ITBS970034A1

ITBS970034A1 - Dispositivo di trascinamento senza gioco trasversale tra un albero ed un corpo coniugati

Info

Publication number: ITBS970034A1
Application number: IT97BS000034A
Authority: IT
Inventors: Livio Mina
Original assignee: Livio Mina
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 1998-10-22
Also published as: US6106187A; ITBS970034A0; DE19732663A1; IT1292511B1

Description

D E S C R I Z I O N E

del BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

"DISPOSITIVO DI TRASCINAMENTO SENZA GIOCO TRASVERSALE TRA UN ALBERO ED UN CORPO CONIUGATI"

La presente invenzione riguarda in generale gli accoppiamenti tra alberi ed organi che devono ruotare unitamente, e si riferisce in particolare ad un dispositivo di trascinamento tra un albero ed un corpo coniugati.

L'accoppiamento tra un albero ed il rispettivo foro di un corpo coniugatovi, secondo lo stato della tecnica avviene mediante una chiavetta (intendendo con ciò anche una linguetta), che è applicata di solito assialmente all'albero e che si impegna in una corrispondente cava assiale presente sulla parete del foro del corpo accoppiato. La chiavetta è usualmente a pareti parallele, per cui la forza per il trascinamento in rotazione è sostanzialmente tangenziale all'albero e al foro nel quale è alloggiato.

La stessa condizione è presente anche in un accoppiamento tra un mandrino portafresa ed una fresa. Poiché la presente invenzione trova i vantaggi maggiori in un tale accoppiamento mandrino-fresa, la sua descrizione sarà riferita a questo caso, senza tuttavia limitare con ciò l'ambito dell'invenzione .

Le norme di unificazione nazionali ed internazionali prevedono per un accoppiamento mandrino/ fresa le seguenti tolleranze: H7 per il foro, h6 per il mandrino. Ciò comporta, per esempio, per un diametro di 32mm un gioco di montaggio fino a 0,05 mm. Se si tiene conto che l'errore di concentricità massimo ammesso tra i taglienti della medesima fresa è usualmente di 0,02 mm, è chiaro che un tale gioco di accoppiamento fresa/mandrino può causare errori di concentricità non compatibili con i massimi valori ammessi.

Il problema è ben noto e finora si è cercato di risolverlo con dispositivi sempre complicati e costosi, come per esempio quelli ad espansione idraulica i quali, tra l'altro, hanno un campo di espansione molto basso.

L'invenzione risolve invece il problema con un accorgimento assolutamente nuovo e concepito in modo che la forza applicata origini, oltre alla componente tangenziale di trascinamento, anche una sufficiente componente trasversale che comprima in una direzione radiale la superficie del mandrino contro la parete del foro, annullando in tal modo il gioco trasversale dell'accoppiamento. L'effetto grandemente vantaggioso dell'invenzione si può spiegare come segue.

Nella costruzione di una fresa (se ad inserti taglienti) o nella sua affilatura, l'asse di rotazione è individuato dal raggio del foro ed il mandrino va a contatto con la parete del foro in una posizione univoca. Nell'impiego in esercizio poi, il mandrino andrà ancora a contatto con la parete del foro nella medesima posizione, per cui l'asse di rotazione durante l'uso coinciderà con quello che è stato individuato nella costruzione.

Pertanto,sia nella costruzione, sia nell'impiego, il gioco di montaggio diviene nullo e l'asse di rotazione è definito in modo univoco.

L'invenzione sarà di seguito illustrata con più dettagli facendo riferimento agli allegati disegni, nei quali:

la Fig.l mostra,in sezione, una vista di un accoppiamento conforme all'invenzione quando non è sotto sforzo;

la Fig.2 mostra una vista analoga a quella della Fig.l con la rappresentazione delle diverse grandezze quando l'accoppiamento è sotto sforzo;

la Fig.3 mostra il triangolo delle forze in gioco nell'accoppiamento della Fig.2;

la Fig.4 mostra una variante dell'accoppiamento tra un albero ed un corpo coniugati;e

la Fig.5 mostra la vista in sezione trasversale di un accoppiamento rotante secondo la tecnica nota tra un albero ed un corpo coniugati.

La Fig.5 rappresenta un dispositivo di trascinamento tradizionale, dove:l è l'albero, (mandrino o perno); 1' l'alloggiamento di una chiavetta 2; 3 il corpo accoppiato; 3' il foro di accoppiamento; 3" la cava in cui penetra la chiavetta 2. Nella stessa Fig.5, FT indica la forza di trascinamento la quale, dal momento che la chiavetta è notoriamente a facce parallele, è in direzione sostanzialmente tangenziale all'albero 1 e dunque al foro di accoppiamento 3'.

