ITMI972872A1 - Gruppo carrello di tornio - Google Patents

Description

"GRUPPO CARRELLO DI TORNIO"

La presente invenzione riguarda un gruppo carrello da usarsi in un tornio a controllo numerico computerizzato del tipo mobile in maniera scorrevole lungo un bancale di tornio insieme con un portautensili .

E' stato fatto un uso esteso dei torni a controllo numerico computerizzato mediante i quali pezzi in lavorazione possono venire tagliati secondo una forma desiderata con una partecipazione limitata dell'operatore nel processo di taglio. Il tornio convenzionale include, tra altri componenti, un bancale e un gruppo carrello montato in modo inclinato sul bancale per eseguire lungo di esso un movimento di scorrimento rispetto ad un pezzo in lavorazione trattenuto dal mandrino di un albero. Il gruppo carrello serve da piattaforma per supportare un portautensili che di solito è costituito da una torretta che supporta una varietà di utensili di taglio

Un servomotore dell'asse z viene utilizzato per provocare il movimento di scorrimento del gruppo carrello nella direzione dell'asse z parallela all'asse dell'albero. Il movimento di rotazione del servomotore viene convertito nel movimento di scorrimento del gruppo carrello mediante una combinazione di vite a circolazione di sfere dell'asse z e dado a circolazione di sfere dell'asse z. La vite a circolazione di sfere dell'asse z è supportata in modo da poter ruotare sul bancale in modo tale che essa possa ruotare in una direzione in avanti o una direzione indietro secondo la direzione di rotazione del servomotore accoppiato ad una estremità della vite a circolazione di sfere dell'asse z. Impegnato mediante filettatura con la vite a circolazione di sfere dell'asse z e fissato in modo fermo al gruppo carrello, il dado a circolazione di sfere dell'asse z è adatto a spostarsi tra le opposte estremità della vite a circolazione di sfere dell'asse z insieme con il gruppo carrello in risposta alla rotazione in avanti o indietro della vite a circolazione di sfere dell'asse z. Lo spostamento del gruppo carrello nella direzione dell'asse z permette all'utensile di taglio del portautensili di spostarsi sulla lunghezza del pezzo in lavorazione.

Tipicamente, il gruppo carrello della tecnica anteriore è costituito da un corpo a slitta montato in maniera da potere scorrere sul bancale di tornio, un cursore trasversale supportato sul corpo a slitta per eseguire un movimento di scorrimento in una direzione di asse x sostanzialmente perpendicolare all'asse dell'albero, e un servomotore dell'asse x attaccato ad una estremità del corpo a slitta per far sì che il cursore trasversale si sposti nella direzione dell'asse x. Il movimento di rotazione del servomotore dell'asse x viene convertito nel movimento di scorrimento del cursore trasversale mediante una combinazione di vite a circolazione di sfere dell'asse x e dado a circolazione di sfere dell'asse x. La vite a circolazione di sfere dell'asse x è supportata sul corpo a slitta in modo da poter ruotare ed è accoppiata ad una estremità con il servomotore dell'asse x mediante un innesto limitatore di coppia. Il dado a circolazione di sfere dell'asse x è impegnato mediante filettatura con la vite a circolazione di sfere dell'asse x ed è fissato in modo fermo al lato inferiore del cursore trasversale, grazie a cui il dado a circolazione di sfere dell'asse x, e pertanto il cursore trasversale, vengono fatti spostare tra le estremità opposte della vite a circolazione di sfere dell'asse x quando la vite a circolazione di sfere dell'asse x ruota nella direzione avanti o indietro. Lo spostamento del cursore trasversale nella direzione dell'asse x permette all'utensile da taglio del portautensili di spostarsi verso il pezzo in lavorazione o in allontanamento da esso.

