ITTO20090539A1

ITTO20090539A1 - Torretta portautensili rotante con dispositivo automatico di sbloccaggio degli utensili

Info

Publication number: ITTO20090539A1
Application number: IT000539A
Authority: IT
Inventors: Fausto Marinello; Federico Marinello
Original assignee: Famar S R L
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2011-01-18
Also published as: IT1399808B1

Description

"Torretta portautensili rotante con dispositivo automatico di sbloccaggio degli utensili"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda in generale una torretta portautensili rotante destinata a essere installata su una macchina utensile a controllo numerico, quale un tornio, un centro di lavoro o una rettificatrice.

Scopo della presente invenzione Ã ̈ fornire una torretta portautensili rotante per macchina utensile a controllo numerico che sia in grado di portare una pluralitÃ di utensili, sia fissi sia rotanti, che sia in grado di sbloccare automaticamente gli utensili in modo da potere cooperare vantaggiosamente con un dispositivo automatico di cambio utensile per minimizzare la durata dell'operazione di cambio utensile, sia essa dovuta all'usura dell'utensile o alla necessitÃ di eseguire una nuova operazione richiedente un diverso tipo di utensile, e che abbia una struttura semplice, dimensioni compatte e un funzionamento affidabile.

Questo e altri scopi sono pienamente raggiunti secondo la presente invenzione grazie a una torretta portautensili rotante avente le caratteristiche definite nell'annessa rivendicazione indipendente 1.

In sintesi, l'invenzione si basa sull'idea di realizzare una torretta portautensili rotante comprendente:

un corpo di supporto stazionario,

un corpo portautensili supportato a rotazione dal corpo di supporto intorno a un primo asse di rotazione fisso e presentante una pluralitÃ di sedi utensile atte ad accogliere ciascuna una rispettiva cartuccia portautensile recante un utensile fisso o rotante,

primi mezzi motori predisposti per comandare in rotazione il corpo portautensili intorno al primo asse di rotazione,

secondi mezzi motori predisposti per comandare in rotazione, intorno a un secondo asse di rotazione fisso, un utensile rotante portato da una cartuccia accolta in una delle sedi utensile del corpo portautensili quando l'utensile Ã ̈ disposto con il proprio asse sostanzialmente allineato al secondo asse di rotazione, e

mezzi automatici di sbloccaggio degli utensili predisposti per cooperare con una pinza di serraggio di una cartuccia portautensile, quando questa si trova in almeno una data posizione angolare nel movimento di rotazione del corpo portautensili intorno al primo asse di rotazione, per operare l'apertura della pinza di serraggio e consentire in tal modo l'estrazione dell'utensile dalla cartuccia portautensile.

Grazie al fatto che la torretta portautensili Ã ̈ in grado di accogliere un elevato numero di utensili (ad esempio, sino a dodici o sedici utensili), nella stragrande maggioranza dei casi tutti gli utensili necessari per eseguire l'intero ciclo di lavoro, ed Ã ̈ in grado di operare in modo completamente automatico, in associazione con un dispositivo automatico di cambio utensile, qualsiasi operazione di cambio utensile, si evitano inutili fermate della macchina per l'esecuzione delle operazioni di cambio utensile e dunque si massimizza l'efficienza della macchina su cui la torretta Ã ̈ installata.

Forme di realizzazione vantaggiose della presente invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto Ã ̈ da intendersi come parte integrale e integrante della descrizione che segue.

Le sedi utensile possono essere realizzare come sedi radiali o come sedi assiali.

Il secondo asse di rotazione puÃ² essere orientato perpendicolarmente o parallelamente al primo asse di rotazione.

Preferibilmente, i mezzi automatici di sbloccaggio degli utensili sono predisposti per operare l'apertura della pinza di serraggio di una cartuccia portautensile quando questa si trova con il proprio asse perpendicolare al secondo asse di rotazione.

Preferibilmente, i mezzi automatici di sbloccaggio degli utensili comprendono almeno un pistone idraulico predisposto per comandare lo scorrimento di un'asta di comando della pinza di serraggio della cartuccia portautensile fra una posizione normale di lavoro, in cui la pinza di serraggio Ã ̈ chiusa e l'utensile Ã ̈ dunque bloccato nella cartuccia, e una posizione di cambio utensile, in cui la pinza di serraggio Ã ̈ aperta e l'utensile puÃ² dunque essere estratto dalla cartuccia per essere sostituito con un nuovo utensile del medesimo tipo o di altro tipo.

