ITBS20120042A1 - Attuatore lineare elettrico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“ATTUATORE LINEARE ELETTRICO”

Campo di applicazione dell’Invenzione

La presente invenzione riguarda, in generale, il settore degli attuatori lineari, slitte, manipolatori e simili, aventi una parte mobile guidata e movibile linearmente con corse di andata e ritorno rispetto a una parte fissa, e si riferisce in particolare a un attuato re lineare elettrico con un innovativo sistema di comando per i movimenti della parte mobile relativamente alla parte fissa.

Stato della Tecnica

Già sono noti dispositivi quali attuatori lineari, slitte, manipolatori, ecc., sia ad azionamento pneumatico, sia ad azionamento elettrico, aventi una parte mobile guidata relativamente a una parte fissa e sposabile lungo una direttrice di movimento coincidente con l’asse longitudinale dell’ attuato re. In particolare, negli attuatori lineari elettrici la parte mobile è associata alla parte fissa mediante mezzi di guida lineari, e per i suoi movimenti di andata e ritorno tale parte mobile è collegata a mezzi di trasmissione azionati da un motore elettrico, che è usualmente posto a bordo della parte fissa.

Ad esempio, in un attuatore lineare elettrico i mezzi di guida tra la parte mobile e la parte fissa possono essere costituiti da una almeno una coppia di aste o colonne aventi un’estremità vincolata alla parte mobile e per il resto scorrevoli in sedi di guida ricavate nella parte fissa.

D’altra parte il sistema di trasmissione può essere di vario genere, ma per lo più è costituito dall’ accoppiamento diretto di una barra a vite con un dado o madrevite, dove usualmente la barra a vite è montata girevole, collegata alla parte mobile ed azionata in rotazione dal motore elettrico, e il dado o madrevite trasla longitudinalmente in risposta alle rotazioni della barra a vite per causare gli spostamenti della parte mobile.

Secondo un modo di pratica realizzazione, le colonne di guida della parte mobile relativamente alla parte fissa sono parallele e disposte simmetricamente da parti opposte all’asse longitudinale dell’ attuato re; la barra a vite è collocata e si estende tra le colonne di guida lungo l’asse longitudinale del attuatore; e il dado o madrevite traslante accoppiato alla barra a vite è vincolato con un’asta di traino fissata alla parte mobile e guidata anch’essa nella parte fissa.

In ogni caso, negli attuato ri lineari elettrici secondo le realizzazioni note i mezzi di guida, quali aste, colonne o simili, sono distinti e disgiunti dai mezzi di trasmissione del movimento, con il risultato di una maggiore complessità costruttiva del! attuatore, per la necessità di un specifico separato montaggio dei mezzi di guida e dei mezzi di trasmissione, e di maggiori ingombri dell’ attuato re risultante per la disposizione parallela dei mezzi di guida a distanza tra loro e dai mezzi di trasmissione. Talvolta, poi, quando la parte mobile e la parte fissa dell’attuatore sono allontanati una dell’altra, parti dei mezzi di comando vengono ad estendersi all’esterno della parte fissa e a risultare quindi esposti così agli agenti circostanti l’attuatore. Inoltre, laddove il sistema di comando comprende una barra a vite e un relativo dado o madrevite in presa diretta non è possibile una scelta del rapporto di trasmissione tra il motore e gli organi comandati.

Scopi e Sommario dell’Invenzione

Uno scopo della presente invenzione è di ovviare a sopra lamentati inconvenienti e svantaggi degli attuatore lineari secondo la tecnica nota e, corrispondentemente, di mettere a disposizione un attuatore lineare elettrico con un innovativo sistema di comando che consente vantaggiosamente di rendere l’attuatore di forma più compatta, di veloce azionamento e di elevata affidabilità per la sua collocazione e il suo impiego anche in spazi limitati.

Un altro scopo dell’invenzione è di proporre un attuatore lineare elettrico nel quale il motore sia contenuto nella parte fissa, tra i mezzi di guida, contribuendo così a ridurre l’effettivo ingombro dell’attuatore anche in lunghezza a parità di corsa con gli attuatori noti nei quali il motore è posto esternamente.

Un altro scopo ancora è di mettere a disposizione un attuatore lineare elettrico nel quale tutti gli organi meccanici di trasmissione siano integrati e protetti in un corpo dell’attuatore e dove sia possibile una scelta del rapporto di trasmissione tra il motore elettrico di comando e i mezzi di guida che determinano le corse alternative della parte mobile rispetto a quella fissa.

