ITMI991905A1

ITMI991905A1 - Unita' operatrice con cambio utensile automatico per macchina transfer e macchina transfer provvista di tale unita' operatrice

Info

Publication number: ITMI991905A1
Application number: IT1999MI001905A
Authority: IT
Inventors: Oscar Porta
Original assignee: Porta S P A
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2001-03-10
Also published as: US6467145B1; EP1083026B1; DE60007243D1; ITMI991905A0; DE60007243T2; EP1083026A3; IT1313756B1; CA2304918A1; EP1083026A2

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo:

"Unità operatrice con cambio utensile automatico per macchina transfer e macchina transfer provvista di tale unità operatrice"

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha come oggetto un'unità operatrice provvista di un sistema di cambio automatico dell'utensile, in particolare per macchine transfer.

L'invenzione stessa riguarda anche la macchina transfer, provvista della suddetta unità operatrice.

Le macchine transfer vengono utilizzate per eseguire lavorazioni meccaniche su un oggetto metallico allo stato grezzo, con lo scopo di trasformarlo in un prodotto finito, sfruttando il principio del trasferimento di questo oggetto da una stazione iniziale di ingresso ad una finale di uscita, con un meccanismo di trasferimento a tavola rotante.

Queste lavorazioni vengono eseguite da unità operatrici che, normalmente, sono adatte per ricevere un unico utensile e che, quindi, eseguono una specifica lavorazione.

In questo modo non risulta possibile modificare una unità operatrice, ad esempio inizialmente impostata per eseguire delle fresature, ih modo da poterla convertire in una unità filettatrice, a meno di non operare la sostituzione manuale dell'utensile.

Allo lo scopo di conferire una maggiore versatilità alle macchine transfer, sono state realizzate delle teste di lavorazione provviste di un sistema di cambio automatico dell'utensile (le cosiddette teste a "revolver").

Queste ultime sono sostanzialmente costituite da torrette girevoli, montate a sbalzo sull'unità di lavorazione e che recano una pluralità di dispositivi porta-utensili, ciascuno a sua volta provvisto di un suo specifico mandrino e dei rispettivi cuscinetti.

Grazie al movimento di rotazione, conferito alla testa a revolver, una stessa unità operatrice diviene quindi adatta ad eseguire delle lavorazioni diverse sul pezzo, senza la necessità di dovere eseguire il cambio manuale dell'utensile.

Le attuali unità operatrici con teste porta-utensili del tipo a revolver presentano tuttavia alcuni inconvenienti, soprattutto legati all'ingombro conseguente alla loro disposizione a sbalzo sull'unità operatrice.

Allo scopo di ridurre questi ingombri, la tecnica nota tende a diminuire le dimensioni dei singoli dispositivi porta-utensili e, quindi, dei relativi mandrini e cuscinetti.

Come conseguenza, viene anche proporzionalmente indebolita la struttura di questi dispositivi, con conseguente minore capacità di resistere alle sollecitazioni meccaniche, alle quali gli stessi vengono sottoposti durante la lavorazione del pezzo (carichi sul mandrino e sui cuscinetti, vibrazioni, urti, ecc.).

Per tale motivo le unità operatrici note, quando sono destinate a ricevere dei porta-utensili più resistenti e, quindi, di più grosse dimensioni, devono venire ingrandite in maniera proporzionale, in modo da potere accogliere dei mandrini e dei cuscinetti maggiormente robusti.

Anche l'unità di lavorazione risulterà nel complesso più ingombrante, ed essa potrà venire equipaggiata solo con un ridotto numero di porta-utensili, compatibilmente con il dimensionamento massimo che è possibile tollerare su queste apparecchiature.

Da parte sua, la disposizione a sbalzo delle note teste a revolver individua un ingombro frontale, rispetto al mandrino della macchina transfer, che pone dei problemi di spazio e di manovrabilità tanto più gravi, quanto più rilevanti sono le dimensioni dei dispositivi porta-utensili.

Costituisce, pertanto lo scopo principale della presente invenzione quello di realizzare una nuova unità operatrice, la cui struttura presenti delle dimensioni considerevolmente ridotte rispetto a quelle tradizionali, a parità di resistenza meccanica dei dispositivi porta-utensili.

Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di realizzare un'unità operatrice, la cui struttura consenta di svincolare le dimensioni della testa a revolver da quelle dei porta-utensili.

Uno scopo supplementare dell'invenzione è quello di realizzare una unità operatrice per macchine transfer, nella quale il dimensionamento dei dispositivi porta-utensili non incida sulle capacità di resistenza meccanica dell'unità stessa.

