporre un valore dello spostamento trasversale (secondo la direzione (F2)) dell?equipaggio mobile 150 (vedi oltre).

Intorno al corpo 117 viene montato un coperchio 132 una cui faccia interna 132A striscia, durante l?operazione di variazione dell?eccentricit? (E), su una superficie 133.

Per facilitare lo scorrimento tra la faccia interna 132A e la superficie 133 si monta un O-Ring 134 in una apposita sede ricavata sulla superficie 133 stessa.

L?equipaggio mobile 150 accennato in precedenza comprende i seguenti elementi:

- la pinza 102;

- il perno 106;

- l?elemento di trasmissione orizzontale 108;

- gli elementi di tiro orizzontale 112, 113;

- l?arpione 114;

- il perno antirotazione 116;

- il corpo 117; ed

- il coperchio 132.

Tale equipaggio mobile 150 ? atto a spostarsi trasversalmente (freccia (F2)) in uno spazio 160 ricavato all?interno del mandrino 10 stesso.

Come vedremo, utilizzando un apposito dispositivo 200 di traslazione trasversale l?equipaggio mobile 150 (disposto all?inizio sostanzialmente in maniera simmetrica intorno all?asse (AP)) potr? spostarsi dalla configurazione mostrata in figura 4, in cui si possono eseguire delle lavorazioni concentriche, cio?, in definitiva si lavora la porzione (PZ*) del pezzo (PZ), alla configurazione illustrata in figura 5 in cui pu? essere sfruttata la massima eccentricit? (E) (per esempio di 5mm), dove invece viene lavorata la porzione (PZ**) del pezzo (PZ) stesso. Come illustrato in figura 4, l?equipaggio mobile 150 ? sostanzialmente centrato rispetto allo spazio 160, mentre nella configurazione di figura 5 l?equipaggio mobile 150 ? decentrato rispetto allo spazio 160.

La massa del mandrino 10 ? bilanciata da dodici contrappesi 170 chiusi da due coperchi 171.

Come mostrato nelle figure 4, 5, il dispositivo 200 di traslazione trasversale dell?equipaggio mobile 150 comprende uno spintore 201, il quale, tramite mezzi noti e non rappresentati, ? atto ad essere movimentato secondo una direzione definita da una freccia a doppia punta (F3).

Allo spintore 201 ? fissata, con mezzi noti, una piastra 202 su cui sono montate quattro colonne 203 (figure 6, 7, 8).

Inoltre, ciascuna colonna 203 presenta un rispettivo piano inclinato 204, il quale, in uso, viene impegnato da un rispettivo piano inclinato 205 presente sull?equipaggio mobile 150.

Come illustrato nelle figure 7, 8 la spinta dello spintore 201 sulle quattro colonne 203 induce un movimento trasversale di traslazione dell?equipaggio mobile 150, grazie allo scorrimento relativo tra i piani inclinati 204 e 205, secondo la freccia (F2) in modo da ottenere la desiderata eccentricit? (E).

I piani 204 e 205 sono inclinati di un angolo (?) rispetto agli assi (AR) e (AP) (figure 6, 7, 8).

Vale la pena di mettere in rilievo il fatto che il dispositivo 100 di serraggio del pezzo (PZ) si collega al dispositivo 200 in corrispondenza del perno 106. Il perno 106 serve sia a trasmettere il tiro sulla pinza 102, che a rendere possibile la traslazione trasversale (secondo la freccia (F2)) dell?equipaggio mobile 150.

Inoltre, poich?, come abbiamo detto, quando si lavora la porzione eccentrica (PZ**) insorgono delle vibrazioni trasversali che mettono a repentaglio la qualit? delle lavorazioni, si ? pensato in maniera innovativa di introdurre anche un dispositivo 300 di bilanciamento automatico della massa del pezzo (PZ).

Per spiegare il funzionamento di tale dispositivo 300 facciamo adesso riferimento alle figure 1, 9, 10, 11.

Tale dispositivo 300 comprende due meccanismi di riequilibrio 310 posti da bande opposte rispetto agli assi (AR), (AP) (figure 1, 11).

Alla piastra 202 ? solidale un cuneo inclinato 211 impegnato con una scanalatura di guida inclinata 203 realizzata in un contrappeso 204 anch?esso scorrevole in una guida 205 trasversale agli assi (AR), (AP). Il cuneo inclinato 211 e la scanalatura di guida inclinata 203 presentano una inclinazione (?) rispetto agli assi (AR), (AP). Tale inclinazione (?) (figure 9, 10) in valore assoluto ? uguale all?angolo (?) dei piani inclinati 204 e 205 rispetto agli assi (AR) e (AP) (figure 6, 7, 8), ma presenta un senso opposto a quello dell?angolo (?) per delle ragioni che verranno viste qui di seguito.

Difatti, se, come mostrato in figura 9, lo spintore 201 si muove secondo la direzione (F3*) allora il cuneo inclinato 211 (solidale alla piastra 202 e quindi anche allo spintore 201) spinge il contrappeso 204 in una direzione (F4) per controbilanciare la porzione (PZ**). Come illustrato in figura 9, il contrappeso 204 quando si sposta secondo la direzione (F4) si muove in una direzione opposta a quella dell?eccentricit? (E), contribuendo, in tal modo, ad impedire la nascita di nocive vibrazioni sul pezzo (PZ) da lavorare.

