ITMI951015A1

ITMI951015A1 - Dispositivo per il serraggio di coni portautensile di dimensioni variabili su un mandrino

Info

Publication number: ITMI951015A1
Application number: IT95MI001015A
Authority: IT
Inventors: Flavio Marelli; Bruno Pedroli
Original assignee: Hsd Srl
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1996-11-19
Also published as: ITMI951015A0; IT1274527B; JPH091407A; CN1144729A; EP0743119A1

Abstract

Un dispositivo di serraggio di un cono portautensile su un mandrino comprende: un adattatore (9; 9') intercambiabile montato su un'estremità del mandrino (6) per accogliere un cono (10; 10') di dimensioni prestabilite; una prima boccola (20) scorrevolmente alloggiata all'interno del mandrino (6) munita di una prima successione circonferenziale di sedi (26) alloggianti una prima pluralità di sfere (24) impegnabili radialmente con un codolo di aggancio (28) di un primo tipo di cono (10); una seconda boccola (21) scorrevolmente alloggiata all'interno della prima boccola munita di una seconda successione circonferenziale di sedi (27) alloggianti una seconda pluralità di sfere (25) impegnabili radialmente con il codolo (28') di un secondo tipo di cono (10'); mezzi (19, 18, 16) di sollecitazione elastica della prima boccola in una prima direzione per mantenere la prima pluralità di sfere in impegno con il codolo del primo tipo di cono; mezzi di impegno di battuta (61, 22, 62) detta prima boccola con la seconda boccola per trasmettere alla seconda boccola la sollecitazione nella prima direzione, in modo da mantenere la seconda pluralità di sfere in impegno con il codolo del secondo tipo di cono; mezzi di spinta (12, 13, 16) della prima boccola in una seconda direzione, opposta alla prima direzione; una prima sede (58) nel mandrino per accogliere la prima pluralità di sfere quando la prima boccola è spinta nella seconda direzione, per consentire l'estrazione del codolo del primo tipo di cono; una seconda sede (56), nella prima boccola, per accogliere la seconda pluralità di sfere quando la prima boccola è spinta nella seconda direzione, per consentire l'estrazione del codolo del secondo tipo di cono.(Figura 1).

Description

"Dispositivo per il serraggio di coni portautensile di dimensioni variabili su un mandrino. "

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per il serraggio di coni portautensile di dimensioni variabili su un mandrino di macchina utensile o di macchina equilibratrice.

E' noto che gli utensili di lavorazione vengono fissati su dei coni portautensile, i quali vengono a loro volta montati sull'albero mandrino di una macchina utensile, oppure di una macchina di equilibratura dell 'insieme utensile-cono portautensile.

A questo scopo, i coni portautensile sono provvisti di un codolo che coopera con un dispositivo di serraggio associato al mandrino. I dispositivi di serraggio noti sono sostanzialmente di due tipi: quelli a boccole contenenti sfere, e quelli a pinze a settori o a "petali".

E' anche noto che esistono coni portautensile di dimensioni diverse: ad esempio, i coni portautensile secondo lo standard ISO 40 sono nel loro complesso circa due volte più grandi dei coni secondo lo standard ISO 30.

I dispositivi di serraggio tradizionali associati ai mandrini per macchina utensile o per macchina equilibratrice sono dimensionati per serrare coni portautensile di dimensioni fisse prestabilite, e non consentono il montaggio sull'albero mandrino di coni portautensile di dimensioni diverse; ad esempio, un dispositivo di serraggio per coni portautensile ISO 40 non consente il bloccaggio di un cono ISO 30, e viceversa.

In vista dello stato della tecnica descritto, scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di serraggio da associare ad un mandrino di una macchina utensile o di una macchina equilibratrice, che consenta il serraggio sul mandrino stesso di coni portautensile di dimensioni variabili in accordo a standard dimensionali diversi, ad esempio gli standard ISO 30 ed ISO 40.

In accordo con la presente invenzione, tale scopo è raggiunto grazie ad un dispositivo per il serraggio di un cono portautensile su un mandrino di una macchina utensile o di una macchina equilibratrice, caratterizzato dal fatto di comprendere:

un adattatore intercambiabilmente montato su una estremità del mandrino per accogliere un rispettivo cono portautensile di dimensioni prestabilite munito di un rispettivo codolo di aggancio;

una prima boccola scorrevolmente alloggiata all'interno del mandrino e provvista di una prima successione circonferenziale di sedi alloggianti una prima pluralità di sfere impegnabili radialmente con il codolo di aggancio di un cono portautensile di un primo tipo;

