ITMI990734A1

ITMI990734A1 - FLUID-DYNAMIC ACTUATOR PARTICULARLY FOR HANDLING OF TOOLS IN WORK CENTERS WITH AUTOMATIC TOOL CHANGE

Info

Publication number: ITMI990734A1
Authority: IT
Inventors: Daniele Brasca; Carlo Brasca
Original assignee: Daniele Brasca; Carlo Brasca
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2000-10-09

Description

D E S C R I Z IO N E DESCRIPTION

Il presente trovato ha come oggetto un attuatore fluidodinamico, particolarmente per la movimentazione degli utensili in centri di lavoro con cambio automatico dell'utensile. The present invention relates to a fluid-dynamic actuator, particularly for moving tools in machining centers with automatic tool change.

Nella progettazione di centri di lavoro con cambio automatico dell'utensile, uno dei problemi fondamentali da risolvere è rappresentato dalla riduzione, quanto più possibile, dei tempi connessi con l'operazione di cambio dell'utensile in modo tale da ridurre quanto più possibile i tempi non produttivi del centro di lavoro. In the design of machining centers with automatic tool change, one of the fundamental problems to be solved is the reduction, as much as possible, of the times associated with the tool change operation in such a way as to reduce the times as much as possible non-productive work center.

I dispositivi attualmente disponibili per eseguire questa operazione denotano il problema di presentare un ingombro relativamente elevato che limita il numero degli utensili disponibili e quindi limita le possibilità operative del centro di lavoro. The devices currently available for carrying out this operation have the problem of having a relatively large footprint which limits the number of tools available and therefore limits the operating possibilities of the machining center.

Inoltre, in tali dispositivi di tipo noto, le masse che vengono poste in movimento durante la sostituzione dell'utensile sono di entità tale da limitare la velocità nella sostituzione degli utensili. Moreover, in such known devices, the masses which are set in motion during tool replacement are of such an extent as to limit the speed in tool replacement.

Compito precipuo del presente trovato è quello di realizzare un attuatore fluidodinamico, particolarmente per la movimentazione degli utensili in centri di lavoro con cambio automatico dell'utensile, che consenta di ridurre sensibilmente i tempi richiesti per la sostituzione dell'utensile. The aim of the present invention is to provide a fluid-dynamic actuator, particularly for moving the tools in machining centers with automatic tool change, which allows to significantly reduce the time required for replacing the tool.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un attuatore nel quale le masse in movimento siano tali da consentire, senza problemi, il raggiungimento di elevate velocità nella movimentazione degli utensili. Within this aim, an object of the invention is to provide an actuator in which the moving masses are such as to allow, without problems, the achievement of high speeds in the movement of the tools.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un attuatore che presenti un ingombro contenuto in modo tale da consentire la possibilità di disporre, a parità di ingombro disponibile, un numero di attuatori maggiore rispetto a quello consentito dagli attuatori di tipo tradizionale incrementando così le possibilità operative del centro di lavoro. Another object of the invention is to provide an actuator which has a limited overall dimensions in such a way as to allow the possibility of having, with the same available space, a greater number of actuators than that allowed by traditional type actuators, thus increasing the possibilities operations of the machining center.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare un attuatore che presenti un'elevata precisione ed affidabilità di funzionamento. A further object of the invention is to provide an actuator which has a high operating accuracy and reliability.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un attuatore fluidodinamico, particolarmente per la movimentazione degli utensili in centri di lavoro con cambio automatico dell'utensile, caratterizzato dal fatto di comprendere un primo cilindro fluidodinamico dotato di un primo pistone ed un secondo cilindro fluidodinamico dotato di un secondo pistone, detti cilindri fluidodinamici essendo disposti coassialmente tra loro, detto primo pistone e detto secondo pistone essendo collegati tra loro scorrevolmente, lungo una direzione assiale; almeno detto secondo pistone essendo provvisto di uno stelo coassiale fuoriuscente da un’estremità assiale del secondo cilindro fluidodinamico e, tra detti pistoni, essendo interposti mezzi di collegamento atti a produrre una rotazione di detto stelo del secondo pistone attorno al suo asse a seguito di una traslazione assiale di detto secondo pistone relativamente a detto primo pistone. This task, as well as these and other purposes which will appear better later, are achieved by a fluid-dynamic actuator, particularly for moving the tools in machining centers with automatic tool change, characterized in that it comprises a first fluid-dynamic cylinder equipped with a first piston and a second fluid-dynamic cylinder equipped with a second piston, said fluid-dynamic cylinders being arranged coaxially with each other, said first piston and said second piston being connected together in an axial direction; at least said second piston being provided with a coaxial rod protruding from an axial end of the second fluid-dynamic cylinder and, between said pistons, connection means being interposed capable of producing a rotation of said rod of the second piston around its axis following a axial translation of said second piston relative to said first piston.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, dell'attuatore secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the description of a preferred but not exclusive embodiment of the actuator according to the invention, illustrated, by way of non-limiting example, in the accompanying drawings, in which:

le figure da l a 5 illustrano schematicamente l'attuatore secondo il trovato, sezionato assialmente, in diverse condizioni operative. Figures 1 to 5 schematically show the actuator according to the invention, axially sectioned, in different operating conditions.

Con riferimento alle figure citate, l'attuatore secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un primo cilindro fluidodinamico 2 che è dotato di un primo pistone 3 ed un secondo cilindro fluidodinamico 4 che è dotato di un secondo pistone 5. With reference to the aforementioned figures, the actuator according to the invention, globally indicated with the reference number 1, comprises a first fluid-dynamic cylinder 2 which is equipped with a first piston 3 and a second fluid-dynamic cylinder 4 which is equipped with a second piston 5 .

I cilindri fluidodinamici 2 e 4 sono disposti coassialmente tra loro lungo un asse comune 6 e i pistoni 3 e 5 sono collegati tra loro in modo scorrevole lungo tale asse 6. The fluid-dynamic cylinders 2 and 4 are arranged coaxially with each other along a common axis 6 and the pistons 3 and 5 are connected together in a sliding manner along this axis 6.

Almeno il secondo pistone 5 è provvisto di uno stelo 7 coassiale che fuoriesce da una estremità assiale del secondo cilindro fluidodinamico 4 e, tra i pistoni 3 e 5, sono interposti mezzi di collegamento che sono atti a produrre una rotazione dello stelo 7 attorno al suo asse a seguito di una traslazione assiale del secondo pistone 5 relativamente al primo pistone 3, come meglio apparirà in seguito. At least the second piston 5 is provided with a coaxial rod 7 which protrudes from an axial end of the second fluid-dynamic cylinder 4 and, between the pistons 3 and 5, connecting means are interposed which are able to produce a rotation of the rod 7 around its axis as a result of an axial translation of the second piston 5 relative to the first piston 3, as will become clearer hereinafter.

Più particolarmente, il primo cilindro fluidodinamico 2 comprende un corpo 8, sostanzialmente cilindrico, con asse coincidente con l'asse 6, all’interno del quale è definita coassialmente una camera cilindrica 9. More particularly, the first fluid-dynamic cylinder 2 comprises a substantially cylindrical body 8, with axis coinciding with axis 6, within which a cylindrical chamber 9 is coaxially defined.

Opportunamente, il primo cilindro fluidodinamico 2 è costituito da un cilindro a doppio effetto e la camera 9 è in comunicazione con una luce 10 e con una luce 11 che sono definite in prossimità delle estremità assiali di tale camera 9. Conveniently, the first fluid-dynamic cylinder 2 is constituted by a double-acting cylinder and the chamber 9 is in communication with a port 10 and with a port 11 which are defined near the axial ends of this chamber 9.

All'interno della camera 9 è alloggiato coassialmente il primo pistone 3 che suddivide la camera 9 in due porzioni delle quali: una prima porzione in comunicazione con la luce 10 ed una seconda porzione in comunicazione con la luce 11. Inside the chamber 9 is coaxially housed the first piston 3 which divides the chamber 9 into two portions of which: a first portion in communication with the port 10 and a second portion in communication with the port 11.

Il primo pistone 3 presenta una conformazione sostanzialmente cilindrica ed è dotato, sul suo mantello, di guarnizioni che attuano la tenuta con le pareti laterali della camera 9. The first piston 3 has a substantially cylindrical shape and is equipped, on its skirt, with gaskets which seal with the side walls of the chamber 9.