La Fig.l mostra schematicamente l'invenzione. In questa Figura, come nelle Figg.2 e 4, le parti uguali a quelle della Fig.5 sono indicate con riferimenti uguali. Secondo l'invenzione, l'organo di trascinamento 12, corrispondente alla chiavetta 2 e di seguito chiamato per semplicità "spina", non ha in sezione fianchi paralleli come nella tecnica nota. Nel caso qui illustrato, la spina è di sezione circolare con raggio r e centro .0 ed alloggia in due incavi 11' e 13" complementari e prospicienti ricavati sull'albero 1 e nel foro 13 del corpo 3 accoppiato con l'albero. Sempre nella Fig.l, con 0' è indicato il centro e con rj_ il raggio dell'albero 1. E rappresenta un punto di intersezione delle circonferenze di raggio r ed r rispettivamente della spina 12 e dell'albero 1; h è la distanza di tale punto E dal centro 0 della spina misurata sul segmento congiungente i centri 0-0’ .

Nelle Figg.2 e 3 poi, sono rappresentate con FG la forza globale di trascinamento tra albero e corpo coniugati; con FT la componente tangenziale di trascinamento, nel punto E, della forza globale di accoppiamento FG, con FR la componente radiale della stessa forza FG ancora nel punto E.

La forza globale FG che si origina nell'impiego del dispositivo di trascinamento non è perpendicolare alla retta 0-0' congiungente i centri dell'albero 1 e della spina 12, ma è tangenziale a r ' nel punto E sopra definito. Essa presenta una direzione inclinata, intermedia tra tangente e raggio r, i cui angoli di posizione dipendono dal diametro dell'accoppiamento, dalla forma dell'organo di trascinamento o spina, dalla posizione dell'organo di trascinamento rispetto all'albero ed al foro .

L'angolo di direzione della forza FG deve essere tale da originare una sufficiente forza di trascinamento FT, nonché una forza radiale FR sufficiente a far aderire l'albero alla parete del foro, ma non eccessiva, per evitare il rischio che essa provochi deformazioni od altri inconvenienti.

La Fig.2 in particolare, permette di definire il campo di ampiezza utile di un tale angolo nel caso di un organo di trascinamento o spina 12 di sezione rotonda. Ovviamente, nel caso che l'organo di trascinamento non sia di sezione rotonda, ma di altra forma, purché presentante una superficie inclinata rispetto alla forza FT, valgono schemi analoghi.

Pertanto, l'organo di trascinamento o spina 12 può essere di sezione trasversale circolare, oppure di altra forma, purché il fianco attivo non sia perpendicolare alla tangente al foro sulla congiungente i centri 0-0' e rispettivamente all'albero Nella descrizione si prende in considerazione l'organo di trascinamento a sezione circolare, poiché di più facile e vantaggiosa applicazione, senza però con questo escludere le altre conformazioni. L'organo di trascinamento a sezione circolare può avere la conformazione di spina, oppure altra conformazione, per esempio, di vite con testa cilindrica, essendo questa la parte attiva.

Secondo l'invenzione,il centro 0 della spina 12 non deve giacere sulla circonferenza foro/albero. Pertanto si possono distinguere due casi. In un primo caso la spina 12 rientra maggiormente nel corpo forato dell'accoppiamento come nelle Figg.l e 2; in un secondo caso la spina 12 rientra maggiormente nell'albero come mostrato nella Fig.4.

Come detto più sopra, 0.indica il centro della spina, 0' il centro dell'albero e quindi anche il centro teorico 3' del foro per l'albero, E il punto di intersezione tra le due circonferenze (con centri in 0 e 0'), coincidente con il bordo attivo dell'accoppiamento di trascinamento, h la distanza di E dal diametro della spina 12 perpendicolare alla congiungente 0-0'.Le forze in gioco FG, FT e FR sono quelle sopra definite.

Allora, per realizzare l'accoppiamento viene innanzitutto prefissata la quota h, essendo essa determinante per l'altezza di impegno (r-h) della spina e per la direzione della forza globale FG e delle sue componenti di trascinamento FT e di posizionamento FR.

Per il primo caso di realizzazione, dove la spina rientra maggiormente nel foro per l'albero (Figg.l e 2), le relazioni che regolano i rapporti tra le diverse grandezze nell'ambito del campo di validità dell'invenzione sono le seguenti:

Per il secondo caso di realizzazione, quando cioè la spina rientra maggiormente nell'albero (Fig.4) e per il quale vale la medesima simbologia, le relazioni che regolano i rapporti tra le divese grandezze sono le seguenti :

Confrontando le relazioni si osserva che (3)=(1), (4)=(2).

