ITBO990358A1 - Elettromandrino . - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un elettromandrino .

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un elettromandrino del tipo comprendente un motore elettrico provvisto di un albero tubolare di uscita definente un mandrino porta utensile; mezzi di attacco associati al citato mandrino per bloccare assialmente un utensile sul mandrino stesso; ed una pluralità di mezzi attuatori per portare il mandrino in rotazione attorno ad un proprio asse e per spostare i mezzi di attacco, rispetto al mandrino stesso, fra una posizione di bloccaggio dell'utensile sul mandrino ed una posizione di sgancio.

Generalmente, in uso, gli elettromandrini noti del tipo sopra descritto compiono diverse sequenze operative, la cui fattibilità è legata a particolari condizioni operative dell'elettromandrino stesso. Per esempio, lo spostamento dei mezzi di attacco nella posizione di sgancio deve essere inibita quando il mandrino è in moto. Di conseguenza, allo scopo di garantire il funzionamento in completa sicurezza ed efficienza dell'elettromandrino, parametri operativi quali le diverse posizioni dei vari organi costituenti i mezzi di attacco e la velocità di rotazione del mandrino devono essere continuamente monitorati.

In generale, negli elettromandrini noti del tipo sopra descritto, il monitoraggio dei parametri operativi sopra menzionati viene effettuato tramite una pluralità di sensori (almeno quattro) , normalmente di tipo induttivo, i quali sono montati sul relativo elettromandrino, e la cui posizione assiale lungo l'asse di rotazione del mandrino deve essere regolata manualmente dall'esterno.

Inoltre, dal momento che le dimensioni delle macchine sulle quali gli elettromandrini vengono installati devono essere mantenute entro valori determinati, gli elettromandrini stessi sono normalmente disposti in spazi relativamente ristretti, cui è tuttavia necessario poter accedere dall'esterno per effettuare i citati interventi di regolazione della posizione assiale dei citati sensori.

Da quanto sopra esposto, discende che gli elettromandrini noti del tipo sopra descritto risultano relativamente costosi a causa dell'elevato numero di sensori utilizzati, e relativamente complessi dal momento che le operazioni di regolazione dei citati sensori induttivi sono rese particolarmente complicate e lunghe sia dal loro elevato numero, sia dagli spazi relativamente ristretti in cui gli elettromandrini stessi sono alloggiati.

Scopo della presente invenzione è di realizzare un elettromandrino che sia esente dagli inconvenienti sopra esposti.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un elettromandrino comprendente un mandrino porta utensile; mezzi di attacco per bloccare assialmente un utensile sul detto mandrino; ed una pluralità di mezzi attuatori per portare il detto mandrino in rotazione attorno ad un proprio asse e per azionare i detti mezzi di attacco fra una posizione di bloccaggio del detto utensile sul detto mandrino ed una posizione di sgancio; ciascun detto mezzo attuatore comprendendo almeno un organo mobile atto a variare un proprio stato (posizione assiale e/o angolare) rispetto al detto asse; e mezzi di controllo essendo previsti per controllare i detti mezzi attuatori; caratterizzato dal fatto che almeno un detto organo mobile è un organo di riferimento realizzato e disposto in modo tale da essere rivelatore dello stato di tutti gli altri organi mobili, e che i detti mezzi di controllo comprendono un unico sensore, preferibilmente un sensore ottico comprendente una pluralità di sensori CCD disposti in una fila parallela ad una direzione di spostamento del detto organo di riferimento, atto a rilevare lo stato del detto organo di riferimento.

Secondo una preferita forma di attuazione dell'elettromandrino sopra definito, i detti mezzi di attacco comprendono un organo di presa girevole con il detto mandrino attorno al detto asse ed atto ad impegnare un codolo del detto utensile, ed i detti mezzi attuatori comprendono primi mezzi attuatori per portare il detto mandrino in rotazione attorno al detto asse, e secondi mezzi attuatori per spostare il detto organo di presa fra la detta posizione di bloccaggio e la detta posizione di sgancio; il detto organo di riferimento facendo parte dei detti secondi mezzi attuatori.

