ITFI970115A1 - Supporto per cuscinetti - Google Patents

Description

La presente invenzione riguarda un supporto per cuscinetti del tipo descritto nel preambolo della rivendicazione 1.

E' noto che nei trasduttori induttivi girevoli, come per esempio quelli descritti nei documenti DE-PS 41 13 745 o DE-OS 4127 209, alcune parti del sensore che ruotano con l'albero da controllare, e quelle che sono fisse rispetto a tale albero, devono essere poste l'una rispetto all'altra e guidate con estrema precisione, se si desidera una notevole esattezza di misurazione e di risoluzione. Per assicurare tali esatti posizionamento e guida, il sensore e l'albero da controllare vengono realizzati direttamente come una singola unità, dal cui alloggiamento sporge l'estremità dell'albero controllato dal sensore e, in un altro punto, viene posto un cavo di collegamento per l'alimentazione della corrente e per il trasporto dei dati di misurazione. Tale unità può quindi essere fissata nel punto di destinazione per mezzo di adeguati dispositivi di montaggio.

Nel supporto per i cuscinetti un ruolo importante è giocato dalla suddetta unità, che da un lato è provvista dei o collegata con i suddetti dispositivi d'i montaggio, e dall'altro lato e predisposta per accogliere dei cuscinetti, grazie ai quali l'albero da controllare viene posto e mantenuto girevole.

E' chiaro che, per ottenere una notevole precisione di misurazione e risoluzione del trasduttore, si hanno aspettative molto alte riguardo alla resistenza e alla stabilità del supporto dei cuscinetti, nonché riguardo alla libertà di gioco e alla capacità di carico del collegamento tra il trasduttore e i cuscinetti, il collegamento dovendo agire sia in 'direzione delle forze che agiscono sull'asse longitudinale dell'albero che rispetto alla coppia agente trasversalmente rispetto a tale asse.

Per poter soddisfare tali aspettative in un intervallo di temperature possibilmente ampio, entro il quale il trasduttore viene utilizzato, finora sono stati realizzati con grande precisione sia supporti che cuscinetti in acciaio, adattati e collegati tra loro in modo permanente, ad esempio, per mezzo di composti adesivi.

A questo riguardo sono svantaggiosi il grande peso del supporto realizzato in acciaio, che ammonta fino al 50% del peso di tutti i sensori, la necessaria ulteriore lavorazione con ramatura e nichelatura, e il processo di montaggio comprendente una serie di fasi di lavorazione, la cui automatizzazione, quando è possibile, richiede una complessa attrezzatura:

La presente invenzione si prefigge lo scopo di realizzare un supporto per cuscinetti del tipo descritto in precedenza che, soddisfacendo tutte le condizioni richieste in quanto a capacità di carico e precisione, possa comportare una notevole riduzione di peso e un montaggio più semplice ed economico .

A tale scopo, la presente invenzione prevede le caratteristiche esposte nella rivendicazione 1.

Tali caratteristiche secondo la presente invenzione traggono vantaggio dal fatto che attualmente sono disponibili sul mercato materie plastiche che possono essere pressofuse e che dopo la lavorazione hanno una grande resistenza e il cui coefficiente di dilatazione termica è simile o uguale a quello del materiale utilizzato per i cuscinetti. In tal modo si ottiene che la grande precisione ottenuta nella fabbricazione per pressofusione tra cuscinetti e supporto resta invariata in un ampio intervallo di temperatura e che, a causa di oscillazioni della temperatura di esercizio, non si giunga né ad un allentamento della sede dei cuscinetti nel supporto né alla produzione di forze bloccanti, che possano ostacolare la rotazione dell'albero tra i cuscinetti.

A causa della capacità di carico particolarmente alta dell'acciaio si utilizzano preferibilmente cuscinetti di questo materiale in combinazione con una plastica rinforzata da particelle di fibre di carbonio, la quale presenta notevole resistenza e il cui coefficiente di .dilatazione termica viene regolato dalla percentuale di carbonio, e si trova preferibilmente nell'intervallo tra 10 x 10<-6 >e 15 x 10<-6 >per K, cosa che si adatta molto bene al coefficiente di dilatazione termica degli acciai solitamente usati per cuscinetti di questo tipo, che è di circa 12 x 10<-6 >per K. Il carbonio presente consente inoltre di avere una buona conducibilità elettrica, anch'essa richiesta.