Pertanto, entrambi i casi sono regolati dalle medesime relazioni.

In ambedue i casi, per aumentare la forza di trascinamento disponibile, come pure per render' ancora più stabile l'accoppiamento, possono essere previsti più organi di trascinamento, purché la forza radiale risultante non sia nulla.

La sezione dell'organo di trascinamento, che nella descrizione è stata indicata come circolare, poiché di più agevole impiego e perchè permette di variare le componenti della forza FG variando solo h, potrà comunque avere anche forma diversa, purché presenti una superficie di azione della forza FG non perpendicolare alla retta che congiunge i due centri dell'albero e della spina, rispettivamente.

Claims

R IV E ND IC A Z IO N I 1. Dispositivo di trascinamento in rotazione senza gioco trasversale tra un albero ed un corpo coniugati, l'albero alloggiando in un foro di detto corpo con l'interposizione di un organo di trasci-* namento (12) orientato assialmente e posto in incavi complementari e prospicienti (11',13") previsti sulla periferia di detto albero e nella parete di detto foro, caratterizzato dal fatto che l'organo di trascinamento (12) ha, almeno dal lato di un suo fianco attivo (dipendente dal senso di rotazione dell'accoppiamento) nella parte cui è applicata la forza di trascinamento, una superficie sostanzialmente non perpendicolare alla tangente della superficie dell'albero nel punto in cui questa interseca la retta (0-0') passante per i centri (assi) dell'albero e dell'organo di accoppiamento (visti in sezione ).
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detta superficie del fianco dell'organo di trascinamento non coincide con detta retta passante (0-0') per i centri dell'albero e dell'organo di trascinamento .
3. Dispositivo seocndo la rivendicazione 1, in cui detta superficie del fianco dell'organo di trascinamento non è parallela alla detta retta (0-01) passante per i centri (assi) dell'albero e dell'organo di trascinamento.
4. Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 e 2 o 3, in cui il punto (E) di applicazione della forza globale di trascinamento (FG) all'organo di trascinamento (12) è in un piano parallelo (h) ad un piano passante per il centro (asse) dell'organo di trascinamento ed ortogonale a detta retta (0-0'), detto punto (E) corrispondendo all'intersezione della circonferenza dell'albero con la superficie di detto fianco dell'organo di trascinamento.
5. Dispositivo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui la direzione della forza globale di trascinamento (FG) in detto punto (E) forma un angolo rispetto alla retta (0-0') congiungente i centri (assi) dell'albero e dell'organo di trascinamento, originando una forza componente di trascinamento (FT) tangenziale all'albero ed una forza componente radiale (FR) che obbliga l'albero ad appoggiarsi permanentemente alla superficie del foro, da una sola parte.
6. Dispositivo secondo le rivendicazioni 4 e 5, in cui il centro dell'organo di trascinamento non giace sulla circonferenza della superficie esterna dell 'albero.
7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui il centro dell'organo di trascinamento è spostato verso l'esterno della circonferenza della superficie dell'albero.
8. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui il centro dell'organo di trascinamento è spostato verso l'interno della circonferenza della superficie dell'albero.
9. Dispositivo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui l'organo di trascinamento è cilindrico, cioè di sezione rotonda.
10. Dispositivo secondo le rivendicazioni 7 e 9, in cui l'accoppiamento albero-foro attraverso l'organo di trascinamento di sezione rotonda risponde alle relazioni.

dove: r è il raggio dell'organo di trascinamento r' il raggio dell'albero h la distanza del punto (E) di applicazione della forza dal centro dell'organo di trascinamento misurata sulla detta retta (0-01).
11. Dispositivo secondo le rivendicazioni 8 e 9, in cui l'accoppiamento albero-foro attraverso l'organo di trascinamento di sezione rotonda risponde alle relazioni:

dove: r,r' ed h sono come definiti nella rivendicazione 10.
12. Dispositivvo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, in cui l'organo di trascinamento è di sezione ellittica
13. Dispositivo secondo una qualsiasi rivendicazione da 1 a 8, in cui l'organo di trascinamento è di sezione trapezia con almeno il lato attivo inclinato rispetto alla detta retta (0-0').
14. Dispositivo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, applicato ad un accoppiamento tra un mandrino e una fresa ad inserti taglienti. Il tutto come sostanzialmente sopra descritto, illustrato e rivendicato per gli scopi specificati.