Tali obiettivi sono raggiunti secondo l’invenzione con un attuatore lineare elettrico che comprende una parte fissa e una parte mobile allieate lungo un asse longitudinale, dei mezzi neari di guida tra la parte fissa e la parte mobile e un motore elettrico per comandare i movimenti della parte mobile rispetto alla parte fissa, dove i mezzi Kneari di guida costituiscono anche mezzi di trasmissione comandati dal motore elettrico attraverso un rotismo per causare corse Kneari alternative di detta parte mobile tra una posizione avanzata, o di andata, e una posizione arretrata, o di ritorno, relativamente alla detta parte fissa.

Di preferenza, i mezzi di guida costituenti anche mezzi di trasmissione comprendono due colonne vincolate alla parte mobile ed alloggiate in rispettive sedi di scorrimento ricavate nella parte fissa dell’ attuato re parallelamente aH’asse longitudinale di quest’ultimo, dette colonne essendo suscettibili traslazione longitudinale senza ruotare.

In particolare le colonne di guida e trasmissione sono esternamente dotate di una zona filettata almeno in un loro tratto più distante dalla parte mobile cui sono collegate. Di preferenza, la zona filettata si estende per un limitato tratto di ogni colonna e in modo che tale zona possa rimanere alloggiata nelle relative sedi di scorrimento senza risultare esposta all’ esterno.

Più preferibilmente, tale zona filettata si estende per un tratto della lunghezza di ciascuna colonna sostanzialmente corrispondente alla corsa della parte mobile rispetto a quella fissa, affinché essa non abbia a sporgere dalla parte fissa anche quando la parte mobile è in posizione avanzata, per evitarne così il contatto con agenti esterni, polveri o altro.

Il rotismo destinato a comandare le colonne di guida e trasmissione per gli spostamenti alternativi della parte mobile rispetto a quella fissa comprende un pignone conduttore azionato direttamente dal motore elettrico e due ruote dentate ingrananti con il pignone ed aventi ciascuna un foro assiale filettato che si coniuga con la zona filettata di una rispettiva colonna. Il rotismo così concepito consente una trasmissione bilanciata dal motore elettrico di comando alle colonne di guida e trasmissione per loro spostamento sincronizzato ed un corretto movimento della parte mobile rispetto a quella fissa. Inoltre, con una scelta appropriata del rapporto di trasmissione tra pignone e ruote dentate sarà possibile impostare secondo richieste la velocità di movimento della parte mobile.

Di preferenza, poi, la parte fissa dell’ attuato re è composta da due elementi profilati, allineati e vincolati tra loro: un elemento posteriore che delimita una cavità assiale destinata ricevere e trattenere il motore elettrico, e un elemento anteriore delimitante una camera in linea a detta cavità, nella quale camera può trovare assetto un’asta centrale di registro, che è guidata nella camera del corpo fisso e che è destinata a consentire una regolazione in lunghezza delle corse alternative della parte mobile e a fungere da arresto meccanico per limitare tali corse di andata e ritorno della parte mobile.

Per di più, la parte mobile dell’attuatore potrà essere munita sulla sua faccia interna di blocchetti ammortizzatori di fine corsa rivolti verso il corpo fisso, e ad un’estremità dell’asta di registro all’interno della camera del corpo fisso possono essere applicati dei magneti per stabilire la posizione di detta asta e con essa della parte mobile a mezzo di sensori applicati all’esterno del corpo fisso.

Breve Descrizione dei Disegni

L’invenzione, peraltro, sarà meglio illustrata nel prosieguo della presente descrizione fatta con riferimento agli allegati disegni indicativi e non limitativi, nei quali:

la Fig. 1 mostra una vista esplosa dell’attuatore lineare elettrico secondo l’invenzione;

la Fig. 2 mostra una vista prospettica dell’attuatore lineare elettrico assemblato;

la Fig. 3 mostra una vista dalla base dell’attuatore in Fig. 2; la Fig. 4 mostra una sezione longitudinale dell’attuatore assemblato in una posizione retratta; e

la Fig. 5 mostra una sezione longitudinale dell’attuatore assemblato in una posizione estesa.

Descrizione dettagliata dell’Invenzione

In detti disegni è dunque rappresentato un attuatore lineare indicato complessivamente con 10, che comprende essenzialmente una prima parte, considerata qui come parte fissa 11, una seconda parte considerata qui come parte mobile 12, dei mezzi lineari di guida 13 tra la parte fissa 11 e la parte mobile 12, e un motore elettrico 14 destinato a comandare i movimenti alternativi di andata e ritorno della parte mobile 12 relativamente alla parte fissa 11.