Preferibilmente, i mezzi automatici di sbloccaggio degli utensili comprendono due attuatori idraulici lineari disposti da parti opposte rispetto al primo asse di rotazione e operanti in versi opposti lungo una medesima direzione perpendicolare al secondo asse di rotazione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno chiaramente dalla descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica, parzialmente in esploso, di una torretta portautensili rotante secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione;

la figura 2 Ã ̈ una vista della torretta della figura 1 sezionata secondo un piano perpendicolare all'asse di rotazione del corpo portautensili rotante della torretta;

la figura 3 Ã ̈ una vista della torretta della figura 1 sezionata secondo un piano verticale passante per l'asse di rotazione del corpo portautensili rotante della torretta; e

la figura 4 Ã ̈ una vista della torretta della figura 1 sezionata secondo un piano orizzontale passante per l'asse di rotazione del corpo portautensili rotante della torretta.

Nella descrizione e nelle rivendicazioni che seguono, i termini assiale e longitudinale si riferiscono alla direzione dell'asse di rotazione del corpo portautensili rotante della torretta, mentre i termini radiale e trasversale si riferiscono a una qualsiasi direzione perpendicolare al suddetto asse di rotazione. Inoltre, la descrizione che segue verrÃ fornita con riferimento al caso di una torretta montata con l'asse di rotazione del corpo portautensili rotante della torretta disposto orizzontalmente, cioÃ ̈ con il corpo portautensili rotante girevole in un piano verticale, ma Ã ̈ chiaro che la torretta potrebbe anche essere montata con l'asse di rotazione del corpo portautensili rotante della torretta disposto verticalmente, cioÃ ̈ con il corpo portautensili rotante girevole in un piano orizzontale.

Con riferimento alle figure, il numero di riferimento 100 indica complessivamente una torretta portautensili rotante secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, che comprende fondamentalmente un corpo di supporto stazionario 102, destinato a essere montato a bordo di una macchina utensile a controllo numerico, quale ad esempio un tornio o un centro di lavoro, e un corpo portautensili rotante 104 supportato a rotazione dal corpo di supporto stazionario 102 intorno a un primo asse di rotazione fisso X e presentante una pluralitÃ di sedi utensile 106, ciascuna delle quali accoglie una rispettiva cartuccia portautensile 108 recante un utensile fisso 110 o un utensile rotante 112. Nell'esempio illustrato, le sedi utensile 106 sono realizzate come sedi radiali, ma potrebbero anche essere realizzate come sedi assiali, cioÃ ̈ con i loro assi orientati parallelamente al primo asse di rotazione X.

La rotazione del corpo portautensili rotante 104 intorno al primo asse di rotazione X Ã ̈ comandata da un primo motore 114, che puÃ² essere indifferentemente elettrico o idraulico, montato sul corpo stazionario 102, tramite un meccanismo divisore a tre anelli dentati coassiali che verrÃ ora descritto in dettaglio. Il meccanismo divisore comprende un primo anello dentato stazionario 116 di asse coincidente con il primo asse di rotazione X, il quale anello Ã ̈ fissato a un primo elemento radialmente esterno 118 del corpo stazionario 102 ed Ã ̈ munito di una prima dentatura frontale 120, un secondo anello dentato rotante 122, che Ã ̈ disposto intorno al primo anello 116 coassialmente ad esso ed Ã ̈ munito di una seconda dentatura frontale 124 complanare con la prima dentatura frontale 120, e un terzo anello dentato non girevole 126, che Ã ̈ disposto coassiale con i primi due anelli 116 e 122 ed Ã ̈ munito di una terza dentatura frontale 128 rivolta verso le prime due dentature frontali 120 e 124. Il terzo anello dentato 126 Ã ̈ fissato a un pistone idraulico anulare 130 disposto assialmente scorrevole entro una camera anulare 132 definita fra il primo elemento radialmente esterno 118 del corpo stazionario 102 e un secondo elemento radialmente interno 134 del corpo stazionario 102. Il pistone idraulico 130 Ã ̈ comandato a traslazione nei due versi mediante fluido in pressione, in modo da spostare il terzo anello dentato 126 ad esso fissato fra una prima posizione (mostrata nelle figure 3 e 4), in cui la dentatura frontale 128 del terzo anello dentato 126 ingrana con le dentature frontali 120 e 124 del primo e del secondo anello dentato 116 e 122 bloccando in tal modo il secondo anello dentato 122, e una seconda posizione, in cui la dentatura frontale 128 del terzo anello dentato 126 Ã ̈ disimpegnata dalle dentature frontali 120 e 124 del primo e del secondo anello dentato 116 e 122 e di conseguenza il secondo anello dentato 122 puÃ² essere comandato in rotazione dal motore elettrico 114. Le dentature frontali 120, 124 e 128 dei tre anelli dentati 116, 122 e 126 sono preferibilmente dentature Hirt.