una seconda boccola scorrevolmente alloggiata all'interno della prima boccola e provvista di una seconda successione circonferenziale di sedi alloggiarti una seconda pluralità di sfere impegnatili radialmente con il codolo di aggancio di un cono portautensile di un secondo tipo;

mezzi di sollecitazione elastica per sollecitare detta prima boccola in una prima direzione tale da mantenere detta prima pluralità di sfere in condizioni di impegno con detto codolo di aggancio di un cono portautensile di detto primo tipo;

mezzi di impegno di battuta di detta prima boccola con detta seconda boccola per trasmettere a detta seconda boccola la sollecitazione di detti primi mezzi di sollecitazione elastica in detta prima direzione, in modo da mantenere detta seconda pluralità di sfere in condizioni di impegno con detto codolo di aggancio di un cono portautensile di detto secondo tipo;

mezzi di spinta di detta prima boccola in una seconda direzione, opposta a detta prima direzione;

una prima sede, prevista in detto mandrino, atta ad accogliere la prima pluralità di sfere quando la prima boccola viene spinta in detta seconda direzione, per consentire l'estrazione di detto codolo di aggancio di un cono portautensile di detto primo tipo;

una seconda sede, prevista in detta prima boccola, atta ad accogliere la seconda pluralità di sfere quando la prima boccola è spinta in detta seconda direzione, per consentire l'estrazione di detto codolo di un cono portautensile di detto secondo tipo.

Il dispositivo della presente invenzione consente il serraggio su uno stesso mandrino, sia esso di macchina utensile o di macchina equilibratrice, di coni portautensile di dimensioni differenti, ad esempio coni secondo gli standard ISO 30 ed ISO 40: le sfere previste nella prima boccola realizzano il serraggio di coni di dimensioni maggiori, e le sfere della seconda boccola realizzano il serraggio di coni di dimensioni inferiori.

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione saranno resi maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, nei quali:

la figura 1 è una vista in sezione assiale di un gruppo e lettromandrino per macchina equilibratrice, nel quale l'albero mandrino è munito di un dispositivo di serraggio secondo la presente invenzione, con montato un cono portautensile di dimensioni standard ISO 40;

la figura 2 è una sezione secondo la linea ΪΙ-ΙΙ di figura 1;

la figura 3 è una sezione secondo la linea III-III di figura 1;

le figure 4-6 mostrano, sempre in sezione assiale ma in forma semplificata, il gruppo elettromandrino di figura 1 in tre diverse condizioni operative di una sequenza di sbloccaggio del cono portautensile;

la figura 7 è una sezione secondo la linea VII-VII di figura 5;

la figura 8 è una sezione secondo la linea VIII-VIII di figura 6;

la figura 9 è una vista in sezione assiale del gruppo elettromandrino di figura 1, con montato un cono portautensile di dimensioni standard ISO 30;

la figura 10 è una sezione secondo la linea X-X di figura 9;

le figure 11-13 mostrano, sempre in sezione assiale ma in forma semplificata, il gruppo elettromandrino di figura 9 in tre diverse condizioni operative di una sequenza di sbloccaggio del cono portautensile.

Con riferimento alla figura 1, vi è mostrato in sezione assiale un gruppo elettromandrino di una macchina per l'equilibratura di utensili di lavorazione. Tale gruppo elettromandrino costituisce anche l'oggetto di una contemporanea domanda di brevetto a nome dello stesso richiedente.

Il gruppo elettromandrino mostrato comprende un involucro 1 sostanzialmente cilindrico chiuso alle due estremità da una flangia anteriore 2 e da una flangia posteriore 3.

All 'interno dell'involucro 1 è alloggiato un motore elettrico comprendente uno statore 4, fissato alla parete interna dell'involucro 1, ed un rotore 5 coassiale allo statore 4. Il rotore 5 è calettato su un albero cavo 6 costituente l'organo rotante o albero mandrino propriamente detto. L'albero mandrino 6 è sostenuto alle sue estremità dalle flange 2 e 3, mediante due cuscinetti a sfere 7 e 8.

Anteriormente all'albero mandrino 6 (ossia alla sinistra di figura 1) è montato mediante viti 50 un adattatore 9, che supporta un cono portautensile 10 comprendente un codolo 28. In figura 1, l'adattatore 9 ed il cono portautensile 10 hanno dimensioni in accordo allo standard ISO 40. L'adattatore 9, essendo montato a vite, è intercambiabile e può essere sostituito da un adattatore per coni portautensile di dimensioni diverse, ad esempio secondo lo standard ISO 30 (come nel caso della figura 9, che verrà descritta più avanti).

