ITTV20120063A1 - Elettromandrino per macchine a controllo numerico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“ELETTROMANDRINO PER MACCHINE A CONTROLLO NUMERICOâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un elettromandrino per macchine a controllo numerico.

Più in dettaglio, la presente invenzione à ̈ relativa ad un elettromandrino per macchine fresatrici a controllo numerico, impiego a cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità.

Come à ̈ noto, gli elettromandrini delle macchine fresatrici a controllo numerico sono composti da un mandrino portautensile e da un motore elettrico che sono alloggiati all’interno di una stessa carcassa portante esterna, allineati uno di seguito all’altro lungo l’asse longitudinale dell’elettromandrino, e sono meccanicamente accoppiati tra loro in modo tale che il motore elettrico possa trascinare in rotazione il mandrino portautensile attorno allo stesso asse longitudinale. La carcassa portante esterna à ̈ inoltre specificamente strutturata per essere fissata al carrello o slitta porta-mandrino della macchina a controllo numerico.

Più in dettaglio, il motore elettrico à ̈ solitamente composto da un gruppo statorico di forma sostanzialmente tubolare cilindrica che à ̈ fissato in modo rigido all’interno di una cavità cilindrica appositamente ricavata nella carcassa dell’elettromandrino, in modo tale da essere coassiale all’asse longitudinale dell’elettromandrino; da un albero motore che si estende coassiale all’asse longitudinale dell’elettromandrino attraverso la cavità passante del gruppo statorico e l’intera carcassa dell’elettromandrino; e da un gruppo rotorico di forma sostanzialmente tubolare cilindrica che à ̈ calzato in modo rigido sull’albero motore all’interno del gruppo statorico, in modo tale da essere perfettamente coassiale a quest’ultimo.

Il mandrino portautensile à ̈ invece composto essenzialmente da un mozzo portautensile rotante che à ̈ posizionato sull’estremità dell’albero motore del motore elettrico in modo tale da sporgere a sbalzo all’esterno della carcassa dell’elettromandrino rimanendo coassiale all’asse longitudinale dell’elettromandrino, ed à ̈ dotato centralmente di una sede porta-codolo troncoconica la quale à ̈ strutturata per poter ospitare il codolo di un generico utensile per macchine fresatrici a controllo numerico, mantenendo sempre l’utensile perfettamente coassiale all’asse longitudinale dell’elettromandrino; e da un organo di bloccaggio ad azionamento idraulico o pneumatico, che à ̈ strutturato in modo tale da poter agganciare e trattenere in modo rigido e stabile, ma facilmente rilasciabile, il codolo dell’utensile all’interno della sede porta-codolo del mozzo, in modo tale che l’albero motore del motore elettrico possa trascinare l’utensile in rotazione attorno all’asse longitudinale dell’elettromandrino.

Più in dettaglio, il mozzo portautensile à ̈ solitamente realizzato in pezzo unico con l’albero motore del motore elettrico ed impegna in modo passante ed assialmente girevole una calotta anteriore a forma di sostanzialmente di campana, che à ̈ fissata sulla carcassa dell’elettromandrino a chiusura dell’estremità anteriore della cavità cilindrica che ospita il gruppo statorico ed il gruppo rotorico del motore elettrico; mentre l’albero motore à ̈ supportato in modo assialmente girevole da due gruppi di cuscinetti volventi di supporto che sono collocati alle due estremità assiali dell’albero, uno all’interno della calotta anteriore, e l’altro a ridosso dell’estremità posteriore della cavità cilindrica dell’elettromandrino.

Pur funzionando egregiamente, questo tipo di elettromandrini ha una operatività limitata, perché la massima velocità di rotazione raggiungibile dall’elettromandrino à ̈ strettamente condizionata dalla struttura e dalle dimensioni complessive del mandrino portautensile che, a loro volta, sono strettamente correlate al tipo di utensile che lo stesso mandrino portautensile à ̈ destinato ad utilizzare.

Ovviamente, questo vincolo operativo ed il fatto che il mozzo portautensile à ̈ ricavato di pezzo direttamente sull’estremità dell’albero motore, spingono i costruttori di elettromandrini a dimensionare l’intero motore elettrico dell’elettromandrino in modo tale che le sue prestazioni massime siano sostanzialmente uguali a quelle permesse dal mandrino portautensile.