Questi ed altri scopi sono raggiunti con l'unità operatrice e con la macchina transfer delle rivendicazioni indipendenti 1 e 14.

Forme di realizzazione preferite risultano dalle restanti rivendicazioni.

Rispetto alle tradizionali unità operatrici, quella secondo la presente invenzione offre il vantaggio di presentare un ingombro considerevolmente minore, a parità di resistenza meccanica dei dispositivi porta-utensili.

L'unità operatrice dell'invenzione, ha inoltre, il vantaggio di essere molto più semplice ed economica di quelle note, grazie all'impiego di un unico mandrino, comune a tutti i dispositivi porta-utensili.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi dell'oggetto del presente trovato, risultano evidenziate dalla descrizione che segue di un preferito modo di realizzare l'unità operatrice secondo l'invenzione illustrata, a titolo di esempio non limitativo, nelle figure delle tavole dei disegni allegati, in cui:

la figura 1 illustra, in vista schematica e in pianta, una macchina transfer a tavola rotante, provvista dell'unità operatrice secondo la presente invenzione;

la figura 2 illustra in prospettiva l'unità operatrice dell'invenzione, nella posizione di porta-utensile agganciato; la figura 3 illustra l'unità operatrice di figura 2 in sezione lll-lll;

la figura 4 illustra in sezione l'unità operatrice dell'invenzione, con porta-utensile in posizione sganciata;

la figura 5 illustra, in prospettiva, l'unità operatrice dell'invenzione, con testa a revolver ruotata rispetto alla posizione rappresentata in figura 2;

le figure 6 e 7 illustrano il particolare del dispositivo porta-utensile montato sulla unità operatrice dell'invenzione, rispettivamente in posizione agganciata e in posizione sganciata;

la figura 8 illustra in esploso l'unità operatrice delle figure precedenti;

le figure 10 e 1 1 illustrano il particolare del dispositivo porta-utensile delle figure precedenti, rispettivamente in posizione agganciata sul mandrino e in posizione sganciata;

la figura 12 illustra una variante di realizzazione dell'unità operatrice dell'invenzione, con porta-utensile agganciato sul mandrino;

la figura 13 illustra la variante di figura 12, con portautensile in posizione sganciata;

la figura 14 illustra, in prospettiva, il particolare della testa a revolver dell'unità operatrice delle figure 12 e 13;

le figure 15 e 16 illustrano il particolare del dispositivo porta-utensile montato sull'unità operatrice delle figure 12 e 13, rispettivamente in posizione agganciata e in posizione sganciata, rispetto al mandrino;

le figure 17 a 20 illustrano le fasi operative di funzionamento dell'unità operatrice dell'invenzione.

La macchina transfer illustrata in figura 1 comprende una tavola rotante 1 , che sostiene i pezzi o gli oggetti 2 da sottoporre a lavorazione.

Questi, caricati allo stato grezzo sulla tavola 1 , vengono lavorati da una pluralità di utensili 3, montati su una corrispondente unità operatrice 4, a sua volta del tipo provvisto di testa a revolver.

Secondo l'invenzione, l'unità operatrice 4 comprende (figure 2 e 3):

- una testa a revolver 7 provvista di un piattello girevole 9;

- una pluralità di dispositivi porta-utensili 8 montati sul piattello girevole 9 della testa a revolver 7;

- un braccio 5 di sostegno della testa 7 sul telaio della macchina transfer;

- un mandrino 6 che riceve il moto dai mezzi motoriduttori equipaggiati sulla macchina transfer.

Come risulta evidenziato dalle figure 3, 6 e 7, ciascun porta-utensile 8 possiede un attacco 10 per l'utensile 3, rivolto verso l'esterno del piattello 9.

Sul lato opposto è invece previsto un innesto 1 1 per il collegamento del porta-utensile al mandrino 6.

Nella posizione di aggancio illustrata nelle figure 3 e 6, il porta-utensile 8 è trattenuto assialmente sulla testa del mandrino 6 tramite un mezzo di aggancio rapido, costituito da un anello ad espansione 12, a sua volta alloggiato in una sede 13 prevista sullo stesso mandrino.

L'anello 12 riceve al suo interno un cursore 14, scorrevole a partire da un foro longitudinale assiale 15 del mandrino 6. Il cursore 14 presenta una porzione sagomata 24, che interferisce con l'anello 1 2 ed è mobile nel senso delle frecce F2, F3 di figura 3.

Questo moto assiale è conferito al cursore 14 tramite un pistone idraulico 23 previsto nella parte posteriore del mandrino.