Il secondo cilindro fluidodinamico 4 è anch'esso preferibilmente costituito da un cilindro a doppio effetto e comprende un corpo 12 sostanzialmente cilindrico, con asse coincidente con l'asse 6, all'interno del quale è definita coassialmente una camera cilindrica 13. La camera cilindrica 13 è in comunicazione, in prossimità delle sue estremità assiali, con una luce 14 e con una luce 15. The second fluid-dynamic cylinder 4 is also preferably constituted by a double-acting cylinder and comprises a substantially cylindrical body 12, with axis coinciding with axis 6, inside which a cylindrical chamber 13 is coaxially defined. 13 is in communication, near its axial ends, with a port 14 and with a port 15.

La camera 13 alloggia coassialmente, in modo scorrevole, il secondo pistone 5 che presenta una conformazione sostanzialmente cilindrica ed è dotato, sul suo mantello, di guarnizioni che si impegnano a tenuta con le pareti laterali della camera 13. Chamber 13 coaxially accommodates, in a sliding manner, the second piston 5 which has a substantially cylindrical conformation and is equipped, on its skirt, with gaskets which engage tightly with the side walls of the chamber 13.

Il secondo pistone 5 suddivide la camera 13 in due porzioni delle quali una è in comunicazione con la luce 14 ed una è in comunicazione con la luce 15. The second piston 5 divides the chamber 13 into two portions of which one is in communication with the port 14 and one is in communication with the port 15.

Le luci 10 e il sono collegabili con un condotto di mandata di un fluido in pressione o con un condotto di scarico in modo tale da provocare una traslazione assiale del primo pistone 3 lungo la camera 9, come pure le luci 14 e 15 sono collegabili ad un condotto di mandata di un fluido in pressione o con un condotto di scarico in modo tale da produrre una traslazione assiale del secondo pistone 5 lungo la camera 13. The ports 10 and 11 can be connected to a delivery duct for a pressurized fluid or to an exhaust duct in such a way as to cause an axial translation of the first piston 3 along the chamber 9, as well as the ports 14 and 15 can be connected to a delivery conduit for a pressurized fluid or with an exhaust conduit in such a way as to produce an axial translation of the second piston 5 along the chamber 13.

Il corpo β del primo cilindro fluidodinamico 2 è connesso coassialmente ad una estremità del corpo 13 del secondo cilindro fluidodinamico 4. The body β of the first fluid dynamic cylinder 2 is coaxially connected to one end of the body 13 of the second fluid dynamic cylinder 4.

Il primo pistone 3 è provvisto di uno stelo coassiale 16 cavo internamente. The first piston 3 is provided with an internally hollow coaxial stem 16.

Lo stelo 16 si protende, a partire dal primo pistone 3, in direzione del secondo cilindro fluidodinamico 4 ed una sua porzione di estremità si estende nella camera 13 del secondo cilindro fluidodinamico 4. The rod 16 extends, starting from the first piston 3, in the direction of the second fluid-dynamic cylinder 4 and an end portion thereof extends into the chamber 13 of the second fluid-dynamic cylinder 4.

Lo stelo 16 si protende anche dalla parte opposta rispetto al secondo cilindro fluidodinamico 4 e fuoriesce dall'estremità assiale del corpo 8 del primo cilindro fluidodinamico 2 opposta rispetto al secondo cilindro fluidodinamico 4. The rod 16 also extends from the opposite side with respect to the second fluid-dynamic cylinder 4 and emerges from the axial end of the body 8 of the first fluid-dynamic cylinder 2 opposite to the second fluid-dynamic cylinder 4.

Lo stelo 7 del secondo pistone 5 è disposto coassialmente allo stesso pistone 5 e presenta una prima porzione 17 che si sviluppa da lina base del secondo pistone 5 in direzione del primo cilindro fluidodinamico 2 ed una seconda porzione 18 che si sviluppa dalla base opposta del secondo pistone 5 e fuoriesce dall'estremità assiale del secondo cilindro fluidodinamico 4 opposta rispetto al primo cilindro fluidodinamico 2. The rod 7 of the second piston 5 is arranged coaxially to the same piston 5 and has a first portion 17 which extends from the base of the second piston 5 towards the first fluid-dynamic cylinder 2 and a second portion 18 which extends from the opposite base of the second piston 5 and protrudes from the axial end of the second fluid-dynamic cylinder 4 opposite to the first fluid-dynamic cylinder 2.

La prima porzione 17 è accoppiata, in modo scorrevole lungo l'asse 6 e in modo girevole attorno allo stesso asse 6, con il primo pistone 3. The first portion 17 is coupled, in a sliding manner along the axis 6 and in a rotatable manner around the same axis 6, with the first piston 3.