Dato che le plastiche provviste di particelle di fibre di carbonio hanno una aderenza relativamente bassa alle superfici lisce, per ottenere un fissaggio affidabile e.con grande capacità di carico del cuscinetto nel supporto, le due unità vengono collegate definitivamente tra loro, il che, in ragione della caratteristica della presente invenzione per cui il supporto viene pressofuso intorno al cuscinetto, è possibile senza ulteriori fasi di montaggio.

E' importante che il supporto di un albero da controllare mediante un trasduttore girevole possa riprendere coppie possibilmente grandi che agiscono su di esso trasversalmente al suo asse di rotazione, senza forzamenti eccessivi e riduzioni della capacità di rotazione. A tale scopo l'albero viene montato preferibilmente con l'aiuto di due cuscinetti assialmente distanziati, in particolare cuscinetti a sfera, la cui distanza assiale da un lato sia possibilmente grande, ma che dall'altro lato, a causa della ridotta altezza di costruzione spesso richiesta per questi trasduttori, possa presentare solo un punto di interruzione nel senso della lunghezza assiale di uno dei due cuscinetti. E' quindi normale prevedere tra i due cuscinetti un distanziatore di spessore corrispondente che presenti secondo lo stato dell'arte, un diametro esterno uguale o leggermente più piccolo dei due cuscinetti, in modo tale che insieme ad essi possa essere associato un supporto anch'esso realizzato in acciaio.

Per contro, in conformità di una forma di realizzazione preferita di questo distanziatore, esso possiede un diametro esterno diverso, in particolare più grande dei due cuscinetti, in modo da sporgere radialmente oltre le loro superfici esterne. Se i cuscinetti posti sull'albero da montare e ivi compressi vengono inseriti nella forma per la pressofusione per il supporto e pressofusi con plastica, anche nel caso in cui il supporto presenta superfici corrispondenti alle superfici libere dei due cuscinetti e quindi presenta la lunghezza assiale minore possibile in questo settore, si ha un collegamento definitivo tra i cuscinetti e il supporto, che può assorbire forze anche notevoli agenti secondo la direzione dell'asse dell'albero, dato che l'anello distanziatore preferibilmente di acciaio, completamente immerso nella plastica del supporto con la sua parte radialmente sporgente come sopra detto, viene sollecitato da tali forze solo per scorrimento elastico.

Se le pretese concernenti tale capacità di carico sono minori, l'anello distanziatore può anche avere un diametro esterno minore dei due cuscinetti. Nella pressofusione sul supporto si ha un bordo, sporgente radialmente all'interno dell'apertura solitamente cilindrica che circonda i cuscinetti, che sporge tra i due cuscinetti per impedirne lo spostamento assiale.

Se nella pressofusione si dovessero utilizzare plastiche con una alta temperatura di lavorazione, in una pressofusione diretta del supporto il grasso dei cuscinetti potrebbe riscaldarsi eccessivamente. In questo caso, una variante vantaggiosa prevede che i cuscinetti comprendano una cassetta, preferibilmente metallica, in cui essere montati prima o dopo la pressofusione.

Questa e altre varianti e possibilità di realizzazione vantaggiose di un supporto per cuscinetti secondo la presente invenzione sono esposte nelle rivendicazioni dipendenti.

La presente invenzione verrà qui di seguito descritta per mezzo di esempi di realizzazione con riferimento alle figure degli annessi disegni.

La figura 1 mostra una vista in sezione assiale di una prima forma di realizzazione di un supporto per cuscinetti, in.cui l'anello distanziatore posto tra i due cuscinetti sporge radialmente, e

la figura 2 mostra una vista in sezione di una ulteriore forma di realizzazione, corrispondente alla sezione di figura 1, in cui i due cuscinetti sono circondati da un cassetta sostanzialmente cilindrica.

1 supporti per cuscinetti mostrati nelle figure sono realizzati come flange radialmente simmetriche.

Ogni supporto 1, 1' presenta un'apertura centrale e continua, sostanzialmente cilindrica, in cui un gruppo di cuscinetti 6, 6' comprendente due cuscinetti a sfera 3, 4 e un anello distanziatore 5, 5' è posto in modo tale che l'albero 8 montato passante nei due cuscinétti 3, 4, il cui movimento rotatorio deve essere seguito e misurato per mezzo di un sensore non rappresentato, si estende coassialmente all'asse di simmetria del supporto 1, 1' .