In conformità con i gruppi carrello succitati e altri gruppi carrello della tecnica anteriore, si può notare un certo numero di svantaggi. Per prima cosa, il gruppo carrello richiede l'impiego di un numero relativamente grande di parti, e da ciò può conseguire una ridotta fabbricabilità, una riduzione dell'integrità strutturale e un minor grado di precisione. In secondo luogo, la vite a circolazione di sfere dell'asse x del gruppo carrello ha una tendenza a subire una significativa variazione della sua lunghezza e della sua posizione a causa dell'espansione termica e della debolezza intrinseca del collegamento dell'alloggiamento del cuscinetto. Questo può avere una influenza dannosa sul grado di precisione, che deve essere strettamente controllato in un tornio a controllo numerico computerizzato. Il terzo svantaggio è dato dal fatto che il cursore trasversale può colpire e danneggiare le parti dell'ambiente circostante al termine del suo movimento perché non è previsto alcun mezzo per limitare il movimento di avanzamento eccessivo del cursore trasversale.

Tenendo conto dei difetti citati più su, un obiettivo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un gruppo carrello di tornio che possa godere di un netto miglioramento di fabbricabilità, integrità strutturale e grado di precisione.

Un altro obiettivo della presente invenzione consiste nel mettere a disposizione un gruppo carrello di tornio in grado di sopprimere in modo efficace la variazione dimensionale e di posizione di una vite a circolazione di sfere, limitando allo stesso tempo in modo forzato il campo di movimento di un cursore trasversale.

In conformità con la presente invenzione, viene messo a disposizione un gruppo carrello di tornio montato in maniera spostabile su un bancale per supportare e spostare un portautensili nella direzione dell'asse z o dell'asse x. Il gruppo carrello di tornio comprende un corpo a slitta avente una fessura di guida che si estende sulla sua lunghezza e primi e secondi alloggiamenti di cuscinetto distanziati uno dall'altro. Vi è un cursore trasversale applicato in maniera scorrevole sulla fessura di guida del corpo a slitta per l'esecuzione di un movimento tra una posizione estesa e una posizione retratta. Il cursore trasversale può venire spostato, mediante un meccanismo di azionamento, nella posizione estesa o retratta lungo la fessura di guida del corpo a slitta. Il meccanismo di azionamento include una vite a circolazione di sfere supportata in modo da poter ruotare alle sue estremità opposte sul primo e sul secondo alloggiamento di cuscinetto del corpo a slitta, un dado a circolazione di sfere impegnato mediante filettatura con la vite a circolazione di sfere e attaccato in modo fisso al cursore trasversale, e un servomotore collegato dal punto di vista funzionale con la vite a circolazione di sfere per provocare la rotazione in avanti o indietro della vite a circolazione di sfere. Con la rispettiva estremità della vite a circolazione di sfere sono impegnati mediante filettatura primi e secondi dadi di pretensionamento serrati in modo tale che venga applicata una forza di trazione alla vite a circolazione di sfere.

Gli obiettivi di cui sopra e altri obiettivi, aspetti peculiari e vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti da un riesame della descrizione dettagliata che segue della forma di realizzazione preferita presa in combinazione con i disegni allegati, nei quali:

Fig. 1 è una vista dall'alto che mostra il gruppo carrello di tornio secondo l'invenzione, con certe sue porzioni rimosse per chiarezza;

Fig. 2 è una vista in sezione presa lungo la linea II-II in Fig. 1 e che mostra nel modo migliore il primo e il secondo alloggiamento di cuscinetto di un corpo a slitta sul quale una vite a circolazione di sfere è supportata alle sue opposte estremità in modo da poter ruotare;

Fig. 3 è una vista in elevazione laterale del gruppo carrello di tornio della presente invenzione che mostra nel modo migliore un coperchio di schermaggio fissato in modo fermo ad un corpo a slitta con una vite invertita; e

Fig. 4 è una vista in prospettiva in esploso che mostra una vite a circolazione di sfere, cuscinetti di supporto, dadi di pretensionamento e una chiavetta di spinta impiegati nel carrello di tornio dell'invenzione.

Con riferimento alle figure da 1 a 3, in queste è illustrato un gruppo carrello di tornio, con cui viene realizzata la presente invenzione, che può essere montato in modo inclinato sul bancale (non mostrato) di un tornio a controllo numerico computerizzato per eseguire un movimento di scorrimento in una direzione di asse z parallela all'asse di un albero non mostrato nei disegni.