La trasmissione del moto di rotazione del mandrino al rispettivo porta-utensile, reciprocamente agganciati o vincolati in senso assiale per mezzo dell'anello ad espansione 12, è effettuata per effetto dell'impegno di alcune rotelle 26, solidali all'estremità del mandrino 6 e ad asse di rotazione orientato radialmente rispetto a questa, con rispettive cavità 31 della porzione di porta-utensile 8 rivolta verso l'estremità del mandrino 6 (figure 3, 5, 7, 10, 11 ).

Come risulta evidenziato nelle figure 3, 8 e 9, la testa a revolver 7 presenta una sede interna cava sagomata 18, nella quale è ospitato scorrevole il braccio 5 di sostegno dell'unità 4.

Un meccanismo a pistone 19 e cilindro idraulico 16, 17 è previsto fissato al braccio 5 e realizza i movimenti assiali della testa a revolver 7 rispetto al mandrino 6, nel senso delle frecce F4 ed F5 delle figure 3 e 4.

In particolare, il movimento di allontanamento della testa a revolver 7 del mandrino, nel senso della freccia F4, è eseguito contemporaneamente all'azionamento del pistone 23 nel senso della freccia F2 di figura 3.

Grazie a questo movimento, la porzione sagomata 24 del cursore 14 viene spostata all'interno dell'anello ad espansione 12, in modo da provocarne la riduzione di diametro e da consentire lo sgancio rapido del porta-utensile 8 dal mandrino 6 (figure 4 e 7).

A questo punto, il piattello 9 può essere fatto ruotare attorno all'asse 20, per esempio nel senso della freccia F1 di figura 4.

La rotazione è eseguita tramite l'accoppiamento a pignone 27 e cremagliera 28, illustrato nelle figure 8 e 9.

Attraverso questa rotazione, il porta-utensile 29 di figura 2 viene scambiato, sul mandrino 6, con il porta-utensile 30 di figura 5.

Quando il porta-utensile 30 si è allineato sull'asse 22 del mandrino 6 (figura 4), il pistone 19 comanda il movimento di ritorno della testa a revolver 7, nel senso della freccia F5 di figura 4, consentendo in tale modo l'aggancio della testa del mandrino all'interno dell'innesto 11 del medesimo porta-utensile.

A questo punto, viene comandato l'arretramento del cursore 14 nel senso della freccia F3 di figura 4, ciò che provoca l'espansione dell'anello 12 all'interno della sua sede 13 in testa al mandrino.

In tale modo viene ripristinata la condizione di bloccaggio del porta-utensile 30 sul mandrino 6.

Nella variante di realizzazione delle figure da 12 a 16, l'unità operatrice 4 presenta, al posto del sistema di bloccaggio a rotelle 26 dei porta-utensili 8, un innesto a corona 21 tipo HIRTH.

Pertanto, da un lato, l'accoppiamento tra l'anello di espansione 12 e il cursore 14 garantisce ancora una volta il bloccaggio, in senso assiale, tra il porta-utensile e il mandrino; dall'altro lato, il sistema a corona HIRTH assicura la trasmissione del moto di rotazione dal mandrino 6 al porta-utensile 8, già impegnato in senso assiale sul mandrino stesso.

Le diverse fasi di funzionamento dell'unità operatrice dell'invenzione sono riassunte nelle figure da 17 a 20.

Inizialmente il porta-utensile che esegue la lavorazione è quello 25 di figura 17.

Il cambio di questo porta-utensile, ad esempio con quello 29, è effettuato provocando la rotazione della testa a revolver 7 secondo la freccia FI di figura 18, previo allontanamento della medesima testa, nel senso della freccia F4, dal mandrino 6.

La nuova posizione del porta-utensile 29 è rappresentata in figura 19, mentre la figura 20 illustra il ripristino dello stato di bloccaggio di questo porta-utensile sul mandrino, per movimento della testa a revolver 7, nel senso della freccia F5.

Al posto del meccanismo a rotelle 26 o del sistema di innesto a corona HIRTH 21 , può essere utilizzato un qualsiasi altro mezzo capace di funzioni equivalenti.

Similmente, il comando a pistone 19 del movimento della testa a revolver 7 può essere sostituito da un meccanismo con vite a ricircolo di sfere.