Fra il motore 114 e il secondo anello dentato rotante 122 Ã ̈ interposto un meccanismo riduttore, complessivamente indicato con 134, che comprende una ruota dentata d'ingresso 136 ingranante con un pignone dentato 138 calettato sull'albero d'uscita del motore elettrico 114, e un pignone d'uscita 140 ingranante con una corona dentata 142 prevista sul secondo anello rotante 122. Il corpo portautensili 104 Ã ̈ fissato al secondo anello rotante 122 ed Ã ̈ dunque comandato in rotazione dal motore elettrico 114 tramite il meccanismo riduttore 134, naturalmente quando il pistone idraulico 130 si trova nella seconda posizione sopra definita. Una volta che il corpo portautensili 104 Ã ̈ stato portato dal motore elettrico 114 nella posizione angolare desiderata, il pistone idraulico 130 viene spostato nella prima posizione sopra definita, in modo da bloccare il corpo portautensili 104 nella posizione angolare raggiunta.

La torretta 100 comprende inoltre un'unitÃ di azionamento 144 fissata al secondo elemento radialmente interno 134 del corpo stazionario 102 e accolta in una cavitÃ cilindrica 146 del corpo portautensili 104. L'unitÃ di azionamento 144 Ã ̈ predisposta per comandare in rotazione un utensile rotante 110 intorno a un secondo asse di rotazione fisso Z quando tale utensile Ã ̈ allineato con il proprio asse al secondo asse di rotazione Z. Nell'esempio illustrato il secondo asse di rotazione Z giace in un piano perpendicolare al primo asse di rotazione X, ed Ã ̈ in particolare orientato verticalmente. In alternativa, il secondo asse di rotazione Z potrebbe essere orientato parallelamente al primo asse di rotazione X.

L'unitÃ di azionamento 144 comprende un albero d'uscita 148 che Ã ̈ disposto coassiale con il secondo asse di rotazione Z e porta, alla sua estremitÃ radialmente esterna, un organo di comando 150 presentante un elemento di accoppiamento femmina 152 (nell'esempio illustrato una scanalatura frontale) destinato a impegnare una porzione di estremitÃ 154, realizzata come elemento di accoppiamento maschio, di un'asta di comando 156 (la cui funzione verrÃ chiarita piÃ¹ avanti) della cartuccia portautensile 108. Alla sua estremitÃ radialmente interna l'albero d'uscita 148 porta una ruota dentata conica 158 ingranante con una ruota dentata conica 160 portata da un albero d'ingresso 162 estendentesi nella direzione del primo asse di rotazione X e comandato in rotazione da un apposito secondo motore (non mostrato), che puÃ² essere indifferentemente elettrico o idraulico. In tal modo, quando un utensile rotante 110 portato dal corpo portautensili 104 si trova allineato all'asse di rotazione Z dell'albero d'uscita 148 dell'unitÃ di azionamento 144, con la porzione di estremitÃ 154 della propria asta di comando 156 in impegno con l'elemento di accoppiamento femmina 152 dell'organo di comando 150 portato dall'albero d'uscita 148 (posizione a ore 12, nell'esempio di realizzazione illustrato), l'utensile 112 puÃ² essere comandato in rotazione dal secondo motore elettrico attraverso il meccanismo di rinvio del moto costituito dall'albero d'ingresso 162, dalla coppia conica 158, 160 e dall'albero d'uscita 148.

