ITTO991109A1 - Rotismo senza gioco, in particolare riduttore per l'albero principaledi una macchina utensile. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

delbrevetto per invenzione industriale

L'invenzione riguarda un rotismo senza gioco impiegato ad esempio per un albero principale di una macchina utensile, di preferenza come un rotismo di riduzione per un albero porta-pezzo di una macchina per la lavorazione di dentature.

La lavorazione delle dentature richiede un movimento relativo molto preciso e complicato tra un utensile e un pezzo, il quale è formato dall'insieme di una pluralità di singoli movimenti rotativi e lineari. Nei procedimenti continui di lavorazione delle dentature, oltre al pezzo anche l'utensile, che nella maggior parte dei casi ruota ad alta velocità, deve venire coordinato per quanto riguarda la sua posizione angolare, in qualsiasi momento con le frazioni del movimento relativo. Mentre in precedenza era necessario impiegare trasmissioni complicate e di elevata precisione al fine di coordinare reciprocamente tutti i diversi movimenti, la tecnica odierna dei comandi permette di spostare con fattori accoppiamento a piacere qualsiasi componente di uno spostamento per mezzo di asse NC separato, provvisto nella maggior parte dei casi di un sistema di misura diretto.

Dal momento che soprattutto la precisione dell'angolo di rotazione del pezzo durante la lavorazione, e quindi la precisione dell'angolo di rotazione dell’albero porta-pezzo è determinante per la qualità della dentatura finita, i motori sono adatti a questo scopo solamente quando essi presentano, oltre ad una rotazione molto silenziosa anche una elevata resistenza alla torsione ed una completa assenza di giochi. Nel passato si è cercato, nei modi più diversi di costruire, motori in funzione di questi requisiti elevati. Per le macchine fresatrici per le dentature sono stati spesso impiegati a questo scopo riduttori a coclee regolabili con basso gioco o in assenza di gioco, e nelle macchine per la rettifica delle dentature sono stati spesso impiegati riduttori a ruote frontali privi di gioco o semplici riduttori con ruote di attrito. Nelle macchine in cui si verificano soltanto momenti ridotti sull'albero porta-pezzi, si possono anche impiegare comandi diretti mediante giunti privi di giochi. Un tale comando diretto ha molti vantaggi: da una parte si può raggiungere senza una grande spesa una elevata rigidezza torsionale e assenza di giochi tra il motori e l'albero porta-pezzo, e dall'altra è ridotto il costo costruttivo a confronto con una soluzione provvista di un riduttore.

Se, però, su di una stessa macchina si debbono anche lavorare dentature di maggiori dimensioni, normalmente i massimi numeri di giri richiesti per il pezzo sono da un lato più ridotti e, secondariamente, sono maggiori i momenti provocati dalla forze della lavorazione. Per motivi pratici, però soprattutto anche per motivi tecnici di regolazione, in tali casi è più conveniente impiegare un motore di dimensioni più ridotte provvisto di un riduttore interposto per il comando dell'albero porta-pezzo, rispetto all'impiego con un comando diretto con un motore di dimensioni corrispondentemente elevate. Dal punto di vista della tecnica delle regolazioni è quindi importante questo fatto poiché, mediante un riduttore interposto, il momento che agisce sull'albero porta-pezzi viene ridotto sull'albero del motore con una legge lineare, mentre il momento di inerzia del pezzo viene ridotto secondo il quadrato del rapporto di trasmissione del riduttore.

Per risolvere questo problema oggigiorno spesso non vengono più considerati i riduttori a coclee per il fatto che i rapporti di trasmissione necessari nel senso della riduzione, sono troppo elevati per gli intervalli i numeri di giri richiesti per l'albero porta-pezzo. Inoltre, i riduttori a coclea che sono effettivamente privi di giochi hanno un attrito elevato, il che comporta un cattivo rendimento e produce un riscaldamento non voluto in una posizione sensibile. I riduttori con ruote cilindriche hanno l'inconveniente che essi, anche nel caso di una produzione non eccessivamente accurata, trasmettono sempre una oscillazione di disturbo, anche se ridotta, avente almeno la frequenza di ingranamento tra i denti sull'albero porta-pezzo. I comandi mediante ruota ad attrito hanno di fatto una caratteristica di trasmissione molto vantaggiosa, però sono nella maggior parte dei casi limitati per quanto riguarda la trasmissione dei momenti, poiché spesso hanno soltanto un unico punto di trasmissione della forza di attrito. Inoltre sono necessari interventi per una compensazione delle forze quando l’alloggiamento dell'albero porta-pezzo non deve assorbire la forza di compressione assiale o radiale del rullo della ruota di attrito.