Più particolarmente, gli steli 7 e 16 sono coassiali tra loro e la prima porzione 17 dello stelo 7 è scorrevole assialmente relativamente allo stelo 16 ed è almeno parzialmente alloggiata all'interno dello stesso stelo 16. More particularly, the stems 7 and 16 are coaxial to each other and the first portion 17 of the stem 7 slides axially relative to the stem 16 and is at least partially housed inside the stem 16 itself.

La prima porzione 17 presenta, in corrispondenza della sua estremità opposta rispetto al secondo pistone 5, una zona 40 a diametro incrementato che definisce uno spallamento il quale è impegnabile contro un riscontro 41 definito nello stelo 16 per evitare lo sfilamento della prima porzione 17 dallo stelo 16 e per ottenere il trascinamento dello stelo 7 da parte dello stelo 16 quando la zona 40 si impegna contro il riscontro 41 e il primo pistone 3 viene traslato in direzione opposta rispetto al secondo cilindro fluidodinamico 4. The first portion 17 has, at its opposite end with respect to the second piston 5, an area 40 with an increased diameter which defines a shoulder which can be engaged against a stop 41 defined in the stem 16 to prevent the first portion 17 from slipping off the stem. 16 and to obtain the dragging of the rod 7 by the rod 16 when the zone 40 engages against the abutment 41 and the first piston 3 is translated in the opposite direction with respect to the second fluid-dynamic cylinder 4.

Il pistone 3 del primo cilindro fluidodinamico 2 è impedito nella rotazione attorno all'asse 6 relativamente al corpo 8, ad esempio prevedendo all'interno della camera 9, lateralmente allo stelo 16, almeno un'asta di guida 19 che è orientata parallelamente all'asse 6 ed è fissata, in corrispondenza delle sue estremità assiali, alle estremità assiali del corpo 8. Il primo pistone 3 è attraversato da una sede 20, parallela all'asse 6, che si accoppia in modo scorrevole e a tenuta con l’asta di guida 19. In questo modo, il primo pistone 3 può solo traslare assialmente lungo la camera 9 senza poter ruotare attorno all'asse 6, relativamente al corpo 8. The piston 3 of the first fluid-dynamic cylinder 2 is prevented from rotating around the axis 6 relative to the body 8, for example by providing inside the chamber 9, laterally to the rod 16, at least one guide rod 19 which is oriented parallel to the axis 6 and is fixed, in correspondence with its axial ends, to the axial ends of the body 8. The first piston 3 is crossed by a seat 20, parallel to the axis 6, which is coupled smoothly and tightly with the rod guide 19. In this way, the first piston 3 can only translate axially along the chamber 9 without being able to rotate around the axis 6, relative to the body 8.

I mezzi di collegamento interposti tra il primo pistone 3 e il secondo pistone 5, comprendono un piolo 21 che è fissato solidalmente all'interno dello stelo 16 e che si impegna, in modo scorrevole, all'interno di una scanalatura 22 definita sulla superficie laterale della prima porzione 17 dello stelo 7 del secondo pistone 5. La scanalatura 22 presenta almeno un suo tratto a sviluppo elicoidale attorno all'asse dello stelo 7 del secondo pistone 5 in modo tale da provocare una rotazione dello stelo 7 del secondo pistone, attorno all'asse 6, relativamente allo stelo 16 a seguito di uno scorrimento assiale della prima porzione 17 dello stelo 7 relativamente allo stelo 16 e quindi relativamente al primo pistone 3. The connection means interposed between the first piston 3 and the second piston 5, comprise a pin 21 which is fixed integrally inside the rod 16 and which engages, in a sliding manner, inside a groove 22 defined on the lateral surface of the first portion 17 of the rod 7 of the second piston 5. The groove 22 has at least one portion of it having a helical development around the axis of the rod 7 of the second piston 5 in such a way as to cause a rotation of the rod 7 of the second piston, around the axis 6, relative to the rod 16 following an axial sliding of the first portion 17 of the rod 7 relative to the rod 16 and therefore relative to the first piston 3.

Più particolarmente, la scanalatura 22 presenta, dalla sua estremità rivolta verso il secondo pistone 5, un primo tratto a sviluppo sostanzialmente parallelo rispetto all'asse 6 ed un secondo tratto a sviluppo elicoidale attorno allo stesso asse 6. More particularly, the groove 22 has, from its end facing the second piston 5, a first section with development substantially parallel to the axis 6 and a second section with a helical development around the same axis 6.