In particolare, preferibilmente, i detti primi mezzi attuatori comprendono un motore elettrico provvisto di un albero tubolare di uscita, il quale è coassiale al detto asse e definisce il detto mandrino; il detto organo di riferimento comprendendo un'asta portante collegato il detto organo di presa ed alloggiata in modo angolarmente fisso all'interno del detto albero tubolare; la detta asta essendo accoppiata in modo assialmente scorrevole al detto albero tubolare per spostare il detto organo di presa fra la detta posizione di bloccaggio e la detta posizione di sgancio.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento alla figura annessa, che ne illustra in sezione assiale un esempio di attuazione non limitativo.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso un elettromandrino comprendente una carcassa 2 tubolare esterna alloggiante al proprio interno un motore 3 elettrico di tipo nòto, il quale comprende un rotore 3a calettato su di un albero 4 tubolare di uscita, un cui tratto di estremità libera definisce un mandrino 5 porta utensile rotante, rispetto alla carcassa 2 e tramite l'interposizione di cuscinetti 6 di rotolamento, attorno ad un proprio asse 7 longitudinale .

Il mandrino 5 sporge parzialmente dalla carcassa 2 e presenta una sede 8 (nella fattispecie una sede conica) atta a ricevere e centrare un codolo 9 di un relativo utensìle 10 di tipo noto.

L'elettromandrino 1 comprende, inoltre, un dispositivo il di attacco comprendente, a sua volta, un organo 12 di presa atto ad impegnare il citato codolo 9, ed un dispositivo 13 attuatore atto a spostare l'organo 12 di presa stesso tra una posizione di bloccaggio (figura annessa) dell'utensile 10 sul mandrino 5 ed una posizione di sgancio (non illustrata).

Il dispositivo 13 attuatore comprende un'asta 14 sostanzialmente cilindrica, la quale è alloggiata all'interno dell'albero 4, è coassiale all'asse 7, ed è accoppiata in modo angolarmente fisso ed assialmente scorrevole all'albero 4 stesso. L'asta 14 porta collegato, ad una propria estremità 15 affacciata alla sede 8 del mandrino 5, il citato organo 12 di presa, il quale comprende un mozzo 16 accoppiato in modo assialmente ed angolarmente fisso alla estremità 15 stessa, ed una pluralità di bracci 17 (due soli dei quali visibili nella figura annessa), che sono uniformemente distribuiti attorno all'asse 7, sporgono assialmente verso la sede 8 dal mozzo 16, e sono provvisti, ciascuno, di una rispettiva sfera 18 di bloccaggio alloggiata all'interno di una relativa sede 19 radiale realizzata attraverso una estremità libera del relativo braccio 17.

Ciascuna sede 19 è conformata in modo tale da permettere alla relativa sfera 18 di spostarsi trasversalmente all'asse 7 quando l'asta 14 e, quindi, l'organo 12 di presa vengono spostati, secondo modalità che verranno meglio descritte nel seguito, in una direzione A di spostamento parallela all'asse 7 stesso tra le citate posizioni di bloccaggio e di sgancio.

Il dispositivo 13 attuatore comprende, inoltre, una coppia di molle 20, le quali sono coassiali all'asse 7, sono disposte in serie una all'altra, e sono interposte tra l'asta 14 e l'albero 4 per spostare, e normalmente mantenere, l'asta 14 stessa e, quindi, l'organo 12 di presa nella loro posizione di bloccaggio.

Il dispositivo 13 attuatore comprende, infine, un cilindro 21 attuatore, il quale è alloggiato all'interno della carcassa 2 tubolare da banda opposta del mandrino 5 ed in posizione coassiale al motore 3 elettrico, ed è provvisto di un pistone 22 ad azionamento pneumatico, che è montato scorrevole all'interno di un foro 23 coassiale all'asse 7 e definito all'interno del cilindro 21 attuatore stesso.

Il pistone 22 comprende una campana 24 sostanzialmente cilindrica, la quale è coassiale all'asse 7, è chiusa ad una propria estremità da una parete 25 di fondo sostanzialmente perpendicolare all'asse 7 stesso, e viene impegnata in maniera assialmente scorrevole da una estremità 26 dell'asta 14 opposta alla estremità 15. Il pistone 22 comprende, inoltre, due piattelli 27 sostanzialmente cilindrici, i quali sono solidalmente collegati alle estremità opposte della campana 24, e sono disposti perpendicolarmente all'asse 7.