Sull'estremità posteriore dell'albero mandrino 6, filettata, sono avvitate un prima ghiera 51, a ridosso del cuscinetto a sfere 8, ed una seconda ghiera 52 recante tacche di riferimento per un sensore 53. Il sensore 53 invia un segnale ad una elettronica di controllo (non mostrata) per determinare un riferimento angolare. Un ulteriore sensore, non mostrato, previsto nell'elettronica, determina lo sbilanciamento dell'utensile da equilibrare ed il contrappeso necessario a ripristinare l'equilibrio.

Alla flangia posteriore 3 è montato un manicotto cilindrico 11 nel quale è inserito un cilindro 12, fissato al manicotto 11 mediante viti 55. Nel cilindro 12, posteriormente chiuso da un coperchio 14 a tenuta, è scorrevolmente alloggiato un pistone 13 internamente cavo, il quale è elasticamente sollecitato verso il coperchio 14 da una molla a spirale 15.

All 'interno del cilindro 12 si estende anche un albero tirante 16 internamente cavo, sulla cui testa filettata è avvitata una ghiera 18; una seconda molla a spirale 19, coassiale alla molla 15, agisce sulla ghiera 18 sollecitando l'albero tirante 16 verso la testa del pistone 13.

All estremità opposta rispetto alla ghiera 18, l albero tirante 16 è inserito in modo scorrevole all'interno dell'albero mandrino 6. Tale estremità dell'albero tirante 16 inserita nell'albero mandrino 6 è filettata, e su di essa è avvitata una prima boccola 20, scorrevolmente alloggiata nell'albero mandrino 6. Come meglio visibile in figura 2, la prima boccola 20 alloggia, all'interno di rispettivi fori 26 posti in successione circonferenziale a 120 fra loro, una prima terna di sfere 24. I fori 26 hanno diametro corrispondente al diametro delle sfere 24, ma sono rastremati verso l'asse dell'albero mandrino 6 in modo da lasciar fuoriuscire solo parzialmente le sfere 24, senza lasciarle cadere. Nella prima boccola 20, accanto alla successione circonferenziale di sfere 24, è anche ricavata una scanalatura anulare 56. Inoltre, nel mandrino 6 è ricavata una scanalatura anulare 58 di dimensioni sufficienti ad accogliere almeno parzialmente le sfere 24.

All'interno della prima boccola 20 è scorrevolmente alloggiata una seconda boccola 21, avvitata su un tirante 22 elasticamente sollecitato da una terza molla a spirale 23 in direzione del codolo 28 del cono portautensile 10. Come meglio visibile in figura 3, la seconda boccola 21 alloggia, all'interno di rispettivi fori 27 posti in successione circonferenziale a 120 fra loro ed in posizione intermedia fra i fori della prima boccola 20 (ossia, le due successioni circonferenziali di fori sono ruotate di 60 l'una rispetto all'altra}, tre sfere 25 di diametro leggermente minore rispetto alle sfere 24. Anche i fori 27, come i fori 26, hanno diametro corrispondente al diametro delle sfere 25, ma sono rastremati verso l'asse dell'albero mandrino 6 in modo da lasciar fuoriuscire solo parzialmente le sfere 25, senza lasciarle cadere. Lungo la superficie esterna della seconda boccola 21 sono inoltre praticate tre scanalature assiali 57 (fig. 3} poste a 120 l'una rispetto all'altre in posizione intermedia ai fori 27 (e pertanto allineate ai fori 26 nella prima boccola 20).

All'interno dell'albero tirante 16 è scorrevolmente inserita un'asta di spinta 17, che si estende anche all'interno della terza molla a spirale 23, del tirante 22 e della seconda boccola 21, sostanzialmente fino all'estremità del codolo 28 del cono portautensile 10. Due perni 40, solidali all'albero mandrino 6 , si impegnano in rispettivi incavi praticati nella superficie dell'asta di spinta 17 per evitare che questa ruoti rispetto all'albero mandrino, e nello stesso tempo impediscono che essa si sfili quando il cono portautensile viene rimosso. La testa dell'albero tirante 16 è internamente filettata, ed in essa si impegna una vite 59 per la regolazione della corsa dell'asta di spinta 17.

Nella condizione operativa di figura 1 il cono portautensile 10 è serrato sull'albero mandrino 6: la prima boccola 20 è sottoposta a trazione verso la parte posteriore del gruppo mandrino dalla sollecitazione della molla 19 sull'albero tirante 16, e le sfere 24, fuoriuscendo parzialmente dai fori 26, impediscono l’estrazione dell'estremità allargata del codolo 28. L'attrito fra la superficie conica esterna del cono portautensile 10 e la superficie conica interna dell'adattatore 9 rendono solidale il complesso cono-utensile all'albero mandrino 6.