Inoltre possono essere utilizzati altri dispositivi di bloccaggio rapido, aventi funzioni analoghe all'anello ad espansione sopra descritto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 . Unità operatrice con cambio automatico dell'utensile, caratterizzata dal fatto di presentare un mandrino (6) ed una testa a revolver (7) provvista di una pluralità di dispositivi (8) per il supporto di utensili (3), ciascun porta-utensile (8) prevedendo mezzi di impegno diretto e reversibile con il suddetto mandrino (6).
2. Unità operatrice secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che i suddetti mezzi di impegno dei portautensili (8) con il mandrino (6) comprendono un sistema di collegamento rapido ad innesto assiale di ciascun porta-utensile sul medesimo mandrino.
3. Unità operatrice secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il sistema di collegamento rapido comprende un anello ad espansione (12) alloggiato in una sede (13) sulla testa del mandrino (6) ed adatto per cooperare con un corrispondente innesto (11 ) previsto sulla sezione (10) di attacco del porta-utensile (8) sullo stesso mandrino (6).
4. Unità operatrice secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il sistema di collegamento rapido comprende inoltre un cursore (14, 24) di azionamento del citato anello (12) tra una posizione di aggancio del porta-utensile (8) al mandrino ed una di sgancio.
5. Unità operatrice secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che il citato cursore (14) è alloggiato scorrevolmente in un foro longitudinale assiale (15) del mandrino (6), e che il medesimo cursore (14) presenta una porzione sagomata (24) di impegno con l'anello (12) ed è azionato da un pistone (23) tra uno stato di anello (12) in posizione di porta-utensile agganciato sul mandrino (6), ed uno stato di anello (12) in posizione di sgancio del porta-utensile.
6. Unità operatrice secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che i suddetti mezzi di impegno dei portautensili (8) con il mandrino (6) comprendono dei dispositivi per la trasmissione del moto di rotazione del medesimo mandrino agli utensili (3).
7. Unità operatrice secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che i dispositivi di trasmissione del moto di rotazione sono costituiti da una pluralità di sporgenze radiali sulla testa del mandrino (6), adatte per cooperare con corrispondenti sedi (31 ) dei porta-utensili (8).
8. Unità operatrice secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che le suddette sporgenze consistono in rotelle (26) aventi asse di rotazione radiale rispetto all'asse del mandrino (6).
9. Unità operatrice secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che i citati dispositivi di trasmissione del moto di rotazione sono costituiti da innesti a corona (21 ) tipo HIRTH fissati, da un lato, alla testa del mandrino e, dal lato opposto, sulla sezione di innesto (1 1 ) di ciascun porta-utensile (8).
10. Unità operatrice secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di presentare un braccio (5) di supporto girevole e assialmente scorrevole della testa a revolver (7) e provvisto di una sede longitudinale assiale di accoglimento del mandrino (6).
1 1. Unità operatrice secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che la testa a revolver (7) presenta una sede interna (18) per l'alloggiamento della corrispondente estremità del braccio (5) e che dei mezzi sono previsti per comandare i movimenti di scorrimento della medesima testa a revolver su questo braccio (5).
12. Unità operatrice secondo la rivendicazione 1 1 , caratterizzata dal fatto che i mezzi di comando dello scorrimento della testa a revolver (7) consistono di un meccanismo a cilindro e pistone (16, 17, 19).
13. Unità operatrice secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che, al posto del citato meccanismo a cilindro e pistone, è prevista una vite a ricircolazione di sfere.
14. Macchina transfer, caratterizzata dal fatto di presentare almeno una unità di lavorazione (4), secondo una o più rivendicazioni precedenti.
15. Macchina transfer secondo la rivendicazione 14, caratterizzata dal fatto che, nella posizione di lavorazione della unità (4), il cursore (14, 24) e l'anello ad espansione (12) sono in posizione di aggancio assiale dell'innesto (11 ) del portautensile (25) sul mandrino (6).
16. Macchina transfer secondo la rivendicazione 14, caratterizzata dal fatto che, nella posizione di cambio utensile dell'unità (4), il cursore (14, 24) e l'anello (12) sono in posizione di sgancio dell'innesto (1 1 ) del porta-utensile (25) dal mandrino (6), e la testa a revolver (7) è spostata in avanti sul braccio (5), in modo da consentire il completo disimpegno tra il medesimo porta-utensile e il mandrino stesso.
17. Macchina transfer secondo la rivendicazione 16, caratterizzata dal fatto che la testa a revolver è in posizione ruotata con porta-utensile (29) sostituito, sulla testa del mandrino (6), al posto del porta-utensile (25).
18. Macchina transfer secondo la rivendicazione 17, caratterizzata dal fatto che la testa a revolver (7) è portata in posizione arretrata sul braccio (5), e che il cursore (14, 24) e l'anello (12) sono in posizione di aggancio assiale dell'innesto (1 1 ) del porta-utensile (29) sul mandrino (6).