In particolare, la parte fissa 11, che può avere una qualsiasi sagoma esterna, è dotato alla sua base di mezzi 15 per un suo fissaggio su un piano o altro elemento di supporto. Nell’esempio mostrato, la parte fissa 11 consiste in un corpo composto da due elementi profilati, uno posteriore 16 e uno anteriore 17, allineati su un asse longitudinale X. Detti due elementi 16, 17 possono essere ottenuti da un corpo estruso, uniti uno all’altro almeno mediante spine 18 e con l’interposizione di una flangia intermedia 19 trattenuta mediante viti 20.

Più in dettaglio, poi, la parte fissa 11, meglio l’elemento posteriore 16 del relativo corpo, delimita internamente una cavità assiale 21 nella quale il motore elettrico 14 trova alloggio con un relativo albero di uscita 114 rivolto in avanti, vale a dire verso l’elemento anteriore 17, attraverso un foro al centro della flangia intermedia 19. Il motore elettrico 14 è trattenuto tra la suddetta flangia intermedia 19 e una flangia di protezione posteriore 22 fissata, mediante viti 23, sul retro di detto elemento posteriore 16. La cavità 21 che alloggia il motore elettrico 14 è chiusa sul retro da un coperchio 24 fissato nella parte retrostante all’elemento posteriore 16 della parte fissa 11. Inoltre, il motore elettrico 14 è connesso a un circuito elettrico stampato su una scheda di gestione 25 posta all’interno di detto coperchio e collegabile a un’alimentazione elettrica attraverso un connettore 25’ applicato allo stesso coperchio.

Ancora nell’elemento posteriore 16 della parte fissa 11, all’ esterno e da parti opposte della cavità assiale 21 alloggiente il motore elettrico, sono ricavate due sedi di guida 26 parallele all’asse X, aperte verso l’avanti attraverso fori ricavati nella flangia intermedia 19 e chiuse posteriormente dalla flangia di protezione 22.

La parte fissa 11, meglio il suo elemento anteriore 17, delimita longitudinalmente una camera 27 in asse al motore elettrico 14 e, da lati opposti di detta camera, due sedi passanti 28 allineate e comunicanti con le sedi di guida 21 nell’elemento posteriore 16 della parte fissa 11. Detta camera 27 è chiusa da una flangia di testa 29 che è fissata all’estremità di detto elemento anteriore 17 rivolta verso la parte mobile 12 e che presenta dei fori 30 in corrispondenza alle dette sedi passanti 28.

La parte mobile 12 dell’ attuato re 10 è posta sul davanti dell’elemento anteriore 17 della parte fissa 11, allineata con questa, ed anche se nell’esempio illustrato è rappresentato nella forma di una piastra essa potrebbe avere qualsiasi altra configurazione e sarà in ogni caso dotata di mezzi per potervi vincolare volta a volta un organo o dispositivo destinato ad essere comandato dall’ attuato re.

Di preferenza, i mezzi lineari di guida 13 tra la fissa 11 e la parte mobile 12 sono costituiti da colonne 31 sostanzialmente cilindriche alloggiate e movibili longitudinalmente nelle coincidenti sedi di scorrimento e passanti 26, 28, rispettivamente, ricavate nei due elementi posteriore e anteriore 16, 17 della parte fissa 11.

Secondo un aspetto dell’invenzione tali mezzi di guida costituiscono anche mezzi di trasmissione meccanica per i movimenti detta parte mobile rispetto a detta parte fissa dell’ attuato re.

Conseguentemente le colonne che costituiscono tali mezzi di guida possono essere definite anche colonne di guida e trasmissione 31.

La parte mobile 12 è vincolata, mediante viti 32, alle estremità anteriori di dette colonne di guida e trasmissione 31 ed è movibile con corse di andata e ritorno tra una posizione arretrata nella quale essa è accostata alla parte fissa 11 e una posizione avanzata nella quale essa è spostata lontano da detta parte fissa 11.