Nella forma di realizzazione mostrata in figura 1, l'anello distanziatore 5 racchiuso tra i due cuscinetti a sfera 3, 4, posti assialmente sovrapposti, possiede un diametro esterno tale da sporgere in direzione radiale oltre le superfici esterne dei cuscinetti a sfera, facendo così presa in una scanalatura periferica realizzata nella superficie interna cilindrica dell'apertura continua del supporto 1.

Tale scanalatura periferica si ottiene automaticamente con la fabbricazione del dispositivo secondo la presente invenzione grazie al fatto che il supporto 1 di plastica rinforzata con particelle di fibre di carbonio viene pressofuso intorno ai cuscinetti 6 posti sull'albero 8 e ivi precompressi.

La suddetta precompressione si ottiene grazie al fatto che i due anelli di cuscinetto interni 10, il vengono pressati l'uno verso l'altro in direzione assiale dopo l'introduzione dell'albero 8. In tal modo si ottengono cuscinetti precompressi a forma di O.

Nel processo di pressofusione mediante il quale viene realizzato il supporto di cuscinetto 1, vengono pressofusi contemporaneamente diversi perni di fermo o di montaggio 14, dei quali due sono riprodotti nella figura. Tali perni si estendono parallelamente all'asse di rotazione dell'albero 8 e sporgono con una parte rilevante della loro lunghezza oltre la superficie frontale del supporto 1, che si trova in alto nella figura. Essi servono a mantenere in una posizione definita le parti non rappresentate del trasduttore che non ruotano con l'albero 8. Le estremità dei perni 14 immersi nella massa di plastica del supporto 1 possono essere munite di una scanalatura o di un ispessimento finale, non rappresentati graficamente, per ottenere un collegamento definitivo.

Come appare in figura 1, la superficie frontale del supporto 1, oltre la quale sporgono i perni 14, presenta un bordo 15, sporgente in direzione assiale, che si estende per tutta la sua circonferenza, la<' >cui superficie cilindrica interna serve ad accogliere esattamente una camera di misurazione 18, che appartiene alla parte di misurazione del trasduttore non rappresentato, e di cui viene rappresentata in figura 1 solo la parte collegata al supporto 1 che serve come fondo dell'alloggiamento. Sulla superficie cilindrica esterna del bordo 15 viene posto un coperchio dell'alloggiamento 17 che circonda il trasduttore, di cui è rappresentata .solo la parte più direttamente prossima al supporto 1.

La superficie frontale del supporto l prossima all'interno dell'alloggiamento, su cui sporgono i perni 14, è coperta da una piastra preferibilmente di metallo 20, atta a condurre elettricità, che presenta un'apertura centrale 21, attraverso la quale l'albero 8 sporge verso l'interno. Il diametro di tale apertura centrale 21 è circa uguale al diametro interno dell'anello esterno 23 del cuscinetto 3, in modo che la piastra 20 sporge oltre l'apertura del supporto 1 e quindi contribuisce al fissaggio dei cuscinetti.

L'ancoraggio della piastra 20 nel supporto l avviene grazie al fatto che la piastra 20 presenta sporgenze 25 radiali e a distanza regolare, solo una delle quali è rappresentata nella figura. Tali sporgenze 25 si estendono attraverso il bordo 15 in modo da trovarsi libere sulla sua superficie cilindrica esterna con i loro bordi periferici e quindi possono fare presa, in modo elettricamente conduttivo, con il coperchio dell'alloggiamento 17. In tal modo la piastra 20 è definitivamente collegata al supporto l e forma con il coperchio 17, fatto anch' esso di un materiale che sia elettricamente e magneticamente conduttore, una gabbia di Faraday, che protegge da campi di disturbo lo spazio interno dell'alloggiamento in cui si trova il trasduttore.

Dalla descrizione precedente risulta che anche la piastra 20 viene posizionata prima della pressofusione del supporto 1 insieme ai cuscinetti 6 nella forma di pressofusione del corpo del supporto 1 e viene collegata ad esso mediante pressofusione.

Nella forma di realizzazione mostrata in figura 2 l'anello distanziatore 5' tra i due cuscinetti 3, 4 ha lo stesso diametro esterno dei cuscinetti e viene circondato con essi da una cassetta 28 di metallo e cilindrica, in cui i due cuscinetti 3, 4 e l'anello distanziatore 5' possono essere inseriti prima o dopo la pressofusione.

La cassetta 28 presenta il vantaggio che essa consente nella pressofusione l'uso di plastiche con temperature di pressofusione più alte, perché grazie alla sua capacità termica impedisce il surriscaldamento del grasso dei cuscinetti 3, 4 posti nella cassetta prima della pressofusione.

