ITCS20010002A1 - Meccanismo per la trasmissione del moto rotatorio fra due alberi ad assi sghembi non paralleli, con vite senza fine a filettatura torica e s - Google Patents

Description

MECCANISMO PER LA TRASMISSIONE DEL MOTO ROTATORIO TRA DUE ALBERI AD ASSI SGHEMBI NON PARALLELI, CON VITE SENZA FINE A FILETTATURA TORICA E SFERE DI INTERPOSIZIONE CON LA CORONA DENTATA.

RIASSUNTO.

La presente invenzione riguarda un nuovo tipo di accoppiamento tra una vite senza fine e corona dentata. Tra vite e corona sono interposte piccole sfere che trasferiscono il moto con attrito volvente. Per favorire la migliore spinta delle sfere, ed il miglior contatto tra queste e i due organi di trasmissione del moto (vite e corona), la vite ha una filettatura torica ad angolo fisso. Inoltre le sfere possono effettuare il ricircolo e non fuoriuscire dal meccanismo attraverso un sistema di ricircolo interno alla vite o esterno, e sono comunque trattenute nell'area esterna al contatto tra vite e corona, mediante un manicotto opportunamente sagomato all'interno.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda il settore della meccanica di precisione, ed il trasferimento del moto rotatorio tra due assi ortogonali. Più in particolare, il trovato concerne un accoppiamento tra una vite senza fine con filettatura torica ed una ruota o corona dentata.

Sono noti diversi accoppiamenti tra vite senza fine e ruota dentata, che hanno l’inconveniente di un rendimento meccanico estremamente basso, unito a fenomeni di usura nei punti di contatto.

Sono altresì noti dei meccanismi che trasformano il moto rotatorio di una vite senza fine in un moto traslatorio di un manicotto, interponendo tra le superfici di contatto sfere che scorrono entro scanalature ricavate sia sulla superficie esterna della vite che su quella interna del manicotto. Tali meccanismi hanno vantaggi quali riduzione o perdita totale di gioco tra gli accoppiamenti, e trasformazione dell’attrito radente in attrito volvente, con il risultato di offrire trasmissioni più precise ed efficienti.

Scopo del trovato, è superare i problemi della tecnica nota fornendo un dispositivo in grado di applicare i vantaggi dati dall’uso della interposizione di sfere agli apparati di trasmissione del tipo vite senza fine - ruota dentata.

Secondo l’invenzione, ciò è ottenuto utilizzando la interposizione di sfere tra la vite e la ruota dentata, impiegando un particolare tipo di filettatura sulla vite e prevedendo un particolare tipo di ricircolo interno o esterno. Una migliore comprensione del trovato si avrà con la seguente descrizione dettagliata e con riferimento alle tavole allegate che illustrano, a solo titolo esemplificativo, alcune preferite forme realizzative.

Nei disegni:

La tavola 1 mostra un cilindro nel quale è ricavata una superficie torica, data dalla rotazione di un arco attorno all'asse del cilindro.

La tavola 2 mostra il centro dell’arco, esterno al cilindro sulla cui superficie è ricavato il toro. Immaginiamo ora di far ruotare nello stesso tempo il cilindro sul proprio asse longitudinale, e l’arco intorno al suo centro, in una direttrice parallela all’asse del cilindro. Sincronizzando i due moti rotatori, in modo tale che il raggio ruoti per il desiderato numero di gradi, mentre il cilindro compie un giro, e mantenendo costanti nel tempo le due velocità di rotazione incideremo sulla superficie torica del cilindro una spirale, ovvero una filettatura torica.

La tavola 3 mostra questo tipo di filettatura, il cui passo non è dato in misure metriche di lunghezze lineari, ma in misure angolari, essendo costituito dall’angolo compiuto dall’utensile che ruota al centro dell’arco del toro, a velocità angolare costante per un giro del cilindro attorno al proprio asse. A solo titolo esemplificativo, se si desidera una filettatura con un angolo di 10°, occorre far compiere all’utensile utilizzato per eseguire la filettatura nel toro, un arco di 10° a velocità angolare costante, nello stesso tempo in cui il cilindro compie un giro completo attorno al proprio asse, anch’esso a velocità angolare costante.