Più precisamente, le colonne di guida e trasmissione 31 hanno ciascuna una porzione filettata 131 in un loro hanno tratto lontano dalla parte mobile 12 di lunghezza tale da non emergere dalla parte fissa 11 dell’attuatore anche quando la parte mobile è nella posizione avanzata, vale a dire lontana da detta parte fissa 11.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione il motore elettrico 14 comanda le corse di andata e ritorno della parte mobile rispetto a quella fissa attraverso un rotismo 33 impegnate con le porzioni filettate delle colonne di guida e trasmissione ed i cui componenti possono essere scelti in dipendenza del rapporto di trasmissione volta a volta desiderato tra il numero di giri del motore e di dette colonne così da regolare anche la velocità di movimento della parte mobile.

In particolare, tale rotismo 33 comprende un pignone dentato 34, conduttore, che si coniuga con due ruote dentate condotte 35 associate ognuna ad una colonna di guida e trasmissione 31. Il pignone dentato 34 è calettato all’ albero di uscita 114 del motore elettrico 14 e supportato in forma girevole, mediante cuscinetti 134, in una rispettiva sede delimitata dalla flangia intermedia 19 con una contro flangia 119 ad essa associata. Analogamente le ruote dentate 35 sono montate e supportate ognuna mediante cuscinetti 135 in rispettive sedi pure delimitate da detta flangia intermedia con detta c ontro flangia -Fig. 1.

Ogni ruota dentata condotta 35, comunque, oltre a una dentatura esterna ingranante con il pignone conduttore 34, presenta un foro assiale filettato 36 che si coniuga con la porzione filettata 131 di una rispettiva colonna di guida e trasmissione 31.

L’accoppiamento è tale per cui alla rotazione in un senso del pignone dentato conduttore 34 azionato dal motore elettrico 14 corrisponde tramite le ruote dentate condotte 35 dotate di un foro assiale filettato 36 una traslazione delle colonne di guida e trasmissione 31 e con esse della parte mobile 12 dell’ attuato re dalla posizione arretrata alla posizione avanzata, o di andata; alla rotazione del pignone conduttore in senso opposto corrisponde una corsa dalla posizione avanzata alla posizione arretrata, o di ritorno.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, alla parte mobile 12 dell’ attuato re è pure fissata un’asta centrale di registro 37 che si prolunga in avanti da una testa 38 che è alloggiata e scorrevole nella camera 27 delimitata dall’elemento anteriore 17 del corpo fisso 11.

In particolare, l’estremità in avanti dell’asta centrale 37 è fissata alla parte mobile di preferenza mediante un suo terminale filettato 37a, e la testa 38 è fissata all’altra estremità di detta asta mediante un dado 39 e una rondella 39a e con l’eventuale interposizione di una guarnizione torica 40, di tipo o-ring. Per di più, sulla porzione terminale filettata 37 a dell’asta centrale 37 può essere montato un dado di registro 41, avvitando o svitando il quale sarà possibile regolare la corsa della parte mobile almeno dalla posizione retratta e la posizione avanzata o di andata. Oppure, almeno la corsa in avanti, o di andata, della parte mobile potrà essere variata e regolata con l’applicazione di distanziali sull’asta centrale - non rappresentati.

Inoltre la parte mobile 12 dell’ attuato re potrà munita sulla sua faccia interna di blocchetti ammortizzatori di fine corsa 42 destinati ad appoggiarsi alla flangia terminale 29 del corpo fisso quando la parte mobile raggiunge la posizione arretrata, o di ritorno.

Pertanto, è evidente come i mezzi lineari di guida, ovvero le colonne 31, che si estendono tra parte mobile e corpo fisso dell’ attuato re costituiscano anche mezzi lineari di trasmissione del moto azionati dal motore elettrico 14 attraverso il rotismo 33 per determinare per le corse di andata e ritorno della parte mobile rispetto a quella fissa. Queste corse, peraltro, sono regolabili e delimitate da fermi meccanici, in andata dall’appoggio della testa dell’asta di registro contro la flangia terminale del corpo fisso e al ritorno dall’appoggio della parte mobile alla detta flangia terminale attraverso i blocchetti ammortizzatori.

Da notare anche che al sistema guida e trasmissione così realizzato, nonché all’ attuato re lineare che lo incorpora, potranno anche essere apportate delle modifiche di dettaglio senza comunque uscire dall’ ambito del trovato. Così, ad esempio attorno alla testa 38 dell’asta centrale 39 potrà essere applicato un magnete 43 che con l’ausilio di sensori -non rappresentati- applicati all’esterno della parte fissa 11 dell’attuatore possa stabilire l’effettiva posizione di detta asta e quindi della parte mobile rispetto alla parte fissa. Inoltre, la parte 11 che qui è stata considerata fissa potrebbe diventare mobile mantenendo invece fissa la parte 12 qui considerata mobile. Ed anche, con l’attuatore sopra descritto si potranno realizzare manipolatori a più assi ortogonali, per esempio fissando alla parte mobile di un primo attuatore il corpo fisso di un altro attuatore e alla parte mobile di quest’ altro attuatore un ulteriore attuatore.