Se i cuscinetti 3, 4 e l'anello distanziatore 5' vengono posti nella cassetta 28 prima della pressofusione della stessa, il materiale plastico pressofuso può, come mostrato in figura 2, contenere almeno parzialmente non solo la superficie frontale della cassetta 28, inferiore in questa figura, ma anche la superficie frontale corrispondente del cuscinetto 4, e può quindi. servire a fissarlo ulteriormente .

Se per la pressofusione occorre utilizzare plastiche con temperature di pressofusione ancora maggiori, viene pressofusa la cassetta 28 vuota e dopo il raffreddamento i cuscinetti 3, 4 entrano in azione con l'albero 8 e l'anello distanziatore 5'. In questo caso, diversamente da quanto mostrato nella figura 2, l'apertura 29 del materiale pressofuso deve presentare lo stesso diametro interno della cassetta 28, in modo che i due cuscinetti 3, 4 possano èssere spinti dalle superfici frontali opposte per ottenere la suddetta precompressione a forma di’0.

Come si vede anche in figura 2, la cassetta 28 in metallo sul suo lato frontale, superiore in figura, presenta una flangia radiale 20' che ha la stessa funzione della piastra 20 descritta nel contesto della figura 1. Tale flangia radiale 20' ha uno spessore assiale relativamente grande per aumentare la suddetta capacità termica della cassetta 28.

Una ulteriore particolarità dell'esempio di realizzazione della figura 2 è costituita dal fatto che qui i perni 14' sono fatti con lo stesso materiale plastico del supporto 1', che viene prodotto insieme ad essi nel processo di pressofusione.

Anche in questo esempio di realizzazione è previsto un lato 15' che circonda un bordo 30, sporgente in direzione assiale, della flangia 20' della cassetta 28. L'apertura 31 circondata dal bordo 15' possiede una superficie interna a forma di tronco di cono che si allarga a partire dalla superficie interna cilindrica del bordo 30 verso l'esterno.

Questa struttura presenta il vantaggio che la cassetta 28 può essere realizzata in modo molto preciso con la sua flangia 28' e il bordo 30 come parti girevoli, consentendo così un inserimento ancora più esatto della camera di misurazione 18 (vedi figura l) tralasciata in figura 2.

Nelle due forme di realizzazione il supporto 1, 1' può servire contemporaneamente come flangia di montaggio per l'intero trasduttore. A tale scopo esso presenta fori di montaggio 36 provvisti di una filettatura interna, che si estendono dalla superficie frontale esterna parallelamente all'albero 8, uno solo dei quali viene riprodotto nelle figure.

Dal bordo 15, 15' ogni supporto l, l' presenta un'altezza che è uguale all'altezza dei cuscinetti 6, 6' e che risulta a sua volta dall'altezza dei due cuscinetti 3, 4 e dagli spessori degli anelli distanziatori 5, 5' e della piastra 20 o dell'anello 30. Si ottiene così una minima lunghezza assiale di realizzazione che non sarebbe ottenibile se le superfici frontali esterne dei cuscinetti a sfera venissero pressofuse per realizzare un collegamento definitivo.

Nei casi di utilizzo in cui non si devono avere aspettative particolarmente elevate per quanto riguarda la schermatura del trasduttore e delle sue parti elettroniche, è sufficiente la conducibilità elettrica del materiale plastico utilizzato per la realizzazione del supporto 1, l', in modo che nell'esempio di realizzazione della figura 1 si può rinunciare alla piastra 20 e si ottiene una lunghezza assiale ridotta al valore minimo imposto dalla geometria dei cuscinetti.

In alternativa rispetto a un anello distanziatore 5 sporgente radialmente, in questa variante si può anche utilizzare un anello distanziatore che abbia un diametro esterno molto minore del diametro esterno dei cuscinetti a sfera 3, 4. In questo caso la formazione di cuscinetti viene assicurata contro gli spostamenti assiali per mezzo di una bordatura in plastica sporgente verso l'interno e che si ottiene automaticamente per pressofusione del gruppo di cuscinetti.

Come indicato dalla linea di contorno del cuscinetto a sfera 4 riprodotto nelle figure, l'anello esterno 23 di questo presenta una ungatura sul bordo esterno della sua superficie frontale, in modo tale che nella pressofusione con il materiale plastico del corpo del cuscinetto l viene prodotto un piccolo bordo sporgente verso l'interno, che contribuisce al fissaggio del gruppo dei cuscinetti .