Il gruppo carrello di tornio comprende un corpo a slitta 10 di configurazione alquanto allungata che è tale da estendersi attraverso il bancale del tornio quando è montato in posizione. Come risulta chiaro dalle figure 1 e 3, il corpo a slitta 10 è dotato di fessure di guida 12 che si estendono in direzione parallela sostanzialmente su tutta la lunghezza del corpo a slitta 10. Il corpo a slitta 10 è provvisto di un primo e un secondo alloggiamento di cuscinetto 14, 16 disposti su una linea mediana del corpo a slitta 10 in una relazione distanziata uno dall'altro. Il corpo a slitta 10 è inoltre provvisto di una scatola di avanzamento 18 formata in modo integrale con il secondo alloggiamento di cuscinetto 16 e un supporto del dado dell'asse z 20 formato in modo integrale con il lato inferiore del corpo a slitta 10. La scatola di avanzamento 18 è configurata in modo da racchiudere un innesto limitatore di coppia presentato più avanti, mentre il supporto del dado dell'asse z 20 è adatto a trattenere un dado a sfere dell'asse z, non mostrato nei disegni, che rimane impegnato mediante filettatura con una vite a circolazione di sfere dell'asse z (anch'essa non mostrata). E' noto nella tecnica che la combinazione di dado a circolazione di sfere dell'asse z e vite a circolazione di sfere dell'asse z viene utilizzata per spostare il gruppo carrello di tornio nel suo complesso nella direzione dell'asse z.

Facendo riferimento alla Fig. 2 e in particolare alla Fig. 4, si può notare che il primo alloggiamento di cuscinetto 14 è dotato di un foro 14a ed è attaccato in maniera smontabile al corpo a slitta 10 mediante viti 22 con una coppia di spessori di livellamento 24 racchiusi a sandwich tra il primo alloggiamento di cuscinetto 14 e il corpo a slitta 10. Gli spessori 24 sono di varia altezza in modo tale che l'elevazione del primo alloggiamento di cuscinetto possa venire regolata sostituendo gli spessori 24 con altri di differente altezza. A differenza del primo alloggiamento di cuscinetto 14, il secondo alloggiamento di cuscinetto 16 è formato in modo integrale con il corpo a slitta 10 e presenta un foro a gradini 16a in allineamento con il foro 14a del primo alloggiamento di cuscinetto 14.

Una vite a circolazione di sfere dell'asse x 26 è supportata in modo da poter ruotare sul primo e sul secondo alloggiamento di cuscinetto 14, 16 alle sue estremità opposte. La vite a circolazione di sfere dell'asse x 26 presenta una filettatura centrale 26a della vite di passo relativamente grande formata lungo la sua estensione centrale e una prima e una seconda filettatura terminale 26b, 26c di passo molto più piccolo rispetto alla filettatura centrale 26a della vite. Una estremità della vite a circolazione di sfere dell'asse x 26 è inserita attraverso il foro 14a del primo alloggiamento di cuscinetto 14 ed è supportata in modo da poter ruotare su una schiera di cuscinetti di supporto 28 che sono trattenuti nel foro 14a mediante anelli di ritenzione interni ed esterni 30, 32. L'anello di ritenzione esterno 30 è fissato al primo alloggiamento di cuscinetto 14 grazie ad una vite 34. L'altra estremità della vite a circolazione di sfere dell'asse x 26 è inserita attraverso il foro a gradini 16a del secondo alloggiamento di cuscinetto 16 ed è supportata in modo da poter ruotare su una coppia di cuscinetti di supporto 36 che sono trattenuti nel foro a gradini 16a mediante anelli di ritenzione interno, intermedio ed esterno 38, 40, 42.

Si dovrebbe notare che il primo e il secondo dado di pretensionamento 44, 46 sono impegnati mediante filettatura con la prima e la seconda filettatura terminale 26b, 26c della vite a circolazione di sfere 26. Tra il primo dado di pretensionamento 44 e il cuscinetto di supporto 28 vi è un collare 45 disposto in modo tale da passare attraverso l'anello di ritenzione esterno 32. Il primo e il secondo dado di pretensionamento 44, 46 sono serrati ciascuno in modo tale che sia possibile applicare alle estremità opposte della vite a circolazione di sfere 26 una forza di trazione sufficientemente intensa per pretensionare la vite a circolazione di sfere stessa. Questo assicura che la variazione di dimensioni della vite a circolazione di sfere 26 dovuta alla sua espansione termica venga minimizzata, mantenendo in questo modo il grado di precisione o accuratezza delle parti mobili lungo tutto il processo operativo del gruppo carrello di tornio.

