ITMI20082000A1 - Dispositivo di bloccaggio dell'albero mandrino, particolarmente per elettromandrini. - Google Patents

Description

"DISPOSITIVO DI BLOCCAGGIO DELL'ALBERO MANDRINO, PARTICOLARMENTE PER ELETTROMANDRINI"

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un dispositivo di bloccaggio dell'albero mandrino, particolarmente per elettromandrini, Come à ̈ noto, un elettromandrino à ̈ un componente montato sugli assi di una qualsiasi macchina utensile.

Lo stesso comprende una parte fissa, associata alla macchina, ed una parte rotante alla quale vengono connessi gli utensili per mezzo di un sistema di bloccaggio dell’utensile.

La parte rotante à ̈ connessa alla parte fissa per mezzo di sisterni vari, che possono essere cuscinetti a sfere, boccole idrostatiche, cuscinetti elettromagnetici, cuscinetti a rulli.

La parte rotante à ̈ trascinata nella rotazione da un motore elettrico integrato direttamente all’interno del corpo mandrino.

Normalmente gli utensili montati sono dotati di moto di lavoro proprio perché trattasi di “mandrini†.

Compito del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo di bloccaggio dell'albero mandrino, particolarmente per elettromandrini, che dia la possibilità di montare alternativamente utensili per l'asportazione di truciolo, capaci di lavorare in modo rotante, ed utensili capaci di lavorare in modo fisso, ovvero senza rotazione attorno all’asse.

NeH’ambito di questo compito, uno scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo che sia costruttivamente più semplice e più economico rispetto ai sistemi già esistenti, quali ad esempio incastri meccanici basati su dentature.

Un ulteriore scopo à ̈ quello di realizzare un dispositivo che permetta un bloccaggio ad angolo desiderato senza limitazioni ed a posizioni prestabilite.

Un altro scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo che risulti facilmente applicabile ad elettromandrini costruiti con tutti i tipi di connessioni tra corpo fisso e parte mobile, ad esempio cuscinetti meccanici a corpi volventi, boccole a sostentamento idrostatico, cuscinetti a sostentamento elettromagnetico.

Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo che abbia migliori prestazioni di bloccaggio, in termini di momento torcente sopportabile e rigidezza al momento flettente.

Un altro scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo che, per le sue peculiari caratteristiche realizzative, sia in grado di assicurare le più ampie garanzie di affidabilità e di sicurezza nell'uso.

Questo ed altri scopi, che meglio appariranno evidenziati in seguito, sono raggiunti da un dispositivo di bloccaggio dell'albero mandrino, particolarmente per elettromandrini, caratterizzato dal fatto di comprendere una parte fissa ed una parte rotante costituita da un albero rotante munito di un disco; gli utensili sono fissati nella parte rotante per mezzo di un sistema di bloccaggio dell’utensile; la parte rotante à ̈ trascinata nella rotazione da un motore elettrico integrato nel corpo mandrino; il dispositivo di bloccaggio comprende un pistone suscettibile di spostarsi assialmente per effetto dell'azione di due camere idrauliche, una posteriore anulare di spinta e una anteriore anulare di ritorno; il disco dell'albero rotante presenta un piano parallelo alla faccia del pistone, ed una faccia conica dal lato opposto; un controcono à ̈ fissato alla carcassa del mandrino, il quale ha il medesimo angolo rispetto al vicino disco rotante; tra il pistone ed il disco rotante à ̈ presente una piastra lamellare sottile, di forma anulare, la quale à ̈ fissata alla carcassa del mandrino e può essere facilmente deformata elasticamente in direzione assiale ma oppone resistenza alle sollecitazioni torsionali; la piastra lamellare presenta la parte esterna fissata alla parte fissa del corpo mandrino, mentre la parte interna à ̈ profilata per potersi deformare elasticamente in senso assiale, ma essere in grado di opporre una resistenza alla sollecitazione torstonale.

La fase angolare tra parte rotante e parte fissa à ̈ controllata elettronicamente da un trasduttore di posizione angolare.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'oggetto del presente trovato risulteranno maggiormente evidenziati attraverso un esame della descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui:

la figura 1 Ã ̈ una vista in sezione longitudinale del dispositivo secondo il trovato;

la figura 2 Ã ̈ una vista frontale della piastra lamellare del dispositivo di bloccaggio secondo il trovato.

Con particolare riferimento ai simboli numerici delle suddette figure, il dispositivo di bloccaggio dell'albero mandrino, particolarmente per elettromandrini, secondo il trovato, à ̈ applicabile ad una macchina utensile, la quale comprende, in maniera di per sé nota, una parte fissa 1 , ed una parte rotante, ovvero un albero rotante munito di un disco 2.