In questo modo, quando la scanalatura 22 scorre sul piolo 21 con il suo tratto rettilineo, si ha una semplice traslazione dello stelo 7 lungo l'asse 6, mentre, quando scorre con il suo tratto a sviluppo elicoidale sul piolo 21, si ottiene, oltre ad una traslazione dello stelo 7 lungo l'asse 6, anche una rotazione dello stelo 7 attorno allo stesso asse 6, come meglio apparirà in seguito. In this way, when the groove 22 slides on the pin 21 with its rectilinear portion, there is a simple translation of the stem 7 along the axis 6, while, when it slides with its helical portion on the pin 21, it is obtained, in addition to a translation of the stem 7 along the axis 6, also a rotation of the stem 7 around the same axis 6, as will become clearer hereinafter.

Lo stelo 7 è opportunamente supportato, in modo folle attorno al suo asse che coincide con l'asse 6, dal secondo pistone 5 al quale è solidale nella traslazione lungo lo stesso asse 6. The rod 7 is suitably supported, in an idle way around its axis which coincides with the axis 6, by the second piston 5 to which it is integral in translation along the same axis 6.

Come illustrato nelle figure, lo stelo 7 presenta, in corrispondenza della sua porzione che è accoppiata con il secondo pistone 5, una flangia 23 che si appoggia contro una coppia di cuscinetti 24a e 24b. La flangia 23 vincola lo stelo 7 al secondo pistone 5 nella traslazione lungo l'asse 6 mentre i cuscinetti 24a e 24b consentono allo stelo 7 di ruotare attorno all'asse 6 relativamente al secondo pistone 5. As illustrated in the figures, the rod 7 has, in correspondence with its portion which is coupled with the second piston 5, a flange 23 which rests against a pair of bearings 24a and 24b. The flange 23 constrains the rod 7 to the second piston 5 in translation along the axis 6 while the bearings 24a and 24b allow the rod 7 to rotate around the axis 6 relative to the second piston 5.

Per completezza descrittiva occorre dire che l'estremità dello stelo 16 che è alloggiata nel secondo cilindro 4 presenta un allargamento cilindrico 30 che si accoppia in modo scorrevole con le pareti laterali della camera 13 per guidare lo stelo 16 nella sua traslazione. Tale allargamento cilindrico 30 è attraversato da almeno un foro 31 che pone in comunicazione tra loro le parti della camera 13 che si trovano da parti opposte rispetto all'allargamento cilindrico 30. For the sake of completeness of description, it must be said that the end of the rod 16 which is housed in the second cylinder 4 has a cylindrical enlargement 30 which mates in a sliding manner with the side walls of the chamber 13 to guide the rod 16 in its translation. This cylindrical enlargement 30 is crossed by at least one hole 31 which places the parts of the chamber 13 in communication with each other which are on opposite sides with respect to the cylindrical enlargement 30.

A titolo puramente indicativo e non limitativo, l’attuatore secondo il trovato può essere montato su un adeguato supporto con l'asse 6 orientato verticalmente lateralmente ad un mandrino, ad asse verticale, di un centro di lavoro. Purely by way of non-limiting indication, the actuator according to the invention can be mounted on a suitable support with the axis 6 oriented vertically laterally to a spindle, with a vertical axis, of a machining center.

In questo caso, il secondo cilindro fluidodinamico 4 è disposto inferiormente al primo cilindro fluidodinamico 2 e l'estremità dello stelo 7 del secondo pistone 5 fuoriesce dall'estremità inferiore dell'attuatore e viene connessa ad un supporto che porta l'utensile da movimentare. Sfruttando la possibilità di traslazione dello stelo 7 lungo l'asse 6, nonché la sua rotazione attorno allo stesso asse 6, è possibile portare l'utensile da una posizione fuori-lavoro, nella quale è disposto con il suo asse in verticale lateralmente al mandrino, ad una posizione di lavoro nella quale l'utensile è inserito nel mandrino e viceversa. In this case, the second fluid-dynamic cylinder 4 is arranged below the first fluid-dynamic cylinder 2 and the end of the rod 7 of the second piston 5 protrudes from the lower end of the actuator and is connected to a support which carries the tool to be moved. By exploiting the possibility of translation of the rod 7 along the axis 6, as well as its rotation around the same axis 6, it is possible to take the tool from an out-of-work position, in which it is arranged with its axis vertically laterally to the spindle. , to a working position in which the tool is inserted in the spindle and vice versa.