Alla base della presente invenzione sta quindi il problema di indicare un ruotismo senza giochi il quale abbia una rotazione silenziosa, possa trasmettere coppie torcenti elevate e sia resistente alla torsione. Questo problema viene risolto mediante la combinazione delle caratteristiche delle rivendicazioni.

La presente invenzione descrive un motore porta-pezzo il quale presenta i vantaggi del comando mediante ruota ad attrito, ossia la trasmissione estremamente uniforme e priva di vibrazioni sull'angolo di rotazione, però non ha gli inconvenienti di una limitata trasmissione della coppia torcente e della necessità di impiegare un dispositivo per la compensazione delle forze e, inoltre, può avere una struttura estremamente resistente alla torsione.

La trasmissione secondo l'invenzione dal punto di vista costruttivo è un riduttore epicicloidale, nel quale la corona cilindrica è montata solidale rispetto all'involucro e, per mezzo di una adatta deformazione, viene impiegata nello stesso tempo per generare la forza di compressione tra la corona dentata e gli ingranaggi satelliti da un lato e tra gli ingranaggi satelliti e l'ingranaggio planetario dall 'altro.

Nel seguito· verrà descritto un esempio di esecuzione della invenzione in base ai disegni, nei quali :

la figura 1 mostra una rappresentazione in esploso dei singoli particolari del riduttore privo dell'involucro,

la figura 2 mostra una sezione del riduttore montato, e

la figura 3 mostra una vista in pianta del porta-satelliti con l'errore di concentricità della corona dentata indicato in scala maggiorata nel disegno per ragioni di maggiore comprensione .

Sull'albero 1 del motore alloggia l'ingranaggio planetario 2 con una superficie di rotolamento cilindrica 21, sulla quale ruotano i satelliti 3. I satelliti 3 sono lavorati sulla loro superficie di rotolamento 22 nella zona esterna, di preferenza con una leggera convessità nel senso della larghezza, in modo che si formi una perfetta zona di contatto con le superfici di rotolamento 21 e 7. I satelliti 3 sono collegati per mezzo dei cuscinetti 4 e dei perni dei cuscinetti 5 con il porta-satelliti 6 e rotolano sulla superficie interna 7 che è cilindrica nella condizione priva di sollecitazione della corona dentata 8 .solidale all’involucro, la quale ha la forma di una tazza. Il numero possibile di satelliti è determinato dal voluto rapporto di trasmissione o dal rapporto tra il diametro della corona dentata e il diametro dell'ingranaggio planetario. Il porta-satelliti 6 è direttamente collegato all'albero porta-pezzo 9 il quale forma l'albero della presa di forza.

La figura 2 mostra una sezione del riduttore epicicloidale nella condizione montata. Il motore 10 trasmette la sua coppia torcente per mezzo dell'albero 1 e dell'ingranaggio planetario 2 ai satelliti 3. Dal perno 5 del cuscinetto la forza circonferenziale viene ulteriormente trasmessa sul porta-satelliti 6 e quindi direttamente sull'albero porta-pezzo 9, L'albero porta-pezzo 9 viene guidato nell'involucro 12 entro i cuscinetti 11 e in modo coassiale con il motore 10.