Gli utensili sono fissati nella parte rotante per mezzo di un sistema di bloccaggio dell’utensile 85.

La parte rotante 2 Ã ̈ connessa alla parte fissa 1 per mezzo di sistemi, indicati con i numeri di riferimento 10 e 11, che possono essere cuscinetti a sfere, boccole idrostatiche, cuscinetti elettromagnetici, cuscinetti a rulli, e simili.

La parte rotante 2 Ã ̈ trascinata nella rotazione da un motore elettrico 25 integrato nel corpo mandrino.

Secondo il presente trovato, la macchina comprende un dispositivo di bloccaggio costituito da un pistone 12 che ha la possibilità si spostarsi assialmente per l'azione di due camere idrauliche, una posteriore anulare di spinta A e una anteriore anulare di ritorno B.

Il disco 2 dell'albero rotante presenta un piano parallelo alla faccia del pistone 12, ed una faccia conica dal lato opposto.

Un controcono 13 Ã ̈ fissato alla carcassa del mandrino, il quale ha il medesimo angolo, rispetto al vicino disco rotante 2.

Tra il pistone 12 ed il disco rotante 2 à ̈ presente una piastra sottile di forma anulare 14, denominata piastra lamellare, la quale à ̈ fissata alla carcassa del mandrino e può essere facilmente deformata elasticamente in direzione assiale, ma oppone resistenza alle sollecitazioni torsionali.

Il profilo della piastra lamellare 14 Ã ̈ visibile in figura 2.

La piastra lamellare 14 presenta la parte esterna fissata alla parte fissa del corpo mandrino, mentre la parte interna à ̈ profilata appositamente per potersi deformare elasticamente in senso assiale, normale alla figura 2, ma opporre una resistenza alla sollecitazione torsionale.

La fase angolare tra la parte rotante e la parte fissa à ̈ controllata elettronicamente da un trasduttore di posizione angolare 92.

Il funzionamento del dispositivo secondo il presente trovato à ̈ il seguente.

Consideriamo lo stato iniziale del sistema per la configurazione “albero rotante†, come à ̈ visibile nelle figure.

In tale stato il pistone 12 Ã ̈ nella posizione di svincolo e la camera anteriore di ritorno B Ã ̈ messa in pressione.

In questo stato à ̈ presente un gioco operativo tra il componente disco rotante 2, il controcono 13 e la piastra lamellare 14.

Alla necessità di modificare lo stato passando alla configurazione di “albero bloccato†, si procede come segue.

La rotazione della parte rotante viene fermata dal motore che lo blocca a velocità nulla nella posizione angolare desiderata dal sistema di controllo; viene tolta pressione dalla camera di ritorno B del pistone 12, e viene mandata pressione nella camera di spinta A del pistone 12.

Questa pressione fa avanzare il pistone 12 eliminando il gioco tra il pistone stesso e la piastra lamellare 14, la quale viene deformata in senso assiale dal carico del pistone 12, facendo avanzare la parte interna della piastra lamellare 14 stessa.

Questa parte va a sua volta ad eliminare il gioco lasciato prima della superficie del disco rotante 2, attualmente privo di moto angolare, e solidale all’albero, obbligandolo ad avanzare a sua volta fino a azzerare il gioco tra la superficie conica del disco rotante 2 e la relativa superficie del controcono 13.

Poiché il controcono 13 à ̈ fissato alla parte fissa esterna, esso mette fine aH’avanzamento degli elementi.

Questo sistema ha dato luogo a due piani di attrito, uno conico anteriore ed uno piano posteriore, che hanno lo scopo di trasferire rigidamente le forze dalla parte rotante alla parte fissa del mandrino dando la possibilità di fissare l’asse in una posizione qualunque definibile dal sistema di controllo.

A questo punto il sistema à ̈ pronto nella configurazione di “albero fisso†e può essere utilizzato per la relativa lavorazione.

Il sistema viene continuamente monitorato nella sua posizione angolare, in modo di garantire che la parte rotante sia sempre correttamente allineata alla parte fissa e che nel caso di un eccesso di carico applicato all’utensile che porti ad uno slittamento delle facce a contatto, il sistema di controllo possa intervenire in modo rapido dando i dovuti allarmi al sistema di controllo della macchina.

Il sistema conico, costituito dal disco 2 e dal controcono 13, presenta due sostanziali vantaggi: il primo à ̈ che un sistema conico permette di amplificare la forza assiale applicata in modo da aumentare la forza scambiata tra le superfici ed ottenere una resistenza alla rotazione superiore, il secondo vantaggio à ̈ che garantisce di mantenere la posizione della parte rotante concentrica alla parte fissa in modo da non avere problemi di disallineamento trasversale all’asse del mandrino dell’utensile, quando à ̈ in posizione di “albero bloccato†.