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Supporto per cuscinetti per un trasduttore girevole, il supporto essendo realizzato per Sccogliere cuscinetti per un albero la cui posizione angolare è controllata e misurata dal trasduttore, caratterizzato dal fatto che il supporto (1, 1') è fatto di un materiale plastico che possiede almeno lo. stesso coefficiente di dilatazione termica del materiale del gruppo dei cuscinetti (6, 6'), e dal fatto che il supporto (1, 1') viene realizzato come parte pressofusa collegata al gruppo dei cuscinetti (6, 6') mediante pressofusione.
2. 2. Supporto secondo la rivendicazione l, caratterizzato dal fatto che i cuscinetti del gruppo (6, 6') sono in acciaio e che il coefficiente di dilatazione termica del materiale plastico utilizzato per il supporto (1,1') è in un intervallo compreso tra 10 x 10<-6 >e 15 x 10<-6 >per
3. 3. Supporto secondo la rivendicazione l o 2, caratterizzato dal fatto che il gruppo dei cuscinetti (6, 6') e i rispettivi supporti (Ι,Ι') sono collegati definitivamente tra loro.
4. 4. Supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il gruppo dei cuscinetti (6, 6') comprende due cuscinetti (3., 4) coassiali, tra i quali' è posto un anello distanziatore (5, 5').
5. 5. Supporto secondo le rivendicazioni 3 e 4, caratterizzato dal fatto che il diametro esterno dell'anello distanziatore (5) è diverso da quello dei due cuscinetti (3,,4).
6. 6. Supporto secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che l'anello distanziatore (5) presenta un diametro esterno notevolmente più grande dei due cuscinetti (3, 4).
7. 7. Supporto secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che il gruppo dei cuscinetti (6') è compreso in una cassetta (28) in cui possono essere montati i due cuscinetti (3, 4).
8. 8. Supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che è realizzato in forma simmetrica, in modo tale che il suo asse di simmetria coincide con l'asse longitudinale dell'albero (8) posto in esso.
9. 9. Supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato -dal fatto che è realizzato come fondo a flangia dell'alloggiamento che accoglie il trasduttore e che presenta perni di montaggio (14, 14') sporgenti oltre una sua superficie frontale e paralleli al suo asse di simmetria per fissare le parti del trasduttore fisse rispetto all'albero (8).
10. 10. Supporto secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che i detti perni (14) sono di acciaio, che vengono pressofusi anch'essi nella pressofusione del supporto (1) e che per un collegamento definitivo presentano una scanalatura nei pressi delle estremità pressofuse.
11. 11. Supporto secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che nella pressofusione del supporto (1') i detti, perni (14') sono realizzati in un unico pezzo con il supporto.
12. 12. Supporto secondo una delle rivendicazioni da 9 a il, caratterizzato dal fatto che è previsto un elemento di schermatura (20, 20'), magneticamente ed elettricamente conduttore, a forma di piastra, che ricopre la superficie del lato frontale oltre il quale sporgono i perni di montaggio (14, 14'), pressofuso con il supporto (1, 1'), il quale quando è montato è collegato elettricamente con un coperchio dell'alloggiamento (17), anch'esso elettricamente conduttore, posto sul supporto (1, 1').
13. 13. Supporto secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto .che l'elemento di schermatura (20) è circondato da un bordo (15) del supporto, ma che penetra radialmente attraverso almeno un segmento angolare di quest'ultimo in modo tale che esso si trova libero sul lato esterno periferico del bordo (15) e che ivi esso può fare presa elettricamente e magneticamente con la superficie interna del coperchio dell'alloggiamento (17) posto oltre il bordo (15).
14. 14. Supporto secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che l'elemento di schermatura (20') viene formato da una flangia che si estende radialmente, collegata in un unico pezzo con la detta cassetta (28).
15. 15. Supporto di cuscinetto secondo una delle rivendicazioni da 3 a 14, caratterizzato dal fatto che i due cuscinetti (3, 4) sono cuscinetti a sfera, precompressi in modo tale che dopo l'introduzione dell'albero da caricare (8) nei due anelli interni dei cuscinetti (10, il) essi vengono compressi l'uno sull'altro in direzione assiale.
16. 16. Supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il supporto (1,1') è realizzato in materiale plastico elettricamente conduttore.
17. 17. Supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il supporto (1, 1 ' ) è realizzato in materiale plastico rinforzato con particelle di fibre di carbonio.