La figura 3 mostra una vista in pianta del porta-satelliti 6 di una forma di esecuzione con tre satelliti 3. Nel porta-satelliti 6 formato in un solo pezzo gli assi 5 dei satelliti sono fissati in ciascun supporto 13 dei cuscinetti, il quale è collegato con l'elemento di base 19 del portasatelliti mediante zone 14 cedevoli alla pressione e nervature 15. Nella figura 3 è illustrato solamente uno dei tre supporti 13 dei cuscinetti. Gli altri due sono realizzati uguali. Le nervature 15 di ciascun supporto 13 di un cuscinetto sono disposte parallele l'una all'altra, hanno tutte la stessa lunghezza e sono simmetriche in senso speculare rispetto al piano comune degli assi dell'ingranaggio planetario 2 e dei relativi satelliti 3. Il supporto 13 del cuscinetto ha un profilo di forma trapezoidale. Quindi si ottiene che le due nervature 15 rivolte verso l'ingranaggio planetario siano ulteriormente allontanate l'una dall'altra. In questo modo si ottiene una elevata rigidezza intorno all'asse radiale. Le feritoie 23 e le aperture passanti 24 necessarie per produrre la struttura illustrata formata dal supporto 13 del cuscinetto, dalle nervature 15 e dalle zone di flessione si possono realizzare mediante taglio, ad esempio con un raggio laser o un getto d'acqua, mediante elettro-erosione oppure mediante lavorazione con asportazione di truciolo. La corona dentata 8 appoggia con la sua superficie interna 7 mediante i satelliti 3.

Per realizzare una trasmissione ampiamente senza strappi della coppia torcente dal motore 10 all'albero porta-pezzo 9 è necessario esercitare una forza di compressione sufficientemente elevata tra i satelliti 3 e l'ingranaggio planetario 2 o la corona dentata 8. Questa forza di compressione viene prodotta secondo l'invenzione mediante una deformazione elastica del cerchio inferiore 16 della corona dentata 8. Questo è prodotto in modo tale per cui il diametro della sua superficie interna 7 è inferiore al cerchio intorno agli ingranaggi satelliti 3. La corona dentata 8 può quindi racchiudere ι satelliti 3 con la sua superficie interna 7 solamente nella condizione di deformazione del cerchio 16 secondo una leggera forma poligonale. Nella figura 2 sono indicati a titolo di esempio tre ingranaggi satelliti 3, e quindi il cerchio 16 in questo caso ha una leggera forma triangolare. La tendenza del cerchio 16 ad assumere, nella condizione così montata, la sua forma di origine circolare produce la forza elastica necessaria per portare le ruote di attrito al contatto solido necessario. Con il dimensionamento della sezione del cerchio 16 della corona dentata 8 e delle dimensioni del difetto di concentricità prodotto è possibile modificare entro ampi limiti la forza di compressione e quindi adattarla alle necessità.

Per avere un. funzionamento corretto del riduttore epicicloidale, la corona dentata 8 deve essere collegata all’involucro 12 del riduttore il più possibile solidalmente in rotazione. A questo scopo essa è fissata sull'involucro rigido 12 con la sua flangia rinforzata 17. In questa posizione non vi possono essere di conseguenza deformazioni per la corona dentata. Per fare in modo che il cerchio 16 con la superficie interna 7 possa, ciò malgrado, assumere la forma leggermente triangolare, esso è collegato con la flangia 17 mediante una zona 18 a forma di tazza, a parete molto sottile e flessibile. Con questa forma si ottiene una sufficiente flessibilità del cerchio 16 malgrado una rigidezza torsionale molto elevata rispetto all’involucro 12.

La stessa forma che la superficie interna 7 della corona dentata 8 esercita sui satelliti 3 deve anche agire tra i satelliti 3 l'ingranaggio planetario 2, per il fatto che anche le forze di attrito che si fonnano sono di pari entità sotto la sollecitazione del riduttore in questi punti di contatto. Per permettere, però, che sull'ingranaggio planetario 2 i satelliti 3 possano appoggiare con una forza definita, questi si devono poter spostare in misura molto ridotta in direzione radiale. Questa possibilità di spostamento radiale deve essere garantita malgrado la rigidezza massima possibile e la mancanza di giochi dei satelliti 3 rispetto al porta-satelliti 6 in senso circonferenziale, poiché, altrimenti, verrebbe compromessa la rigidezza torsionale dell'intero riduttore. Questo problema viene risolto secondo l'invenzione con un porta-satelliti 6 in un solo pezzo, il quale ha una forma tale per cui gli assi dei satelliti 5 vengono alloggiati da un supporto 13 di cuscinetti il quale, mediante articolazioni flessibili 14 e nervature 15 è collegato in modo elastico in senso radiale, però in modo molto rigido in senso circonferenziale con l'elemento di fondo 19 del porta-satelliti 6.