Si à ̈ in pratica constatato che il trovato raggiunge il compito e gli scopi prefissati.

Si à ̈ infatti realizzato un dispositivo di bloccaggio costruttivamente più semplice e più economico, rispetto ai sistemi già esistenti, quali ad esempio incastri meccanici basati su dentature, ma nel contempo con prestazioni superiori.

Il dispositivo secondo il presente trovato permette un bloccaggio ad angolo desiderato senza doversi obbligare a posizioni prestabilite.

Il sistema costituente l’oggetto della presente invenzione à ̈ controllato dal sensore di posizione angolare normalmente già inserito nell’elettromandrino e non vi à ̈ così la necessità di un sistema dedicato.

Il sistema costituente l’oggetto del presente trovato si autoprotegge da danni provocati da sovraccarichi arrivando allo slittamento, in caso di un eccesso di coppia applicata all’albero mandrino.

Questo permette di resettare il sistema e ripartire con la lavorazione, senza aver danneggiato il sistema in modo permanente, o almeno riducendone la possibilità.

Il sistema à ̈ facilmente applicabile ad elettromandrini costruìti con tutti i tipi di connessioni tra corpo fisso e parte mobile, ad esempio cuscinetti meccanici a corpi volventi, boccole a sostentamento idrostatico, cuscinetti a sostentamento elettromagnetico.

Il sistema a due piani di attrito aumenta le prestazioni del bloccaggio in termini di momento torcente sopportabile e rigidezza al momento flettente; questo avviene perché sia il controcono sia il freno lamellare sono vincolati al corpo mandrino e torsionalmente rigidi.

Ciò permette di costruire un pistone attuatore molto semplice, in quanto la sua funzione à ̈ limitata all’applicare un carico puramente assiale al sistema e non ha necessità di fornire una reazione torsionale sulla parte fissa.