Possono naturalmente essere previste diverse altre modalitÃ di realizzazione dell'unitÃ di azionamento. Ad esempio, il secondo motore potrebbe essere accolto all'interno dell'unitÃ di azionamento, con il proprio albero d'uscita allineato o parallelo al secondo asse di rotazione Z, in modo da comandare direttamente in rotazione l'utensile rotante senza bisogno di un meccanismo di rinvio che porti il moto dall'esterno dell'unitÃ di azionamento all'interno della stessa.

Come detto in precedenza, le sedi utensile 106 previste nel corpo portautensili 102 sono in grado di accogliere cartucce portautensile 108 recanti indifferentemente un utensile fisso 110 (da utilizzare per eseguire ad esempio lavorazioni di tornitura su un pezzo da lavorare in rotazione) o un utensile rotante 112 (da utilizzare per eseguire ad esempio lavorazioni di foratura o fresatura su un pezzo da lavorare fermo). Ciascuna cartuccia 108 Ã ̈ provvista di una pinza di serraggio 164 di tipo per sÃ© noto, che nell'esempio illustrato Ã ̈ una pinza di serraggio di tipo Berg comprendente una pluralitÃ di organi di serraggio apribili e chiudibili a petalo per mezzo dell'asta di comando 156, che Ã ̈ disposta scorrevole nella direzione dell'asse della cartuccia fra una posizione normale di lavoro, in cui gli organi di serraggio della pinza di serraggio 164 sono chiusi e bloccano dunque l'utensile 110 o 112, e una posizione di cambio utensile, in cui gli organi di serraggio della pinza di serraggio 164 sono aperti e l'utensile 110 o 112 puÃ² dunque essere estratto dalla cartuccia 108 per essere sostituito con un nuovo utensile del medesimo tipo o di altro tipo. Mezzi elastici, costituiti nell'esempio illustrato da una pluralitÃ di molle a tazza 168 impaccate, mantengono l'asta di comando 168 nella posizione normale di lavoro.

Secondo l'invenzione, la torretta 100 comprende inoltre almeno un dispositivo automatico di sbloccaggio utensile predisposto per comandare l'apertura della pinza di serraggio 164 di una cartuccia portautensile 108, quando questa si trova in una data posizione angolare nel movimento di rotazione del corpo portautensili rotante 104 intorno al primo asse di rotazione X, e consentire in tal modo l'estrazione dell'utensile 110 o 112 dalla cartuccia portautensile 108. Nell'esempio illustrato, la torretta comprende due dispositivi automatici di sbloccaggio utensile che sono disposti allineati lungo un asse Y giacente nel piano di rotazione della torretta e perpendicolare al secondo asse di rotazione Z e agiscono in versi radialmente opposti. Ciascun dispositivo automatico di sbloccaggio utensile comprende fondamentalmente un pistone idraulico 170 che Ã ̈ disposto scorrevole nella direzione dell'asse Z entro una rispettiva camera cilindrica 172 formata dall'unitÃ di azionamento 144 ed Ã ̈ provvisto di un puntone 174 estendentesi in direzione radialmente esterna. Quando viene spinto in direzione radialmente esterna mediante alimentazione di fluido in pressione, il pistone idraulico 170 spinge l'asta di comando 156, tramite il puntone 174, dalla posizione normale di lavoro alla posizione di cambio utensile, lavorando contro la forza di richiamo esercitata dalle molle 168. Con l'asta di comando 156 nella posizione di cambio utensile, l'utensile 110 o 112 Ã ̈ libero di essere estratto dalla rispettiva cartuccia portautensile 108, o mediante un dispositivo automatico di cambio utensile (non mostrato nelle figure, ma di tipo per sÃ© noto) o manualmente dall'operatore.

Nel caso di torretta provvista di due dispositivi automatici di sbloccaggio utensile operanti in posizioni diametralmente opposte (nell'esempio illustrato, le posizioni a ore 3 e a ore 9), vantaggiosamente solo uno dei due Ã ̈ destinato a cooperare con il dispositivo automatico di cambio utensile della macchina utensile, mentre l'altro viene comandato dall'operatore quando occorre estrarre manualmente un utensile dalla propria cartuccia portautensile.