Una chiavetta cilindrica di spinta 48 viene utilizzata per rinforzare la struttura di montaggio del primo alloggiamento di cuscinetto 14, come si vede nel modo migliore nelle figure 2 e 4. La chiavetta di spinta 48 presenta una base 48a di grande diametro inserita attraverso il corpo a slitta 10 in una posizione appena al di sotto del primo alloggiamento di cuscinetto' 14 e una testa 48b di piccolo diametro che sporge e va in impegno con il primo alloggiamento di cuscinetto 14. In combinazione con le viti 22, la chiavetta di spinta 48 svolge una parte importante nel mantenere il primo alloggiamento di cuscinetto 14 in una posizione di montaggio esatta contro la forza di spinta applicata al primo alloggiamento di cuscinetto 14 durante la rotazione della vite a circolazione di sfere 26.

Alla scatola di avanzamento 18 è attaccato un servomotore dell'asse x 50 il cui albero in uscita 50a è associato dal punto di vista dell'azionamento con la vite a circolazione di sfere 26 attraverso un innesto limitatore di forza 52 alloggiato nella scatola di avanzamento 18. Il servomotore 50 può ruotare in una maniera accuratamente controllata in risposta ai segnali di comando forniti da un dispositivo di comando del .tornio (non mostrato) facendo così in modo che la vite a circolazione di sfere 26 ruoti in una direzione in avanti o indietro. La funzione svolta dall'innesto limitatore di forza 52 è quella di scollegare l'erogazione di potenza tra il servomotore 50 e la vite a circolazione di sfere 26 quando la coppia esercitata sulla vite a circolazione di sfere 26 supera un limite superiore predeterminato, proteggendo in questo modo il servomotore 50, la vite a circolazione di sfere 26 e altre parti mobili.

All'estremità opposta del corpo a slitta 10 rispetto al servomotore 50, vi è un coperchio di schermaggio 54 attaccato in maniera rimovibile al corpo a slitta 10 in modo tale che esso possa scorrere sopra al primo alloggiamento di cuscinetto 14 per evitare che scaglie e fluido di taglio entrino nello spazio disposto intorno al primo alloggiamento di cuscinetto 14. Come si può vedere in Fig. 3, il coperchio di schermaggio 54 è fissato al corpo a slitta 10 mediante una vite invertita che passa attraverso lo spessore del corpo a slitta 10 e si impegna mediante filettatura con il coperchio di schermaggio 54. Questo fa sì che sia possibile eliminare qualsiasi rientranza o sporgenza che rimarrebbe sulla superficie superiore del coperchio di schermaggio 54 nel caso in cui una vite venisse avvitata nel corpo a slitta 10 dalla superficie superiore del coperchio di schermaggio 54.

Facendo riferimento alle figure 1, 2 e 3, si può vedere che un dado a circolazione di sfere dell'asse x 58 è impegnato mediante filettatura con la filettatura 26a della vite a circolazione di sfere 26 e che un cursore trasversale 60 che serve a supportare un portautensili (non mostrato) è montato in maniera da potere scorrere sul corpo a slitta 10 per eseguire un movimento di scorrimento tra una posizione estesa e una posizione retratta nella direzione dell'asse x. Il cursore trasversale 60 è dotato di una coppia di piedini 60a che sono accoppiati in maniera scorrevole con le fessure di guida 12 del corpo a slitta 10 come è mostrato in modo chiaro in Fig. 3, e di un supporto del dado dell'asse x 60b che sporge verso il basso dal lato inferiore del cursore trasversale 60 a trattenere il dado a circolazione di sfere dell'asse x 58 in posizione, come si può notare in Fig. 2. Di conseguenza, la rotazione in avanti della vite a circolazione di sfere 26 farà sì che il dado a circolazione di sfere 58 e il cursore trasversale 60 si spostino nella posizione estesa come è mostrato mediante una linea a trattini e doppi puntini in Fig. 2, mentre la rotazione inversa della vite a circolazione di sfere 26 porterà il dado a circolazione di sfere 58 e il cursore trasversale 60 indietro nella posizione retratta come è mostrato mediante una linea continua in Fig. 2.