Quando l'asta 14 e l'organo 12 di presa sono disposti, sotto la spinta delle molle 20, nella loro posizione di bloccaggio, il pistone 22 è disposto in una posizione di riposo, in cui, per consentire all'asta 14 di ruotare attorno all'asse 7 senza strisciare sul pistone 22 stesso, la parete 25 di fondo della campana 24 viene mantenuta ad una distanza determinata dalla citata estremità 26 dell'asta 14 tramite almeno una molla 28, la quale si estende parallelamente all'asse 7 ed è interposta tra uno dei piattelli 27 ed il cilindro 21 attuatore.

Il pistone 22 è mobile, sotto la spinta di un dispositivo pneumatico 29 di tipo noto e contro la spinta delle molle 20 e 28, dalla citata posizione di riposo ad una posizione operativa (non illustrata), in cui la parete 25 di fondo della campana 24 si dispone a contatto dell'estremità 26 dell'asta 14 per spostare assialmente l'asta 14 stessa e l'organo 12 di presa nella loro posizione di sgancio.

In uso, quando la sede 8 del mandrino 5 è libera da utensili 10, l'asta 14 ed il pistone 22 del cilindro 21 attuatore sono normalmente disposti, sotto la spinta delle molle 20 e 28, nelle loro posizioni di bloccaggio e, rispettivamente, di riposo. In queste condizioni, l'elettromandrino 1 viene spostato per permettere alla sede 8 di impegnare il codolo 9 di un utensile 10 da agganciare; contemporaneamente, il dispositivo pneumatico 29 viene attivato per impartire al pistone 22 e, quindi, all'asta 14 uno spostamento assiale, in seguito al quale il pistone 22 si dispone nella sua posizione operativa e l'asta 14, unitamente all'organo 12 di presa, si dispone nella sua posizione di sgancio.

Durante lo spostamento dell'asta 14 dalla sua posizione di bloccaggio alla sua posizione di sgancio, le sfere 18 dell'organo 12 di presa impegnano, spostandosi trasversalmente all'asse 7, una cavità 30 anulare ricavata su di una superficie interna del mandrino 5 in modo da disporsi ad una distanza una dall'altra che approssima per eccesso il diametro di una estremità 31 del codolo 9 dell'utensile 10 da agganciare, e da permettere, quindi, ai bracci 17 dell'organo 12 di presa di impegnare l'estremità 31 stessa.

A questo punto, il dispositivo pneumatico 29 viene disattivato ed il pistone 22 e l'asta 14 vengono spostati nuovamente, sotto la spinta delle molle 20 e 28, nelle loro posizioni di riposo e, rispettivamente, di bloccaggio. Durante lo spostamento dell'asta 14 dalla sua posizione di sgancio alla sua posizione di bloccaggio, le sfere 18 disimpegnano la citata cavità 30 anulare per disporsi ad una distanza una dall'altra che approssima per difetto il diametro della estremità 31 del codolo 9, e per consentire, quindi, all'organo 12 di presa di agganciare l'estremità 31 stessa e di inserire completamente il codolo 9 all'interno della relativa sede 8.

Ovviamente una operazione di sgancio di un utensile 10 montato sull'elettromandrino 1 viene effettuata tramite una sequenza di operazioni del tutto analoga a quella sopra descritta.

Da quanto sopra esposto, risulta evidente che l'asta 14 è realizzata e disposta in modo tale da poter essere assunta quale organo di riferimento rivelatore delle posizioni assiali e/o angolari, rispetto all'asse 7, degli organi mobili del motore 3 elettrico e del dispositivo 13 attuatore, vale a dire delle posizioni del mandrino 5 e del pistone 22. A questo proposito, la posizione assiale ed angolare dell'asta 14 rispetto all'asse 7 viene rilevata tramite un dispositivo 32 di controllo comprendente un unico sensore 33 ottico, in particolare un sensore costituito da un CCD ARRAY lineare, ossia un sensore ottico costituito da una fila di sensori CCD parallela all'asse 7 stesso.