Prevedendo per ciascun utensile un attuatore secondo il trovato è possibile eseguire, in modo estremamente rapido, la sostituzione dell'utensile che viene utilizzato dal mandrino. By providing an actuator according to the invention for each tool, it is possible to replace the tool used by the spindle extremely quickly.

Il funzionamento dell'attuatore fluidodinamico secondo il trovato è il seguente. The operation of the fluid-dynamic actuator according to the invention is as follows.

Nella condizione di riposo, illustrata nella figura 1, il primo cilindro 3 si trova in corrispondenza dell'estremità assiale della camera 9 opposta rispetto al secondo cilindro fluidodinamico 4 mentre il primo pistone 5 si trova in corrispondenza dell'estremità assiale della camera 13 rivolta verso il primo cilindro fluidodinamico 2. I pistoni 3 e 5 vengono mantenuti in questa posizione dal collegamento'delle luci 11 e 15 con un condotto di mandata di un fluido in pressione, mentre le luci 10 e 14 sono collegate con un condotto di scarico. In the rest condition, illustrated in Figure 1, the first cylinder 3 is located at the axial end of the chamber 9 opposite to the second fluid-dynamic cylinder 4 while the first piston 5 is located at the axial end of the chamber 13 facing towards the first fluid-dynamic cylinder 2. The pistons 3 and 5 are maintained in this position by the connection of the ports 11 and 15 with a delivery duct for a pressurized fluid, while the ports 10 and 14 are connected with an exhaust duct.

In questa posizione, nell'applicazione sopra ipotizzata a titolo indicativo, l'utensile, supportato dallo stelo 7, è disposto lateralmente e parallelamente all'asse del mandrino del centro di lavoro. In this position, in the application assumed above as an indication, the tool, supported by the rod 7, is arranged laterally and parallel to the axis of the spindle of the machining center.

Quando si desidera movimentare l'utensile per accoppiarlo con il mandrino, la luce 10 viene collegata con un condotto di mandata di un fluido in pressione mentre la luce 11 viene posta in collegamento con un condotto di scarico. La luce 14 viene collegata anch'essa, in un tempo immediatamente successivo, con un condotto di mandata di un fluido in pressione, mentre la luce 15 viene posta in collegamento con un condotto di scarico. In questo modo, come illustrato nella figura 2, il primo pistone 3 si muove in direzione del secondo cilindro fluidodinamico 4 solidalmente al secondo pistone 5, come illustrato nella figura 2. E' da notare che, in questa condizione di funzionamento, per il fatto che il primo pistone 3 si muove solidalmente al secondo pistone 5 non si hanno movimenti assiali relativi tra i due pistoni e quindi tra i rispettivi steli 16 e 7. In questo modo, lo stelo 7 trasla soltanto lungo l'asse 6 e, nell'applicazione sopra ipotizzata, produce semplicemente un abbassamento dell'utensile. When it is desired to move the tool to couple it with the mandrel, the port 10 is connected to a delivery conduit for a pressurized fluid while the port 11 is connected to an exhaust conduit. Port 14 is also connected, in an immediately subsequent time, with a delivery conduit for a pressurized fluid, while port 15 is connected to an exhaust conduit. In this way, as illustrated in Figure 2, the first piston 3 moves in the direction of the second fluid-dynamic cylinder 4 integrally with the second piston 5, as illustrated in Figure 2. It should be noted that, in this operating condition, due to the fact that the first piston 3 moves integrally with the second piston 5 there are no relative axial movements between the two pistons and therefore between the respective rods 16 and 7. In this way, the rod 7 only translates along the axis 6 and, in the application assumed above, simply produces a lowering of the tool.