Se invece, come mostrato in figura 10, lo spintore 201 viene ritratto secondo la direzione (F3**) allora il cuneo inclinato 211 tira il contrappeso 204 in una direzione (F5) e riporta il contrappeso 204 stesso in una posizione centrata rispetto all?asse (AR).

I principali vantaggi del mandrino oggetto della presente invenzione sono i seguenti:

- si possono effettuare sia le lavorazioni concentriche, che quelle eccentriche sullo stesso albero con un?unica presa e con un?unica macchina; tutto ci? con un evidente effetto positivo sull?aumento della produttivit? della macchina; e

- si realizza un bilanciamento automatico delle masse in rotazione in funzione dell?eccentricit? massima del pezzo.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Mandrino (10) per la lavorazione di pezzi meccanici (PZ) presentante almeno una prima porzione concentrica (PZ*), ed almeno una seconda porzione eccentrica (PZ**) rispetto ad un asse di rotazione (AR) di un pezzo meccanico (PZ) in lavorazione; mandrino (100) caratterizzato dal fatto di prevedere: - un primo dispositivo (100) per il serraggio del pezzo meccanico (PZ) in mezzi di serraggio (102); ed - un secondo dispositivo (200) per la traslazione trasversale (secondo una freccia (F2)) di detti mezzi di serraggio (102) in modo tale da realizzare la desiderata eccentricit? (E) tra un asse (AP) di sostanziale simmetria longitudinale di almeno una porzione (PZ*) del pezzo (PZ) e l?asse di rotazione (AR) del pezzo (PZ) stesso; e dal fatto che la traslazione trasversale di detti mezzi di serraggio (102) avviene senza alcuna interruzione del funzionamento del mandrino (10) stesso.
2. 2. Mandrino (10), come rivendicato alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere dei mezzi (121, 122) di regolazione del valore dell?eccentricit? (E).
3. 3. Mandrino (10), come rivendicato alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (121, 122) di regolazione del valore dell?eccentricit? (E) vengono scelti e mossi da un apposito dispositivo meccanico o elettromeccanico.
4. 4. Mandrino (10), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di serraggio (102) sono compresi in un equipaggio mobile (150).
5. 5. Mandrino (10), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo dispositivo (100) ? collegato meccanicamente al dispositivo (200) in corrispondenza di un elemento di fulcro (106); detto elemento di fulcro (106) essendo atto sia a trasmettere il tiro a detti mezzi di serraggio (102), che a rendere possibile la traslazione trasversale (secondo la freccia (F2)) di detto equipaggio mobile (150).
6. 6. Mandrino (10), come rivendicato alla rivendicazione 4 o alla rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto secondo dispositivo (200) comprende uno spintore (201) (movimentabile secondo una freccia a doppia punta (F3)) a cui ? fissata una piastra (202) su cui sono montate delle colonne (203), ciascuna presentante un rispettivo piano inclinato (204), il quale si impegna con un rispettivo piano inclinato (205) presente su detto equipaggio mobile (150).
7. 7. Mandrino (10), come rivendicato alla rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti piani ((204), (205)) sono inclinati di un angolo (?) rispetto agli assi (AR) e (AP).
8. 8. Mandrino (10), come rivendicato alla rivendicazione 6 o alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che una spinta di detto spintore (201) su dette colonne (203) induce un movimento trasversale (secondo la freccia (F2)) di traslazione di detto equipaggio mobile (150), grazie allo scorrimento relativo tra i piani inclinati (204, 205), in modo da ottenere una desiderata eccentricit? (E).
9. 9. Mandrino (10), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di prevedere, inoltre, un terzo dispositivo (300) di bilanciamento automatico tale da sporgere dalle dimensioni d?ingombro del mandrino (10) stesso per controbilanciare la eccentricit? (E) di almeno una porzione (PZ**) del pezzo (PZ) da lavorare.
10. 10. Mandrino (10), come rivendicato alla rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo (300) comprende almeno due meccanismi di riequilibrio (310) posti da bande opposte rispetto agli assi ((AR), (AP)).
11. 11. Mandrino (10), come rivendicato alla rivendicazione 6 e alla rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che a detta piastra (202) ? solidale un cuneo inclinato (211) impegnato con una scanalatura di guida inclinata (203), appartenente ad uno dei meccanismi di riequilibrio (310), realizzata in un contrappeso (204) anch?esso scorrevole in una guida (205) trasversale agli assi ((AR), (AP)).
12. 12. Mandrino (10), come rivendicato alla rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detto cuneo inclinato (211) e detta scanalatura di guida inclinata (203) presentano una inclinazione (?) rispetto a detti assi ((AR), (AP)).
13. 13. Mandrino (10), come rivendicato alla rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detta inclinazione (?) in valore assoluto ? uguale all?angolo (?) dei piani inclinati (204, 205), ma ha un senso opposto a quello di detto angolo (?).