La tavola 4 mostra l’applicazione di tale tipo di filettatura torica nel presente trovato. Se realizziamo una corona con scanalature aventi un identico angolo di passo della filettatura torica, ed interponiamo tra la filettatura torica e la corona delle piccole sfere di idoneo diametro, avremo il risultato che la rotazione del cilindro con la filettatura torica, spingerà in avanti le piccole sfere, le quali a loro volta faranno ruotare la corona attorno al proprio asse. Non vi è dunque un contatto diretto tra vite e corona, e quindi non vi è attrito radente come nei denti di un ingranaggio. Vi è invece contatto interposto attraverso le sfere, le quali trasformano l’attrito radente in attrito volvente, poiché ruotano attorno al proprio asse come avviene nei normali cuscinetti a sfere.

La tavola 5 mostra la sezione della corona dentata, nella quale sono poste scanalature con la dovuta angolatura per agevolare la trasmissione del moto.

La tavola 6 mostra un particolare della gola della corona, il cui arco potrà essere pari all’arco massimo di contatto della filettatura torica, o a quello medio o a quello minimo, in relazione al tipo di precisione di movimento dsiderata.

La tavola 7 illustra una delle possibili soluzioni per garantire il ricircolo delle sfere, poiché esse ruotando attorno al proprio asse, compiono anche una traslazione, e potrebbero fuoriuscire dalla filettatura torica della vite. Per impedire ciò, alle estremità opposte della filettatura torica, sono posti due piccoli blocchetti di fermo, immediatamente dopo un foro che dall’esterno della filettatura entra all'interno della vite, ortogonalmente all’asse della vite stessa

La tavola 8 illustra in sezione il percorso delle sfere all’interno della vite. Esse entrano attraverso un foro, e per mezzo di un blocco di ricircolo opportunamente collocato all’interno della vite, fuoriescono dal foro opposto, garantendo così il ricircolo continuo, in entrambe le direzioni.

La tavola 9 mostra un blocco esterno di tenuta che ha lo scopo di trattenere le sfere all’interno delle scanalature della filettatura torica, e permettere così alle stesse di svolgere il loro lavoro senza fuoriuscire né dalla vite, né dalla corona nell’area di contatto.

Con riferimento alle figure, il meccanismo secondo l’invenzione comprende, in combinazione, una vite senza fine A con filettatura torica, una ruota o corona dentata elicoidale B, delle sfere C con ricircolazione (interposte tra la vite A e la ruota B), gli elementi che consentono il ricircolo, e cioè i blocchetti di fermo D, i canali interni E, nonché il blocco di ricircolo interno F costituito da due pezzi appositamente scanalati per offrire alle sfere il percorso dal primo al secondo blocchetto di rinvio, ed infine il blocco esterno di tenuta G, opportunamente sagomati all’interno per trattenere le sfere attorno alla vite nella zona in cui questa non è a contatto con la corona, e composto da due o più pezzi per agevolarne il montaggio.

L’asse della ruota dentata B è sghembo e non parallelo rispetto a quello della vite senza fine A, e l’angolo tra i due assi è preferibilmente, ma non esclusivamente, di 90°.

Secondo una caratteristica peculiare del trovato, la vite A e la corona B hanno delle filettature di passo corrispondente, in modo che le sfere C possano rotolare contemporaneamente sui filetti della vite A e sulla superficie dei denti della ruota B. Inoltre la vite A non ha una filettatura lineare ma torica. Tale filettatura ad angolo fìsso, non è una filettatura a passo variabile, ma un nuovo e diverso tipo di filettatura, la quale ha lo scopo far combaciare esattamente le sfere con la ruota scanalata.