Claims (9)

1. “ATTUATORE LINEARE ELETTRICO” RIVENDICAZIONI 1. Attuato re lineare elettrico comprendente una parte fissa (11) e una parte mobile (12) allineate lungo un asse longitudinale (X), dei mezzi lineari di guida (13) tra la parte fissa e la parte mobile e un motore elettrico (14) per comandare i movimenti della parte mobile (12) rispetto alla parte fissa (11), caratterizzato in ciò che detti mezzi lineari di guida costituiscono anche mezzi di trasmissione (31, 131) meccanica comandati dal motore elettrico (14) attraverso un rotismo di comando (33) per causare corse lineari alternative di detta parte mobile tra una posizione avanzata, o di andata, e una posizione arretrata, o di ritorno, relativamente alla detta parte fissa.
2. 2. Attuatore lineare elettrico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato in ciò che detti mezzi di guida e di trasmissione comprendono almeno due colonne (31) alloggiate in rispettive sedi di guida e scorrimento (26, 28) ricavate nella parte fissa (11) parallelamente all’asse longitudinale (X) ed aventi ciascuna con un’estremità vincolata alla parte mobile (12), e in ciò che dette colonne essendo suscettibili di traslazione longitudinale senza ruotare ed essendo esternamente dotate di almeno una zona filettata (131) ingranante con il rotismo di comando (33) azionato dal motore elettrico (14).
3. 3. Attuatore lineare elettrico secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato in ciò che detta zona filettata (131) si estende su ogni colonna (31) in un tratto più lontano dalla parte mobile (12) cui le colonne sono collegate e in misura sostanzialmente corrispondente alla corsa della parte mobile rispetto alla parte fissa dell’ attuato re.
4. 4. Attuatore lineare elettrico secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato in ciò che il rotismo di comando (33) comprende un pignone dentato conduttore (34) azionato direttamente dal motore elettrico e due ruote dentate (35) ingrananti con detto pignone ed aventi ciascuna un foro assiale filettato (36) che si coniuga con la zona filettata (131) di una rispettiva colonna di guida e trasmissione (31).
5. 5. Attuatore lineare elettrico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato in ciò che il pignone dentato conduttore (34) e le ruote dentate condotte (35) sono supportati mediante cuscinetti in rispettive sedi delimitate tra una flangia e da una controflangia associate alla parte fissa (11) dell’ attuato re.
6. 6. Attuatore lineare elettrico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato in ciò che il motore elettrico (14) è disposto nella parte fissa (11) dell’ attuato re tra le due colonne di guida e trasmissione (31, 131).
7. 7. Attuatore lineare elettrico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato in ciò che la parte fissa (11) è di preferenza composta da due elementi profilati, allineati e vincolati tra loro, con un elemento posteriore (16) delimitante una cavità assiale destinata ricevere e trattenere il motore elettrico (14) e un elemento anteriore (17) delimitante una camera in linea a detta cavità e chiusa alla sua estremità rivolta lontana dall’elemento posteriore, e in ciò che le sedi di guida e scorrimento per le colonne di guida e trasmissione (31, 131) sono simmetricamente da parti opposte di detta cavità e di detta camera allineate.
8. 8. Attuatore lineare elettrico secondo la rivendicazione 7, caratterizzato in ciò che alla parte mobile (12) è fissata l’estremità di un’asta centrale di registro (37) che si estende da una testa (38) alloggiata e scorrevole in detta camera (27), detta asta di registro potendo essere dotata di mezzi per una regolazione delle corse della parte mobile.
9. 9. Attuatore lineare elettrico secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzato in ciò che la parte mobile (12) può essere munita sulla sua faccia interna di blocchetti ammortizzatori di fine corsa (42) rivolti verso il corpo fisso (11), e in ciò che alla testa (38) di detta asta di registro (37) può essere associato almeno un magnete (43) per stabilire la posizione assiale di detta asta e con essa della parte mobile con l’ausilio di sensori applicati all’esterno della parte fissa.