Successivamente, quando il primo pistone 3 giunge al termine della sua corsa in direzione del secondo cilindro 4, come illustrato nella figura 3, il secondo pistone 5 continua la sua corsa lungo l'asse 6. In questo modo, si verifica una traslazione, lungo l'asse 6, del secondopistone 5 relativamente al primo pistone 3. Per un primo tratto di questa traslazione del pistone 5, in direzione opposta rispetto al primo cilindro fluidodinamico 2, lo stelo 7 del secondo pistone trasla soltanto in quanto la scanalatura 22 scorre lungo il piolo 21 con il suo tratto rettilineo mentre, in un secondo tempo, quando la scanalatura 22 scorre lungo il piolo 21 con il suo tratto a sviluppo elicoidale, lo stelo 7, oltre a traslare lungo l'asse 6, ruota anche attorno a tale asse 6 raggiungendo la posizione illustrata nella figura 4. Nella forma di esecuzione illustrata, questa rotazione è sostanzialmente di 180°, ma potrà variare a seconda delle esigenze . Subsequently, when the first piston 3 reaches the end of its stroke in the direction of the second cylinder 4, as shown in Figure 3, the second piston 5 continues its stroke along the axis 6. In this way, a translation occurs along the axis. the axis 6, of the second piston 5 relative to the first piston 3. For a first section of this translation of the piston 5, in the opposite direction to the first fluid-dynamic cylinder 2, the rod 7 of the second piston translates only as the groove 22 slides along the peg 21 with its rectilinear section while, in a second time, when the groove 22 slides along the peg 21 with its helical section, the stem 7, in addition to translating along the axis 6, also rotates around this axis 6 reaching the position illustrated in Figure 4. In the illustrated embodiment, this rotation is substantially 180 °, but may vary according to requirements.

In questa posizione, nell'applicazione sopra ipotizzata, l'utensile supportato dallo stelo 7, risulta posizionato inferiormente al mandrino e coassialmente allo stesso mandrino. In this position, in the application assumed above, the tool supported by the rod 7 is positioned below the spindle and coaxially to the spindle itself.

A questo punto, come illustrato nella figura 5, la luce 11 viene collegata ad un condotto di mandata di un fluido in pressione, mentre la luce 10 viene collegata ad un condotto di scarico come pure vengono collegate ad un condotto di scarico le luci 14 e 15. In questo modo, il primo pistone 3 del cilindro fluidodinamico 2 viene mosso in direzione opposta rispetto al secondo cilindro fluidodinamico 4 e trascina con sè, a seguito dell'impegno della zona 40 contro il riscontro 41, anche lo stelo 7 e il secondo pistone 5. In questa fase, lo stelo 7 trasla semplicemente lungo l’asse 6. Nell'applicazione sopra ipotizzata, questo movimento viene utilizzato per inserire l'utensile portato dallo stelo 7 nel mandrino nel centro di lavoro. At this point, as shown in Figure 5, the port 11 is connected to a delivery duct for a pressurized fluid, while the port 10 is connected to an exhaust duct as well as the ports 14 and 15. In this way, the first piston 3 of the fluid-dynamic cylinder 2 is moved in the opposite direction with respect to the second fluid-dynamic cylinder 4 and drags with it, following the engagement of the area 40 against the abutment 41, also the rod 7 and the second piston 5. In this phase, the rod 7 simply translates along the axis 6. In the application hypothesized above, this movement is used to insert the tool carried by the rod 7 into the spindle in the machining center.

Quando si desidera asportare l'utensile dal mandrino, la luce 11 viene collegata con il condotto di scarico e la luce 10 viene collegata con un condotto di mandata di un fluido in pressione, mentre la luce 14 viene collegata ad un condotto di mandata e la luce 15 viene collegata ad un condotto di scarico. In questo modo, lo stelo 7 viene riportato nella posizione illustrata nella figura 4 estraendo, nell'applicazione ipotizzata, l'utensile inferiormente al mandrino. When it is desired to remove the tool from the spindle, the port 11 is connected to the discharge duct and the port 10 is connected to a delivery duct for a pressurized fluid, while the port 14 is connected to a delivery duct and the port 15 is connected to an exhaust duct. In this way, the rod 7 is returned to the position illustrated in Figure 4 by extracting, in the hypothesized application, the tool below the spindle.

Azionando l'attuatore in modo inverso rispetto a quello descritto nella sequenza riportata nelle figure da 1 a 3, è possibile riportare l'utensile, supportato dallo stelo 7, lateralmente al mandrino per consentire il caricamento di un altro utensile. By operating the actuator in the opposite way to that described in the sequence shown in Figures 1 to 3, it is possible to return the tool, supported by the rod 7, to the side of the spindle to allow the loading of another tool.