Il sensore 33 è alloggiato all'interno del cilindro 21 attuatore in posizione affacciata ad una feritoia 34, la quale è realizzata attraverso la campana 24 del pistone 22, si estende parallelamente all'asse 7, ed è affacciata, a sua volta, ad una porzione 35 dell'estremità 26 dell'asta 14 estendentesi all'esterno dell'albero 4. Allo scopo di inviare al sensore 33 dei segnali rivelatori delle posizioni angolare e, rispettivamente, assiale dell'asta 14 rispetto all'asse 7, la citata porzione 35 presenta due sfacciature 36 riflettenti piane, disposte in posizioni diametralmente opposte sulla porzione 35 stessa, e, rispettivamente, due successioni di superfici 37 e 38 anulari, di cui le superfici 37 sono delle superfici riflettenti definite sulla superficie esterna della porzione 35, e le superfici 38 sono delle superfici opache alternate alle superfici 37 e definite, ciascuna, dalla superficie di una gola 39 anulare ricavata sulla citata superficie esterna della porzione 35 stessa.

Il sensore 33 è collegato tramite un cavo 40 di collegamento estendentesi attraverso il cilindro 21 attuatore e la carcassa 2 ad un pannello 41 di regolazione di tipo noto, il quale è disposto all'esterno della carcassa 2 stessa, e consente di tarare elettronicamente il sensore 33 tramite le due posizioni assiali lìmite dell'asta 14.