La distanza tra la ruota B e la vite senza fine A dipende dalla grandezza delle sfere C, dalla cava del filetto della vite A e dalla cava del filetto della ruota dentata B.

Come è mostrato nelle figure, tra la vite A e la ruota B non è interposta una sola sfera, ma una serie di sfere che assorbono ciascuna una parte della spinta totale tra filetto della vite e dente della ruota.

Vantaggiosamente, ciò permette, a parità di materiali, di trasmettere spinte e carichi molto più elevati rispetto quelli che possono essere trasmessi con i normali accoppiamenti vite senza fine - ruota dentata.

Dal punto di vista teorico, quando una sfera C tocca rispettivamente la superficie del filetto della vite A e quella la superficie del dente elicoidale della ruota B, ciò dovrebbe avvenire in due punti contrapposti, e poiché dette superfici si spostano in due direzioni opposte l’una rispetto all’altra, detta sfera C dovrebbe rotolare su se stessa senza traslare.

Dal punto di vista pratico, il movimento traslatorio delle sfere C diminuisce con la riduzione delle tolleranze di lavorazione delle parti in movimento e con la riduzione delle deformazioni dei materiali usati. Pertanto la presenza o meno di un sistema di ricircolo è determinato dalla precisione con cui il meccanismo viene realizzato.

Tale ricircolo viene attuato mediante i due blochetti D i quali sono collocati, con sistema già noto alla tecnica, immediatamente dopo un apposito foro, situato opportunamente nella filettatura della vite A. Tali blocchetti impediscono alle sfere di oltrepassare il foro ed invitano le stesse sfere ad entrare nel canale forato che congiunge la superficie esterna della vite con il foro assiale della stessa. Allinterno di tale foro assiale della vite A, è collocato il blocchetto interno F, il quale è costituito da due semicilindri con una scanalatura combaciante, la quale congiunge i due canali di ricircolo della vite. I due semicilindri, una volta accoppiati vengono tenuti in posizione con viti o altro sistema noto. Attraverso tale sistema le sfere sono libere di passare da un canale E ad un altro.

Infine, onde evitare che le sfere fuoriescano da dispositivo nella zona in cui la vite A non è in contatto con la ruota B, il trovato prevede il blocco esterno di tenuta G, appositamente sagomato allinterno per consentire il libero movimento delle sfere nelle scanalature della vite A. Tale manicotto, costituito da due o più pezzi allo scopo di agevolarne il montaggio, è anche tagliato per alloggiare la corona B, con la opportuna tolleranza che consenta alla corona di ruotare senza attrito ma impedisca alle sfere di fuoriuscire dal sistema.

Il ricircolo delle sfere C può essere effettuato anche in altro modo. Ad esempio può essere realizzato un unico ricircolo, in modo da far tornare indietro le sfere C dopo aver compiuto più giri, oppure può effettuarsi un ricircolo “esterno”, nel quale le sfere C tornano indietro ad ogni singolo filetto utilizzando un apposito deviatore collocato allinterno bioco esterno di tenuta G.

La sezione del filetto può essere di forma diversa, e le sfere C possono ruotare e traslare su una gola a sezione trapezia, semicircolare, ad arco gotico, ecc.

I vantaggi, oltre a quelli già citati, sono molteplici. La riduzione dell’attrito consente un notevole aumento dell’efficienza del sistema di trasmissione in termini di potenza trasmessa alla ruota B in rapporto a quella fornita alla vite A, con un interessante beneficio nel risparmio energetico che il presente trovato garantisce.

Infine, e non è poco, è possibile ridurre o addirittura eliminare i giochi, sia con un precarico fra vite A e ruota B, avvicinando i rispettivi assi, e/ o aumentando di poco il diametro delle sfere C.