Come si comprenderÃ alla luce della precedente descrizione, una torretta portautensili rotante secondo la presente invenzione offre la possibilitÃ di mettere a disposizione della macchina utensile tutti gli utensili, siano essi fissi o rotanti, necessari per l'esecuzione di un ciclo di lavoro e di interagire in modo completamente automatico con un dispositivo automatico di cambio utensile della macchina. Associata a un'opportuna programmazione della macchina utensile, che preveda l'esecuzione delle operazioni di cambio utensile esclusivamente durante le fasi del ciclo di lavoro in cui la macchina utensile non lavora, in particolare durante le operazioni di carico e scarico dei pezzi o durante operazioni accessorie, quali la misura o la pulizia dei pezzi, una torretta portautensili rotante secondo la presente invenzione permette di annullare le fermate della macchina utensile altrimenti necessarie per l'esecuzione delle operazioni di cambio utensile, massimizzando cosÃ¬ l'efficienza della macchina.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto Ã ̈ stato descritto e illustrato a puro titolo di esempio non limitativo.

Ad esempio, il pistone idraulico del dispositivo automatico di sbloccaggio utensile potrebbe anche essere configurato, a seconda della tipologia di pinza di serraggio montata nelle cartucce portautensile, in modo da tirare radialmente verso l'interno l'asta di comando della pinza di serraggio, anzichÃ© spingerla radialmente verso l'esterno.

Inoltre, il dispositivo automatico di sbloccaggio utensile potrebbe anche essere formato da un attuatore lineare diverso da un pistone idraulico, ad esempio da un attuatore lineare elettrico.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Torretta portautensili rotante (100) comprendente: un corpo di supporto (102) destinato a essere fissato a bordo di una macchina utensile; un corpo portautensili (104) supportato a rotazione dal corpo di supporto (102) intorno a un primo asse di rotazione fisso (X) e presentante una pluralitÃ di sedi utensile (106) atte ad accogliere ciascuna una rispettiva cartuccia portautensile (108) recante un utensile fisso (110) o rotante (112); primi mezzi motori (114, 134) predisposti per comandare in rotazione il corpo portautensili (104) intorno al primo asse di rotazione (X); secondi mezzi motori (148, 150, 158, 160, 162) predisposti per comandare in rotazione intorno a un secondo asse di rotazione fisso (Z) un utensile rotante (112) portato da una cartuccia portautensile (108) accolta in una delle sedi utensile (106) del corpo portautensili (104) quando l'utensile (112) Ã ̈ disposto con il proprio asse sostanzialmente allineato al secondo asse di rotazione (Z); e mezzi automatici di sbloccaggio degli utensili (170) predisposti per cooperare con una pinza di serraggio (164) di una cartuccia portautensile (108), quando questa si trova in una data posizione angolare nel movimento di rotazione del corpo portautensili (104) intorno al primo asse di rotazione (X), per operare l'apertura della pinza di serraggio (164) e consentire in tal modo l'estrazione dell'utensile (110, 112) dalla cartuccia portautensile (108).
2. Torretta secondo la rivendicazione 1, in cui le sedi utensile (106) sono sedi radiali.
3. Torretta secondo la rivendicazione 2, in cui il secondo asse di rotazione (Z) Ã ̈ perpendicolare al primo asse di rotazione (X).
4. Torretta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi automatici di sbloccaggio degli utensili (170) comprendono almeno un pistone idraulico (170) predisposto per comandare lo scorrimento di un'asta di comando (156) della pinza di serraggio (164) della cartuccia portautensile (108) ogni volta affacciata al pistone idraulico (172) fra una posizione normale di lavoro, in cui la pinza di serraggio (164) Ã ̈ chiusa e l'utensile (110, 112) Ã ̈ dunque bloccato nella cartuccia portautensile (108), e una posizione di cambio utensile, in cui la pinza di serraggio (164) Ã ̈ aperta e l'utensile (110, 112) puÃ² dunque essere estratto dalla cartuccia portautensile (108).
5. Torretta secondo la rivendicazione 4, in cui detti mezzi automatici di sbloccaggio degli utensili (170) comprendono due pistoni idraulici (170) disposti da parti opposte rispetto al primo asse di rotazione (X) e operanti in versi opposti lungo una medesima direzione (Y).
6. Torretta secondo la rivendicazione 4 o la rivendicazione 5, in cui detto almeno un pistone idraulico (170) Ã ̈ disposto scorrevole lungo una direzione (Y) perpendicolare al secondo asse di rotazione (Z).