Come è mostrato nelle figure 1 e 2, il primo alloggiamento di cuscinetto 14 presenta un bullone d'arresto 62 adatto ad attestarsi con il dado a circolazione di sfere 58 quando il cursore trasversale 60 si sposta oltre la posizione estesa. Il secondo alloggiamento di cuscinetto 16 è provvisto di un listello di arresto 64 che può attestarsi con il dado a circolazione di sfere 58 quando il cursore trasversale 60 si sposta oltre la posizione retratta. Il bullone di arresto 62 e il listello di arresto 64 servono ad impedire una ''corsa eccessiva" del dado a circolazione di sfere 58 e del cursore trasversale 60 che altrimenti provocherebbe dei danni alle parti del gruppo carrello del tornio.

Facendo infine riferimento alle figure 2 e 3/ si può notare che vi è una spazzola anteriore 66 con lama di gomma imbullonata sull'estremità anteriore del cursore trasversale 60. Il profilo generale della spazzola frontale 66 corrisponde alla forma dell'estremità anteriore del cursore trasversale 60, il che significa che le scaglie e il fluido di taglio che cadono sulla fessura di guida 12 del corpo a slitta 10 vengono rimossi dalla spazzola frontale 66 mentre il cursore trasversale 60 si sposta nella posizione estesa. All'estremità posteriore del cursore trasversale 60 è imbullonata una spazzola posteriore 68 che svolge sostanzialmente la stessa funzione svolta dalla spazzola frontale 66.

Come mostrato esclusivamente in Fig. 3, vi è un braccio o cuneo 70 attaccato ad uno dei piedini 60a del cursore trasversale 60 mediante un bullone di supporto 72 in modo tale che, dopo serraggio o allentamento del bullone di supporto 72, il braccio 70 possa venire spostato dentro o fuori dal gioco che rimane tra il piedino 60a del cursore trasversale 60 e il pieno centrale del corpo a slitta 10.

Nel funzionamento, il servomotore 50 incomincia a ruotare nella direzione in avanti quando riceve i corrispondenti segnali di comando dal dispositivo di comando del tornio. La coppia del servomotore 50 viene erogata alla vite a circolazione di sfere 26 attraverso l'innesto limitatore di coppia 52 facendo in modo che la vite a circolazione di sfere 26 ruoti nella direzione in avanti. La rotazione in avanti della vite a circolazione di sfere 26 permette al cursore trasversale 60 di spostarsi verso la posizione estesa come è mostrato in una linea tratteggiata e doppio punteggiata in Fig. 2. All'estremità di tale movimento di estensione, il dado a circolazione di sfere 58 perviene in contatto d'urto con il bullone d'arresto 62, grazie a cui una ulteriore rotazione in avanti della vite a circolazione di sfere 26 viene ritardata a causa della immobilità del dado a circolazione di sfere 58, e in questo momento l'innesto limitatore di coppia 52 agisce nel senso di scollegare l'erogazione di potenza tra il servomotore 50 e la vite a circolazione di sfere 26.

La rotazione inversa del servomotore 50 e della vite a circolazione di sfere 26 permette al cursore trasversale 60 di spostarsi in allontanamento dalla posizione estesa e di andare poi nella posizione retratta come è mostrato mediante una linea a tratto continuo in Fig. 2. All'estremità di tale movimento di retrazione, il dado a circolazione di sfere 58 perviene in contatto d'urto con il listello di arresto 64, grazie a cui una ulteriore rotazione all'indietro della vite a circolazione di sfere 26 è impedita a causa della immobilità del dado a circolazione di sfere 58, e in questo momento l'erogazione di potenza tra il servomotore 50 e la vite a circolazione di sfere 26 viene scollegata mediante l'innesto limitatore di coppia 52.