Si è in pratica constatato come l'attuatore secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto è in grado di eseguire sia un movimento di traslazione che un movimento di rotazione con un ingombro e con masse in movimento estremamente contenuti che consentono il raggiungimento di elevate velocità operative. In practice it has been found that the actuator according to the invention fully achieves the intended aim as it is able to perform both a translation movement and a rotation movement with extremely limited bulk and masses in motion which allow the achievement of high operating speeds.

Per questo motivo, l'attuatore secondo il trovato risulta particolarmente idoneo ad essere impiegato per la movimentazione di utensili in centri di lavoro con cambio automatico dell'utensile. For this reason, the actuator according to the invention is particularly suitable for being used for moving tools in machining centers with automatic tool change.

Benché l'attuatore secondo il trovato sia stato concepito in particolare per centri di lavoro con cambio automatico dell'utensile, potrà comunque essere utilizzato per altre applicazioni che richiedono l'attuazione di un movimento roto-traslatorio con elevate velocità. Although the actuator according to the invention has been conceived in particular for machining centers with automatic tool change, it can in any case be used for other applications which require the implementation of a roto-translational movement at high speeds.

Inoltre, benché sia stata ipotizzata preferibilmente una disposizione dell'attuatore con il suo asse in verticale, la sua disposizione potrà variare a seconda delle esigenze. Furthermore, although an arrangement of the actuator with its axis vertically has preferably been assumed, its arrangement may vary according to requirements.

L'attuatore così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. The actuator thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept; moreover, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.

In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica. In practice, the materials used, as well as the dimensions, may be any according to the requirements and the state of the art.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Fluid-dynamic actuator, particularly for moving tools in machining centers with automatic tool change, characterized in that it comprises a first fluid-dynamic cylinder equipped with a first piston and a second fluid-dynamic cylinder equipped with a second piston, called fluid-dynamic cylinders being arranged coaxially with each other, said first piston and said second piston being connected together smoothly, along an axial direction, at least said second piston being provided with a coaxial rod protruding from an axial end of the second fluid-dynamic cylinder and, between said pistons connection means being interposed for producing a rotation of said rod of the second piston about its axis following an axial translation of said second piston relative to said first piston.

2. Actuator, according to claim 1, characterized in that said second piston has a coaxial rod with a first portion extending from a base of said second piston in the direction of said first fluid-dynamic cylinder and with a second portion extending from the opposite base of said second piston and protruding from the axial end of said second fluid-dynamic cylinder opposite to said first fluid-dynamic cylinder; said first portion of the rod of the second piston being slidingly and rotatably coupled with said first piston.

3. Actuator, according to claims 1 and 2, characterized in that said first piston has a coaxial rod extending internally to said second fluid-dynamic cylinder and coupled slidingly and rotatably with said first portion of the rod of the second piston.

4. Actuator, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the rod of said first piston is made hollow, said first portion of the rod of the second piston sliding, at least partially, inside the rod of the first piston.

5. Actuator, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the rod of said first piston is integral with said first piston, said connection means comprise a pin integral with said first piston and slidingly engaged in a groove defined in the surface lateral of said first portion of the rod of the second piston, said groove presenting at least one portion with a helical development around the axis of the rod of the second piston to produce a rotation of the rod of the second piston, around its axis, following an axial sliding of the rod of the second piston relative to said first piston.

6. Actuator, according to one or more of the preceding claims, characterized in that said groove has, starting from said helical section, a rectilinear section parallel to the axis of the rod of the second piston to also allow a simple axial translation of the rod of said second piston relative to said first piston.

7. Actuator, according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises means for locking the rotation of said first piston, around its axis, relative to the body of said first fluid-dynamic cylinder.

8. Actuator, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the rod of said second piston is integral, in the axial translation, to said second piston and is idly supported around its axis by said second piston.

9. Actuator, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the body of said first fluid-dynamic cylinder is connected to an axial end of the body of said second fluid-dynamic cylinder.

10. Actuator, according to one or more of the preceding claims, characterized in that said fluid-dynamic cylinders are double-acting and can be operated independently from each other.

11. Actuator, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the rod of said first piston also protrudes from the axial end of the body of the first fluid-dynamic cylinder opposite to said second fluid-dynamic cylinder.

12. Fluid-dynamic actuator, particularly for moving tools in machining centers with automatic tool change, characterized by the fact that it includes one or more of the characteristics described and / or illustrated.