É evidente che questi limiti prestazionali creano grossi problemi quando una stessa macchina fresatrice a controllo numerico deve essere utilizzata per lavorazioni meccaniche che prevedono l’uso, in rapida successione e su di uno stesso semilavorato, di due diversi tipi di utensile che richiedono, rispettivamente, elevati valori di coppia motrice e basse velocità di rotazione (tipicamente gli utensili da sgrossatura richiedono velocità di rotazione inferiori a 20mila giri al minuto), oppure bassi valori di coppia motrice ed elevata velocità di rotazione (tipicamente gli utensili da finitura richiedono velocità di rotazione superiori a 20mila giri al minuto e solitamente inferiori a 50mila giri al minuto).

In questo caso, non essendo fisicamente realizzabili degli elettromandrini in grado di utilizzare entrambi i tipi di utensile, in concomitanza con il passaggio da un utensile ad alta velocità ad un utensile a bassa velocità o viceversa, à ̈ necessario sostituire in blocco l’intero elettromandrino montato sulla macchina fresatrice, con tutti i problemi che questo comporta in termini di tempi e costi di lavorazione.

Per ovviare almeno in parte a questo problema sono stati recentemente sviluppati degli elettromandrini scomponibili in cui la carcassa portante esterna ospita il solo motore elettrico ed à ̈ strutturata in modo tale da essere stabilmente ancorata alla macchina a controllo numerico. La carcassa esterna ed il motore elettrico in essa ospitato sono inoltre strutturati in modo tale da potersi accoppiare indifferentemente a due diversi e distinti mandrini portautensile, ciascuno dei quali à ̈ strutturato per potersi accoppiare al motore elettrico in modo rigido e stabile, ma facilmente rilasciabile, in modo tale da essere trascinato in rotazione dallo stesso motore con la giusta velocità di rotazione.

Pur riducendo drasticamente i tempi di cambio utensile delle macchine fresatrice a controllo numerico, i mandrini portautensile di tipo scomponibile hanno comportato un notevole incremento della lunghezza complessiva dell’elettromandrino e, cosa ancora più importante, hanno complicato notevolmente la struttura dell’elettromandrino. Ciascun mandrino portautensile scomponibile, infatti, deve essere dotato di un proprio organo di bloccaggio ad azionamento idraulico o pneumatico che, ovviamente, deve essere adeguatamente lubrificato e, cosa ancora più importante, deve essere comandabile dalla macchina a controllo numerico. Necessità che impongono di collocare nella zona di accoppiamento tra il motore elettrico ed il mandrino portautensile una nutrita serie di connettori idraulici e/o pneumatici necessari a collegare il mandrino portautensile alla carcassa esterna dell’elettromandrino che, a sua volta, à ̈ collegata al resto della macchina a controllo numerico.

Nonostante la drastica riduzione di peso rispetto agli elettromandrini monoblocco, anche i mandrini portautensile scomponibili hanno comunque un peso complessivo di molte decine di chili con tutti gli inconvenienti che questo comporta durante il cambio dei mandrini.

Scopo della presente invenzione à ̈ quindi quello di realizzare un elettromandrino che possa montare tutti i tipi di utensile senza gli inconvenienti sopra riportati, e che sia inoltre economico da realizzare.

In accordo con questi obietti, secondo la presente invenzione viene realizzato un elettromandrino come definito nella rivendicazione 1 e preferibilmente, ma non necessariamente, in una qualsiasi delle rivendicazioni da essa dipendenti.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista laterale parzialmente esplosa, e con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di un elettromandrino per macchine a controllo numerico realizzato secondo i dettami della presente invenzione;

- la figura 2 à ̈ una vista in sezione della parte anteriore dell’elettromandrino illustrato in figura 1 in una prima configurazione di funzionamento;

- la figura 3 à ̈ una vista in sezione della parte anteriore dell’elettromandrino illustrato in figura 1 in una seconda configurazione di funzionamento; mentre

- la figura 3 à ̈ una vista in sezione della parte anteriore dell’elettromandrino illustrato in figura 1 in una terza configurazione di funzionamento opzionale.