La costruzione descritta permette, malgrado l'impiego di normali tolleranze di produzione nel caso dell'ingranaggio planetario 2, dei satelliti 3 e della superficie di rotolamento 7 della corona dentata, di realizzare un riduttore con ruote di attrito, il quale presenta la massima rigidezza torsionale e una completa assenza di giochi, garantisce una forza di pressione definita con precisione per le zone di contatto ad attrito, non esercita alcun genere di forza trasversale sull’albero 9 della presa di forza e, con riferimento al raggio di rotazione degli assi dei satelliti, ha un numero doppio di punti di trasmissione della forza di attrito rispetto a quello di cui sono provvisti i satelliti. Il riduttore ha un movimento molto silenzioso.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. - Rotismo senza gioco comprendente un involucro (12), una corona dentata (8) fissata solidalmente in rotazione sull'involucro (12), con un cerchio (16) il quale presenta una prima superficie interna di rotolamento (7), un primo albero (9) alloggiato con possibilità di rotazione nell'involucro (12) in modo coassiale rispetto alla corona dentata (8) sul quale è fissato un portasatelliti (6), una pluralità di ingranaggi satelliti (3) alloggiati con possibilità di rotazione sul porta-satelliti (6), un secondo albero (1) alloggiato con possibilità di rotazione in modo coassiale rispetto al primo albero (9), sul quale è fissato un ingranaggio planetario (2) con una seconda superficie di rotolamento (21), per cui gli ingranaggi satelliti (3) rotolano sulla prima e sulla seconda superficie di rotolamento (7, 21), mentre il diametro della prima superficie di rotolamento (7) nella condizione non sollecitata, è inferiore alla somma del diametro della seconda superficie di rotolamento (21) e del doppio del diametro degli ingranaggi satelliti (3), e nel quale gli assi di rotazione (5) degli ingranaggi satelliti (3) nel porta-satelliti (6) vengono mantenuti rigidi e privi di gioco nella direzione circonferenziale del porta-satelliti (6), mentre vengono mantenuti cedevoli in direzione radiale. 2. - Rotismo secondo la rivendicazione 1, nel quale la corona dentata (8) ha la forma di una tazza con il cerchio (16) realizzato elastico rispetto alla flessione, il quale è collegato per mezzo di una zona intermedia (18) elastica rispetto alla flessione con una flangia di fissaggio (17) rigida, la quale è fissata sull’involucro (12). 3. - Rotismo secondo la-rivendicazione 1 o 2, nel quale gli assi (5) dei satelliti sono collegati rigidamente mediante articolazioni flessibili (14) nella direzione circonferenziale del portasatelliti (6) e in modo rigido con quest'ultimo. 4. - Rotismo secondo la rivendicazione 3, nel quale ciascun asse (5) di un satellite è disposto in un supporto (13) di un cuscinetto, il quale è collegato su due lati opposti e per mezzo di ciascuna coppia di nervature (15) con l'elemento di base (19) del porta-satelliti, per cui tutte le nervature (15) dello stesso supporto (13) del cuscinetto sono parallele l'una all'altra. 5. - Rotismo secondo la rivendicazione 4, nel quale le nervature (15) sono collegate a entrambe le estremità mediante zone più sottili (14) elastiche rispetto alla flessione con l'elemento di base (19) o con il supporto (13) del cuscinetto. 6. - Rotismo secondo la rivendicazione 4 o 5, nel quale il corpo di base (19), le nervature (15) e i supporti (13) dei cuscinetti sono realizzati in un solo pezzo. 7. - Rotismo secondo una delle rivendicazioni da 4 a 6, nel quale i supporti (13) dei cuscinetti sono realizzati con un profilo di forma trapezoidale e tutte le nervature (15) sono di pari lunghezza. 8. - Rotismo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, nel quale gli ingranaggi satelliti (3) o entrambe le superfici di rotolamento (7, 21) sono realizzati con profili convessi. 9. - Rotismo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, nel quale il secondo albero (1) è un albero di trasmissione collegato con un motore (10) e il primo albero (9) è l'albero della presa di forza del rotismo.