La presente invenzione è stata descritta ed illustrata secondo alcune sue preferite forme realizzative, ma si intende che qualunque tecnico esperto del ramo potrà apportarvi modifiche e/o sostituzioni equivalenti senza peraltro esulare dall’ambito di protezione della presente privativa industriale.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1 . Meccanismo per la trasmissione del moto rotatòrio tra due alberi ad assi sghembi e non paralleli, caratterizzato dal fatto di comprendere, in combinazione, una vite senza fine con filettatura torica (A), piccole sfere (C) collocate intorno a tale filettatura, ed una ruota o corona dentata (B) con profilo sagomato e filettatura che combacia con le suddette sfere, le quali possono avere o non avere una ricircolazione interna od esterna.
2. 2. Meccanismo per la trasmissione del moto di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la vite (A) e la corona (B) hanno filettature con identico angolo di passo.
3. 3. Meccanismo per la trasmissione del moto rotatorio di cui alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la distanza tra la corona (B) e la vite senza fine (A) dipende dalla grandezza delle sfere (C), nonché dal disegno della sezione e dalla profondità del filetto della vite (A) e della corona (B).
4. 4. Meccanismo per la trasmissione del moto rotatorio di cui alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che tra vite (A) e corona ( B) è interposta una serie di sfere che assorbono ciascuna una parte della spinta totale tra filetto della vite (A) e filetto o dente della corona (B); in questo modo essendo possibile, a parità di materiali, la trasmissione di spinte e carichi molto più elevati rispetto quelli che possono essere trasmessi con i normali accoppiamenti vite-senza-fine/ruota-dentata.
5. 5. Meccanismo per la trasmissione del moto rotatorio di cui alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la presenza delle sfere che rotolano sulle superfici contatto comporta la presenza di solo attrto volvente, riducendo drasticamente i fenomeni di riscaldamento, di vibrazione e di usura, e aumentando l’efficienza della trasmissione del moto.
6. 6. Meccanismo per la trasmissione del moto rotatorio di cui alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuna delle sfere (C) tocca rispettivamente la superfìcie del filetto della vite (A) e quella la superfìcie del dente elicoidale della corona (B), in due punti praticamente contrapposti, e poiché dette superfici si spostano in due direzioni opposte l’una rispetto all’altra, ciascuna sfera (C) tende a rotolare su se stessa con una traslazione tanto minore quanto più preciso è l’accoppiamento.
7. 7. Meccanismo per la trasmissione del moto rotatorio di cui alla rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che prevede blocchetti di fermo (D) e fori (E) sulla filettatura torica della vite che impediscono alle sfere di oltrepassare le estremità esterne della filettatura, ed un blocchetto interno di ricircolo (F) posto all’interno della vite stessa, attraverso il quale è garantita la traslazione delle sfere (C) da una estremità all’altra della filettatura della vite (A).
8. 8. Meccanismo per la trasmissione del moto rotatorio di cui alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che nell’area di filettature della vite (A) non combaciante con la corona (B) è posto un blocco esterno di tenuta (G) che impedisce alle sfere (C) di fuoriuscire dal meccanismo.
9. 9. Meccanismo per la trasmissione del moto rotatorio di cui alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il ricircolo delle sfere (C) viene effettuato indifferentemente con ricircolazione “interna” aliavite, in modo da collegare le estremità opposte della filettatura torica della (A), attraverso un blocchetto interno di ricircolo (F), oppure ricircolazione “esterna” attraverso rinvìi posti all'interno del blocco esterno di tenuta (G).
10. 10. Meccanismo per la trasmissione del moto rotatorio di cui alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, allo scopo di ridurre il gioco a zero, si precaricano la vite (A) e la ruota (B) semplicemente avvicinando i rispettivi assi e/o aumentando leggermente il diametro delle sfere (C). 1 1. Meccanismo per la trasmissione del moto rotatorio di cui alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che è prevista una particolare sezione del filetto trapezia, o semicircolare, o ad arco gotico,