La sequenza di sbloccaggio del cono portautensile è illustrata nelle figure 4-6. Per sbloccare il cono portautensile 10 dal mandrino 6, nel cilindro 12 viene introdotta aria in pressione attraverso un foro 29 nel coperchio 14. L'aria in pressione determina lo scorrimento del pistone 13 verso sinistra, vincendo la forza elastica della molla 15. Ad un certo punto, la testa del pistone 13 va in battuta meccanica sulla testa dell'albero tirante 16, ed inizia a spingere quest'ultimo verso sinistra, vincendo la forza elastica della molla 19. Lo scorrimento verso sinistra dell'albero tirante 16 determina l'analogo scorrimento della prima boccola 20; nella condizione mostrata in figura 4 il pistone 13 è già andato in battuta meccanica sulla testa dell'albero tirante 16, e la prima boccola 20 ha già subirò un parziale scorrimento verso sinistra. L'avanzamento dell'albero tirante 16 determina anche la compressione della molla 23, la quale, tramoite il tirante 22, spinge con forza sempre crescente la seconda boccola 21 contro l'estremità del codolo 28.

Quando, come mostrato in figura 5, in seguito allo scorrimento della prima boccola 20 i fori 26 si sono portati in corrispondenza della scanalatura anulare 58 nella superficie interna del mandrino 6 (fig. 7), le sfere 24 possono rientrare nei fori 27, in modo da non opporsi più alla estrazione della parte allargata del codolo 28. La spinta della seconda boccola 21 sul codolo 28 determina il distacco delle superfici del cono 10 e dell'adattatore 9, ed il cono 10 può essere estratto.

Si noti che mentre il cono portautensile 10 viene estratto dall adattatore 9, la seconda boccola 21 scorre verso sinistra all'interno della prima boccola 20 sotto la spinta della molla 23, fino a che il tirante 22 va in battuta meccanica contro un anello 60 sull'asta di spinta 17 (fig. 6). In questa posizione i fori 27 sono allineati alla scanalatura anulare 56 e le sfere 25 sono libere di rientrare nei fori 27; le sfere 27 non ostacolano cosi il passaggio di un codolo di un nuovo cono portautensile che dovrà essere montato sull'albero mandrino 6.

in figura 9 è mostrato in sezione assiale lo stesso elettromandrino di figura 1, sul quale tuttavia sono montati un a dettatore di supporto 9' per un cono portautensile 10' dimensioni in accordo allo standard ISO 30; questo cono portautensile è più corto del cono ISO 40, ed ha un codolo 28' di dimensioni circa metà del codolo 28 del cono portautensile 10 di figura l.

In questo caso, il bloccaggio del cono portautensile IO<1 >avviene ad opera delle sfere 25 della seconda boccola 21, le quali fuoriescono parzialmente dai rispettivi fori 27; nonostante la molla 23 tenda a sollecitare il tirante 22 e la seconda boccola 21 verso la sinistra di figura 9, la seconda boccola 21 è sollecitata verso la parte posteriore del gruppo mandrino dalla azione della prima boccola 20, che è provvista di un risalto anulare 61 che si impegna con un rispettivo risalto anulare 62 sul tirante 22; la prima boccola 20 è a sua volta sollecitata verso la parte posteriore dell<1>elettromandrino dall'azione della molla 19. Le sfere 24 della prima boccola vengono accolte dalle rispettive scanalature assiali 57 nella superficie esterna della seconda boccola 21 (fig. 10).

Per lo sbloccaggio del cono portautensile 10', come nel caso precedente viene introdotta aria in pressione nel cilindro 12 attraverso il foro 29. L'aria determina lo scorrimento verso sinistra del pistone 13, fino a che esso va in battuta meccanica sulla testa dell'albero tirante 16. L'ulteriore scorrimento del pistone 13 determina lo scorrimento dell'albero tirante 16, e quindi quello della prima boccola 20 (fig. 11). Quando i fori 26 nella prima boccola 20 si sono portati in corrispondenza della scanalatura anulare 58, i fori 27 nella seconda boccola 21 si trovano in corrispondenza della scanalatura anulare 56 e le sfere 25 possono pertanto rientrare; a questo punto l'estremità della vite di regolazione 59 raggiunge la testa dell'asta 17, che viene pertanto spinta verso sinistra fino ad andare in battuta contro l'estremità del codolo 28' in modo da spingere quest'ultimo per determinare il distacco delle pareti del cono 10' da quelle dell'adattatore 9'. Il cono portautensile 10' può così venire estratto dall'albero mandrino 6.