Con riferimento alle figure 1, 2 e 3, con il numero 1 à ̈ indicato nel suo complesso un elettromandrino per macchine a controllo numerico, che à ̈ dotato di un asse A longitudinale di riferimento ed à ̈ strutturato per poter selettivamente bloccare e portare in rotazione un generico utensile 100 mantenendolo localmente coassiale all’asse A dell’elettromandrino. L’elettromandrino 1 trova inoltre utilizzo particolarmente vantaggioso nelle macchine fresatrici a controllo numerico.

L’elettromandrino 1 à ̈ composto essenzialmente da una carcassa portante 2 esterna che à ̈ strutturata per essere fissabile in modo rigido al carrello o slitta portamandrino (non illustrata) di una qualsivoglia macchina fresatrice a controllo numerico o similare; da un motore elettrico 3, che à ̈ stabilmente alloggiato all’interno della carcassa portante 2, ed à ̈ dotato di un albero motore 4 che sporge/affiora con la sua estremità anteriore 4a all’esterno della carcassa portante 2 rimanendo localmente coassiale all’asse A dell’elettromandrino; e da almeno una testa porta-utensile 5 smontabile che à ̈ strutturata in modo tale da essere fissabile in modo rigido e stabile, ma facilmente rilasciabile, sulla estremità anteriore 4a dell’albero motore 4, ed à ̈ inoltre strutturata per poter accogliere e trattenere in modo rigido e stabile, ma facilmente rilasciabile, una fresa 100 o altro utensile per macchine a controllo numerico, mantenendo il suddetto utensile 100 localmente coassiale all’asse A dell’elettromandrino.

Più in dettaglio, con riferimento alle figure 2 e 3, l’albero motore 4 del motore elettrico 3 presenta, in corrispondenza della sua estremità anteriore 4a direttamente affacciata all’esterno della carcassa portante 2, una sede porta-codolo 6 di forma preferibilmente, ma non necessariamente, sostanzialmente troncoconica, che si estende verso l’interno dell’albero motore 4 rimanendo localmente coassiale all’asse A dell’elettromandrino; e la testa portautensile smontabile 5 à ̈ dotata posteriormente di un codolo 7 di bloccaggio di forma preferibilmente, ma non necessariamente sostanzialmente troncoconica, che à ̈ specificamente strutturato/dimensionato per potersi innestare e ingranare/bloccare stabilmente nella sede porta-codolo 6 dell’albero motore 4.

La parte anteriore della testa portautensile smontabile 5 à ̈ invece dotata di una sede porta-codolo 8 centrale di forma preferibilmente, ma non necessariamente, sostanzialmente troncoconica, che risulta essere localmente coassiale al codolo di bloccaggio 7 della testa portautensile 5 in modo tale da disporsi perfettamente coassiale all’asse A dell’elettromandrino quando la testa portautensile 5 à ̈ fissata/bloccata in modo rigido sull’estremità anteriore 4a dell’albero motore 4, ed à ̈ infine specificamente strutturata/dimensionata per poter accogliere e bloccare in modo rigido e stabile, ma facilmente rilasciabile, il codolo posteriore 101 di una generica fresa 100 o altro utensile per macchine a controllo numerico, mantenendo il medesimo utensile 100 coassiale all’asse A dell’elettromandrino.

Con riferimento alle figure 1, 2 e 3, nell’esempio illustrato, in particolare, la carcassa portante 2 à ̈ preferibilmente costituita da un corpo rigido oblungo 2 internamente cavo e preferibilmente, ma non necessariamente, con strutta monolitica, che à ̈ dotato internamente di una cavità 2a rettilinea oblunga di forma preferibilmente sostanzialmente cilindrica, che si estende coassiale all’asse A dell’elettromandrino e comunica/termina direttamente all’esterno della carcassa portante 2.

Il motore elettrico 3 à ̈ quindi collocato all’interno della carcassa portante 2 grosso modo sul fondo della cavità oblunga 2a, con l’albero motore 4 coassiale all’asse A dell’elettromandrino e con l’estremità anteriore 4a dell’albero motore 4 posizionata in corrispondenza dell’ingresso/imboccatura della cavità oblunga 2a; mentre la testa portautensile smontabile 5 à ̈ atta ad essere fissata/bloccata in modo rigido sull’estremità anteriore 4a dell’albero motore 4, in corrispondenza dell’ingresso/imboccatura della cavità oblunga 2a.