Anche se l'invenzione è stata mostrata e descritta con riferimento ad una forma preferenziale di esecuzione, dovrebbe risultare evidente ad una persona di normale esperienza nel ramo che è possibile effettuare molti cambiamenti e molte modifiche senza allontanarsi dallo spirito e dalla portata della presente invenzione come è definita nelle rivendicazioni.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo carrello di tornio comprendente: un corpo a slitta avente una fessura di guida che si estende sulla sua lunghezza e primi e secondi alloggiamenti di cuscinetto distanziati uno dall'altro; un cursore trasversale applicato in maniera scorrevole sulla fessura di guida del corpo a slitta per l'esecuzione di un movimento tra una posizione estesa e una posizione retratta; mezzi di azionamento per far sì che il cursore trasversale si sposti nella posizione estesa o in quella retratta lungo la fessura di guida del corpo a slitta, dove il mezzo di azionamento include una vite a circolazione di sfere supportata in modo da poter ruotare alle sue estremità sul primo e sul secondo alloggiamento di cuscinetto del corpo a slitta, un dado a circolazione di sfere impegnato mediante filettatura con la vite a circolazione di sfere e attaccato in modo fisso al cursore trasversale, e un servomotore collegato dal punto di vista funzionale con la vite a circolazione di sfere per far sì che la vite a circolazione di sfere ruoti in una direzione in avanti o indietro; e primo e secondo dado di pretensionamento impegnati mediante filettatura con la rispettiva estremità della vite a circolazione di sfere e serrati in modo tale che venga applicata una forza alla vite a circolazione di sfere.
2. 2. Gruppo carrello di tornio come descritto nella rivendicazione 1 nel quale il primo alloggiamento di cuscinetto è attaccato in maniera rimovibile al corpo a slitta, e il secondo è formato in modo integrale con il corpo a slitta.
3. 3. Gruppo carrello di tornio come descritto nella rivendicazione 2 nel quale è ulteriormente compresa una chiavetta di spinta avente una base inserita in modo combaciante attraverso il corpo a slitta e una testa che sporge e va in impegno con il primo alloggiamento di cuscinetto.
4. 4. Gruppo carrello di tornio come descritto nella rivendicazione 2 nel quale il corpo a slitta è provvisto inoltre di una scatola di avanzamento formata in modo integrale con il secondo alloggiamento di cuscinetto e di un supporto del dado dell'asse z formato in modo integrale con il corpo a slitta al di sotto del primo alloggiamento di cuscinetto.
5. 5. Gruppo carrello di tornio come descritto nella rivendicazione 1 nel quale il cursore trasversale è dotato di un supporto del dado dell'asse x formato in modo integrale con esso per trattenere il dado a circolazione di sfere del mezzo di azionamento in posizione.
6. 6. Gruppo carrello di tornio come descritto nella rivendicazione 1 nel quale il primo alloggiamento di cuscinetto è dotato di un bullone di arresto adatto ad attestarsi con il dado a circolazione di sfere quando il cursore trasversale si sposta oltre la posizione estesa e in cui il secondo alloggiamento di cuscinetto è dotato di un listello di arresto adatto ad attestarsi con il dado a circolazione di sfere quando il cursore trasversale si sposta oltre la posizione retratta.
7. 7. Gruppo carrello di tornio come descritto nella rivendicazione 1 nel quale il corpo a slitta è inoltre provvisto di un coperchio di schermaggio per coprire il primo alloggiamento di cuscinetto, dove il coperchio di schermaggio è fissato in maniera distaccabile al corpo a slitta mediante una vite invertita che passa attraverso lo spessore del corpo a slitta e che ingrana mediante filettatura con il coperchio di schermaggio.
8. 8. Gruppo carrello di tornio come descritto nella rivendicazione 1 nel quale il mezzo di azionamento include inoltre un innesto limitatore di coppia che collega dal punto di vista funzionale il servomotore con la vite a circolazione di sfere in una maniera tale per cui la coppia della vite a circolazione di sfere non può crescere oltre un limite superiore preselezionato.