L'utilizzo del sensore 33 ottico nell'elettromandrino 1 comporta, quindi, alcuni vantaggi rispetto agli elettromandrini di tipo noto, il principale dei quali consiste in una sensibile riduzione dei costi dell 'elettromandrino 1 stesso dovuti all'utilizzo di un unico sensore 33 ottico in sostituzione della pluralità' di sensori induttivi finora utilizzati. Un ulteriore vantaggio dell'elettromandrino 1 è, inoltre, rappresentato dal fatto che la regolazione e la taratura del sensore 33 ottico è notevolmente facilitata, in quanto può essere effettuata elettronicamente intervenendo direttamente sul pannello 41 di regolazione disposto all'esterno della carcassa 2.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Elettromandrino comprendente un mandrino (5) porta utensile; mezzi di attacco (12) per bloccare assialmente un utensile (10) sul detto mandrino (5); ed una pluralità di mezzi attuatori (3, 13) per portare il detto mandrino (5) in rotazione attorno ad un proprio asse (7) e per azionare i detti mezzi di attacco (12) fra una posizione di bloccaggio del detto utensile (10) sul detto mandrino (5) ed una posizione di sgancio; ciascun detto mezzo attuatore (3, 13) comprendendo almeno un organo mobile (5, 14, 22) atto a variare un proprio stato (posizione assiale e/o angolare) rispetto al detto asse (7); e mezzi di controllo (32) essendo previsti per controllare i detti mezzi attuatori (3, 13); caratterizzato dal fatto che almeno un detto organo mobile (14) è un organo di riferimento (14) realizzato e disposto in modo tale da essere rivelatore dello stato di tutti gli altri organi mobili (5, 22), e che i detti mezzi di controllo (32) comprendono un unico sensore (33) atto a rilevare lo stato del detto organo di riferimento (14). 2.- Elettromandrino secondo la rivendicazione 1, in cui il detto organo di riferimento (14) è un organo mobile (14) atto a compiere primi spostamenti in una direzione di spostamento (A) parallela al detto asse (7), e secondi spostamenti consistenti nel ruotare con il detto mandrino (5) attorno al detto asse (7); il detto sensore (33) essendo atto a rilevare i detti primi e secondi spostamenti ed una posizione assunta dal detto organo di riferimento (14) lungo il detto asse (7). 3.- Elettromandrino secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il detto sensore (33) è un sensore (33) ottico comprendente una pluralità di sensori CCD disposti in una fila parallela al detto asse (7) ed affacciata ad una porzione (35) del detto organo di riferimento (14). 4.- Elettromandrino secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui i detti mezzi di attacco (12) comprendono un organo di presa (12) girevole con il detto mandrino (5) attorno al detto asse (7) ed atto ad impegnare un codolo (9) del detto utensile (10), ed i detti mezzi attuatori (3, 13) comprendono primi mezzi attuatori (3) per portare il detto mandrino (5) in rotazione attorno al detto asse (7), e secondi mezzi attuatori (13) per spostare il detto organo di presa (12) fra la detta posizione di bloccaggio e la detta posizione di sgancio; il detto organo di riferimento (14) facendo parte dei detti secondi mezzi attuatori (13). 5.- Elettromandrino secondo la rivendicazione 4, in cui i detti primi mezzi attuatori (3) comprendono un motore elettrico (3) provvisto di un albero tubolare (4) di uscita, il quale è coassiale al detto asse (7) e definisce il detto mandrino (5); il detto organo di riferimento (14) comprendendo un'asta (14) portante collegato il detto organo di presa (12) ed alloggiata in modo angolarmente fisso all'interno del detto albero tubolare (4); la detta asta (14) essendo accoppiata in modo assialmente scorrevole al detto albero tubolare (4) per spostare il detto organo di presa (12) fra la detta posizione di bloccaggio e la detta posizione di sgancio. 6.- Elettromandrino secondo la rivendicazione 5, in cui i detti secondi mezzi attuatori (13) comprendono, inoltre, primi mezzi di spinta (20) agenti sulla detta asta (14) per spostare il detto organo di presa (12) dalla detta posizione di sgancio alla detta posizione di bloccaggio, e secondi mezzi di spinta (21) agenti sulla detta asta (14) per spostare il detto organo di presa (12) dalla detta posizione di bloccaggio alla detta posizione di sgancio. 7.- Elettromandrino secondo la rivendicazione 6, in cui i detti primi mezzi di spinta (20) sono mezzi elastici di spinta atti a mantenere normalmente il detto organo di presa (12) nella detta posizione di bloccaggio 8 .- Elettromandrino secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui i detti primi mezzi di spinta (20) comprendono almeno una molla (20) coassiale al detto asse (7) ed interposta tra il detto albero tubolare (4) e la detta asta (14), ed i detti secondi mezzi di spinta (21) comprendono un cilindro attuatore (21), in cui un pistone (22) è mobile parallelamente al detto asse (7) per applicare uno spostamento assiale alla detta asta (14). 9.- Elettromandrino secondo la rivendicazione 8, in cui il detto pistone (22) comprende un corpo tubolare (24} coassiale al detto asse (7); la detta asta (14) presentando una porzione di estremità (26) estendentesi all'esterno del detto mandrino (5) ed all'interno del detto corpo tubolare (24). 10.- Elettromandrino secondo la rivendicazione 9, in cui la detta porzione di estremità (26) presenta una forma sostanzialmente cilindrica e comprende primi mezzi riflettori (37, 38) definiti da una successione di prime superfici anulari (37) riflettenti e da una successione di seconde superfici anulari (38) opache alternate alle dette prime superfici anulari (37) riflettenti; il detto sensore (33) essendo affacciato alla detta porzione di estremità (26) della detta asta (14). 11.- Elettròmandrino secondo la rivendicazione 10, in cui la detta porzione di estremità (26) comprende secondi mezzi riflettori (36) definiti da due sfacciature (36) piane disposte in posizioni diametralmente opposte sulla porzione di estremità (26) stessa. 12.- Elettromandrino secondo la rivendicazione 11, in cui una feritoia (34) è ricavata assialmente attraverso il detto pistone (22) in corrispondenza della detta porzione di estremità {26} della detta asta (14) per rendere i detti primi (37, 38) e secondi mezzi riflettori (36) visibili dal detto sensore (33) ottico. 13.- Elettromandrino secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui il detto organo di riferimento (14) presenta due posizioni assiali limite; l'elettromandrino comprendendo, inoltre, una carcassa tubolare (2) esterna e mezzi regolatori (41) per tarare il detto sensore (33) tramite le dette due posizioni assiali limite; ed i detti mezzi regolatori (41) essendo mezzi regolatori (41) elettronici disposti all'esterno della detta carcassa tubolare (2).