Con riferimento alla figura 1, il motore elettrico 3 à ̈ invece preferibilmente, ma non necessariamente, strutturato in modo tale da poter portare l’albero motore 4 in rotazione attorno all’asse A dell’elettromandrino con una velocità angolare regolabile/selezionabile a piacere in un intervallo che comprende le velocità di rotazione tipiche delle frese da sgrossatura o altri utensili per macchine a controllo numerico specificamente strutturati per operare con elevati valori di coppia motrice e con basse velocità di rotazione (le velocità di rotazione degli utensili da sgrossatura sono tipicamente comprese tra 0 e 20mila giri al minuto), e le velocità di rotazione tipiche delle frese da finitura o altri utensili per macchine a controllo numerico specificamente strutturati per operare con bassi valori di coppia motrice e con elevate velocità di rotazione (le velocità di rotazione degli utensili da finitura sono tipicamente comprese tra 20mila e 50mila giri al minuto).

Nell’esempio illustrato, in particolare, il motore elettrico 3 à ̈ preferibilmente strutturato in modo tale da portare l’albero motore 4 in rotazione attorno all’asse A dell’elettromandrino con una velocità angolare regolabile/ selezionabile a piacere in un intervallo preferibilmente, ma non necessariamente, compreso tra 0 e 50mila giri al minuto.

In altre parole, il motore elettrico 3 può essere dimensionato all’origine in modo tale che la sua massima velocità di rotazione coincida con il valore più elevato tra le velocità nominali di tutti gli utensili 100 utilizzabili dalla macchina fresatrice a controllo numerico o similare (per esempio 50mila giri al minuto), e che la sua coppia massima erogabile coincida con il valore più elevato tra le coppie massime supportabili da tutti gli utensili 100 utilizzabili dalla macchina fresatrice a controllo numerico o similare.

Più in dettaglio, nell’esempio illustrato il motore elettrico 3 à ̈ preferibilmente costituito da un motore elettrico trifase con rotore a magneti permanenti o similare, che comprende un gruppo statorico 9 di forma sostanzialmente tubolare cilindrica che à ̈ bloccato all’interno della cavità 2a della carcassa 2, in modo tale da essere coassiale all’asse A dell’elettromandrino e da circondare completamente una tratto/segmento dell’albero motore 4; ed un gruppo rotorico 10 di forma sostanzialmente tubolare cilindrica che à ̈ calettato in modo rigido sull’albero motore 4 all’interno della cavità centrale del gruppo statorico 9, in modo tale da essere perfettamente coassiale al, e completamente circondato dal gruppo statorico 8.

Con riferimento alle figure 1, 2 e 3, l’elettromandrino 1 comprende inoltre una bussola o boccola rotante 11 reggispinta esterna che à ̈ calzata in modo assialmente girevole sulla estremità anteriore 4a dell’albero motore 4, ossia in corrispondenza dell’ingresso/imboccatura della cavità oblunga 2a, tramite l’interposizione di un primo gruppo di cuscinetti anulari volventi 12, in modo tale da essere coassiale all’asse A dell’elettromandrino e da poter ruotare attorno all’asse A in modo indipendente dall’albero motore 4. La bussola o boccola rotante 11 à ̈ inoltre mantenuta coassiale all’asse A dell’elettromandrino da un secondo gruppo di cuscinetti anulari volventi 13 che sono interposti tra la bussola o boccola rotante 11 e la carcassa portante 2, ed hanno quindi un diametro nominale maggiore di quello dei cuscinetti anulari volventi 12 interposti tra la bussola o boccola rotante 11 e l’albero motore 4.

I cuscinetti anulari volventi 12 posti all’interno della bussola o boccola rotante 11 sono preferibilmente strutturati/dimensionati in modo tale da avere una velocità limite di utilizzo superiore alla velocità massima di rotazione dell’albero motore 4. Nell’esempio illustrato, in particolare, i cuscinetti anulari volventi interni 12 sono preferibilmente strutturati/dimensionati in modo tale da avere una velocità limite di utilizzo superiore a 50mila giri al minuto.