Naturalmente i materiali impiegati, nonché le dimensioni, poiranno essere qualsiasi, secondo le esigenze.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di bloccaggio dell’albero mandrino, particolarmente per elettromandrini, comprendente una parte fissa (1) ed una parte rotante costituita da un albero rotante munito di un disco (2); gli utensili sono fissati nella parte rotante per mezzo di un sistema (85) di bloccaggio dell’utensile; la parte rotante (2) à ̈ trascinata nella rotazione da un motore elettrico (25) integrato nel corpo mandrino; il dispositivo di bloccaggio comprende un pistone (12) suscettibile di spostarsi assialmente per l’azione di due camere idrauliche (A,B), una camera essendo una camera posteriore (A) anulare di spinta; il disco (2) dell’albero rotante presenta un piano parallelo alla faccia del pistone (12), caratterizzato dal fatto che l’altra camera (B) à ̈ una camera anteriore anulare di ritorno e che detto disco (2) include una faccia conica dal lato opposto; un controcono (13) à ̈ fissato alla carcassa del mandrino, il quale ha il medesimo angolo, rispetto al vicino disco rotante (2); tra il pistone (12) ed il disco rotante (2) à ̈ presente una piastra lamellare sottile (14) di forma anulare, la quale à ̈ fissata alla carcassa del mandrino e può essere facilmente deformata elasticamente in direzione assiale, ma oppone resistenza alle sollecitazioni torsionali; la piastra lamellare presenta la parte esterna fissata alla parte fissa del corpo del mandrino, mentre la parte interna à ̈ profilata per potersi deformare elasticamente in senso assiale, ma opporre una resistenza alla sollecitazione torsionale.
2. 2. Dispositivo di bloccaggio, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che la fase angolare tra la parte rotante e la parte fissa à ̈ controllata elettronicamente da un trasduttore di posizione angolare (92).
3. 3. Dispositivo di bloccaggio, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che, in uno stato iniziale in configurazione di albero rotante, il pistone (12) à ̈ nella posizione di svincolo e la camera anteriore di ritorno (B) à ̈ messa in pressione; in tale stato à ̈ presente un gioco operativo tra il disco rotante (2), il controcono (13) e la piastra lamellare (14); allorché si verifica la necessità di modificare lo stato passando alla configurazione di albero bloccato, la rotazione della parte rotante (2) viene fermata dal motore che lo blocca a velocità nulla nella posizione angolare desiderata dal sistema di controllo; viene tolta pressione dalla camera di ritorno (B) del pistone (12) e viene mandata pressione nella camera di spinta (A); tale pressione fa avanzare il pistone (12) eliminando il gioco tra il pistone (12) stesso e la piastra lamellare (14), la quale viene deformata in senso assiale dal carico del pistone, facendo avanzare la parte interna della piastra lamellare stessa (14); la piastra lamellare va a sua volta ad eliminare il gioco lasciato prima della superficie del disco rotante (2), attualmente privo di moto angolare, e solidale all’albero, obbligandolo ad avanzare a sua volta fino ad azzerare il gioco tra la superficie conica del disco rotante (2) e la relativa superficie del controcono (13); poiché il controcono à ̈ fissato alla parte fissa esterna, esso mette fine all'avanzamento degli elementi; questa condizione ha dato luogo a due piani di attrito, uno conico anteriore ed uno piano posteriore, che hanno lo scopo di trasferire rigidamente le forze della parte rotante alla parte fissa del mandrino, dando la possibilità di fissare l’asse in una posizione qualunque definibile dal sistema di controllo; a questo punto II sistema à ̈ pronto nella configurazione di “albero fisso†e può essere utilizzato per la relativa lavorazione.
4. 4. Dispositivo di bloccaggio, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che il sistema viene continuamente monitorato nella sua posizione angolare in modo da garantire che la parte rotante (2) sia sempre correttamente allineata alla parte fissa e che nel caso di un eccesso di carico applicato all’utensile che porti al uno slittamento delle facce a contatto, il sistema di controllo possa intervenire in modo rapido, dando i dovuti allarmi al sistema di controllo della macchina.
5. 5. Dispositivo di bloccaggio, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che il sistema conico, costituito dal disco (2) e dal controcono (13), permette di amplificare la forza assiale applicata in modo da aumentare la forza scambiata tra le superfici ed ottenere una resistenza alla rotazione superiore.
6. 6. Dispositivo di bloccaggio, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che il sistema conico, costituito dal disco (2) e dal controcono (13), garantisce di mantenere la posizione della parte rotante concentrica alla parte fissa, in modo da non avere problemi di disallineamento trasversale all’asse del mandrino dell’utensile quando à ̈ in posizione di albero bloccato. Normalmente gli utensili montati sono dotati di moto di lavo¬ Compito del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo di bloccaggio dell'albero mandrino, particolarmente per elettromandrini, che dia la possibilità di montare alternativamente utensili per l’asportazione di truciolo, capaci dì lavorare in modo rotante, ed utensili capaci di lavorare in modo fisso, ovvero senza rotazione attorno all’asse. Nell’ambito di questo compito, uno scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo che sia costruttivamente più semplice e più economico rispetto ai sistemi già esistenti, quali ad esempio incastri meccanici basati su dentature. Un ulteriore scopo à ̈ quello di realizzare un dispositivo che permetta un bloccaggio ad angolo desiderato senza limitazioni ed a posizioni prestabilite. Un altro scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo che risulti facilmente applicabile ad elettromandrini costruiti con tutti i tipi di connessioni tra corpo fisso e parte mobile, ad esempio cuscinetti meccanici a corpi volventi, boccole a sostentamento idrostatico, cuscinetti a sostentamento elettromagnetico. Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo che abbia migliori prestazioni di bloccaggio, in termini di momento torcente sopportabile e rigidezza al momento flettente. Un altro scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo che, per le sue peculiari caratteristiche realizzative, sia in grado di assicurare le più ampie garanzie di affidabilità e di sicurezza nell’uso. Questo ed altri scopi, che meglio appariranno evidenziati in seguito, sono raggiunti da un dispositivo di bloccaggio dell'albero mandrino, particolarmente per elettromandrini La fase angolare tra parte rotante e parte fìssa à ̈ controllata elettronicamente da un trasduttore di posizione angolare. Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'oggetto del presente trovato risulteranno maggiormente evidenziati attraverso un esame della descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui: la figura 1 à ̈ una vista in sezione longitudinale del dispositivo secondo il trovato; la figura 2 à ̈ una vista frontale della piastra lamellare del dispositivo di bloccaggio secondo il trovato. Con particolare riferimento ai simboli numerici delle suddette figure, il dispositivo di bloccaggio dell'albero mandrino, particolarmente per elettromandrini, secondo il trovato, à ̈ applicabile ad una macchina utensile, la quale comprende, in maniera di per sé nota, una parte fissa 1 , ed una parte rotante, ovvero un albero rotante munito di un disco 2. Gli utensili sono fissati nella parte rotante per mezzo di un sistema di bloccaggio dell’utensile 85. La parte rotante 2 à ̈ connessa alla parte fissa 1 per mezzo di sistemi, indicati con i numeri di riferimento 10 e 1 1 , che possono essere cuscinetti a sfere, boccole idrostatiche, cuscinetti elettromagnetici, cuscinetti a rulli, e simili. La parte rotante 2 à ̈ trascinata nella rotazione da un motore