La figura 13 mostra l'elettromandrino dopo che il cono portautensile 10' è stato estratto, pronto a ricevere un nuovo cono portautensile.

Anche se i disegni allegati e la relativa descrizione che ne è stata fatta si riferiscono ad un elettromandrino per macchina equilibratrice, è evidente che il dispositivo di serraggio della presente invenzione può trovare impiego anche in alberi mandrini di macchine utensili. Inoltre, il riferimento a coni portautensile di dimensioni standard ISO 30 ed ISO 40 è puramente esemplificativo, essendo ovviamente possibile, in base all'opportuno dimensionamento delle boccole, il serraggio di coni portautensile di standard diversi.

Claims

RIVENDICAZIONI I. Dispositivo per il serraggio di un cono portautensile su un mandrino di una macchina utensile o di una macchina equilibratrice, caratterizzato dal fatto di comprendere: un adattatore {9;9'} intercambiabilmente montato su una e stremiti del mandrino (6) per accogliere un rispettivo cono portautensile (10;10'} di dimensioni prestabilite munito di un rispettivo codolo di aggancio (28;28’); una prima boccola (20) scorrevolmente alloggiata all'interno del mandrino (6) e provvista di una prima successione circonferenzìale di sedi (26) alloggianti una prima pluralità di sfere (24) impegnabili radialmente con il codolo di aggancio (28) di un cono portautensile (10) di un primo tipo; una seconda boccola (21) scorrevolmente alloggiata all'interno della prima boccola (20) e provvista di una seconda successione circonferenziale di sedi (27) alloggianti una seconda pluralità di sfere (25) impegnabili radialmente con il codolo di aggancio (28') di un cono portautensile (10') di un secondo tipo; mezzi di sollecitazione elastica (19,18,16) per sollecitare detta prima boccola (20) in una prima direzione tale da mantenere detta prima pluralità di sfere (24) in condizioni di impegno con detto codolo di aggancio (28) di un cono portautensile (10) di detto primo tipo; mezzi di impegno di battuta (61,22,62) di detta prima boccola (20) con detta seconda boccola (21) per trasmettere a detta seconda boccola (21) la sollecitazione di detti primi mezzi di sollecitazione elastica (19,18,16) in detta prima direzione, in modo da mantenere detta seconda pluralità di sfere (25) in condizioni di impegno con detto codolo di aggancio (28') di un cono portautensile (10') di detto secondo tipo; mezzi di spinta (12,13,16) di detta prima boccola (20) in una seconda direzione, opposta a detta prima direzione; una prima sede (58), prevista in detto mandrino (6), atta ad accogliere la prima pluralità di sfere (24) quando la prima boccola (20) viene spinta in detta seconda direzione, per consentire l'estrazione di detto codolo di aggancio (28) di un cono portautensile (10) di detto primo tipo; una seconda sede (56), prevista in detta prima boccola (20), atta ad accogliere la seconda pluralità di sfere (25) quando la prima boccola (20) è spinta in detta seconda direzione, per consentire l'estrazione di detto codolo (28') di un cono portautensile (10') di detto secondo tipo.
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di sollecitazione elastica (19,18,16) comprendono un albero (16) solidale a e costituente un prolungamento assiale di detta prima boccola (20), ed una molla a spirale (19) agente su una ghiera (18) avvitata sulla testa di detto albero (16).
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di spinta (12,13,16) comprendono un complesso di cilindro (12) e pistone (13) ad azionamento peumatico.
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta prima pluralità di sfere comprende tre sfere (24), alloggiate in rispettive sedi (26) poste lungo una circonferenza ed equidistanziate fra loro.
5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta seconda pluralità di sfere comprende tre sfere (25), alloggiate in rispettive sedi (27) poste lungo una circonferenza ed equidistanziate fra loro.
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta prima sede è una scanalatura anulare (58) prevista nella superficie interna del mandrino (6).
7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta seconda sede è una scanalatura anulare (56) prevista nella superficie interna della prima boccola (20).
8. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che è prevista una pluralità di scanalature assiali (57) sulla superficie esterna della seconda boccola (21) per accogliere le sfere (24) della prima pluralità in modo da consentire lo scorrimento relativo di detta seconda bussola (21) rispetto alla prima bussola (20) quando la prima pluralità di sfere (24) non è alloggiata in detta prima sede (58).
9. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un'asta di spinta (17) scorrevolmente prevista all'interno di detta seconda boccola (21) ed azionata da detti mezzi di spinta (12,13,16) per spingere sul codolo di aggancio (28') di un cono portautensile (10') in modo da agevolarne l estrazione.