I cuscinetti anulari volventi 13 posti all’esterno della bussola o boccola rotante 11 sono invece preferibilmente strutturati/dimensionati in modo tale da avere una velocità limite di utilizzo inferiore alla velocità limite di utilizzo dei cuscinetti anulari volventi interni 12 ed eventualmente anche inferiore alla velocità massima di rotazione dell’albero motore 4. Nell’esempio illustrato, in particolare, i cuscinetti anulari volventi esterni 13 sono preferibilmente strutturati/dimensionati in modo tale da avere una velocità limite di utilizzo inferiore alla metà della velocità massima di rotazione dell’albero motore 4, ovvero una velocità limite di utilizzo preferibilmente inferiore a 20-25mila giri al minuto.

In conseguenza di questo fatto, i cuscinetti anulari volventi interni 12 hanno un diametro nominale preferibilmente inferiore a 80 millimetri. Invece i cuscinetti anulari volventi esterni 13 hanno un diametro nominale preferibilmente superiore a 80 millimetri.

Nell’esempio illustrato, in particolare, i cuscinetti anulari volventi interni 12 hanno un diametro nominale preferibilmente uguale a 50 millimetri, e comunque preferibilmente, ma non necessariamente, inferiore a 60 millimetri. I cuscinetti anulari volventi esterni 13 hanno invece un diametro nominale preferibilmente uguale a 100 millimetri, e comunque preferibilmente, ma non necessariamente, superiore a 90 millimetri.

Avendo un diametro relativamente ridotto, i cuscinetti anulari volventi 12 possono essere quindi dimensionati per sopportare sollecitazioni meccaniche radiali di valore ridotto, e velocità di rotazione di valore particolarmente elevato ed ovviamente superiore alla velocità massima di rotazione dell’albero motore 4.

Avendo un diametro relativamente elevato, i cuscinetti anulari volventi 13 possono invece essere dimensionati per sopportare sollecitazioni meccaniche radiali di valore particolarmente elevato e comunque superiore al valore massimo delle sollecitazioni meccaniche radiali tollerate/ trasmesse dalla testa portautensile 5, e velocità di rotazione di valore ridotto e preferibilmente, ma non necessariamente, inferiore alla velocità massima di rotazione dell’albero motore 4.

Con particolare riferimento alle figure 2 e 3, la testa portautensile smontabile 5 à ̈ inoltre dotata di una corona circolare perimetrale 14 che à ̈ disposta coassiale al codolo bloccaggio 7 della medesima testa portautensile 5, in modo tale da disporsi coassiale all’asse A dell’elettromandrino quando la testa portautensile 5 à ̈ fissata/bloccata in modo rigido sull’estremità anteriore 4a dell’albero motore 4, ed à ̈ inoltre dimensionata/strutturata in modo tale da poter ingranare o comunque potersi bloccare stabilmente in battuta, a scelta ed alternativamente, sul bordo circolare dell’estremità anteriore 4a dell’albero motore 4, oppure sul bordo circolare della estremità assiale della bussola o boccola rotante 11 che sporge/si affaccia all’esterno della carcassa portante 2.

Più in dettaglio, con riferimento alla figura 2, quando la sede porta-codolo 8 presente sulla parte anterio re della testa portautensile 5 à ̈ strutturata/dimensionata per poter accogliere il codolo posteriore 101 di una fresa 100 da sgrossatura o altro utensile per macchine a controllo numerico specificamente strutturato per operare con elevati valori di coppia motrice e con basse velocità di rotazione (per esempio velocità di rotazione di valore preferibilmente, ma non necessariamente, inferiore a 20mila giri al minuto), la corona circolare 14 della testa portautensile 5 à ̈ dimensionata in modo tale da ingranare o comunque portarsi stabilmente in battuta/appoggio sul bordo circolare della bussola o boccola rotante 11. In questo modo, la testa portautensile 5 à ̈ in grado di trasferire/ scaricare direttamente sulla bussola o boccola rotante 11, e quindi direttamente sulla carcassa portante 2 tramite i cuscinetti anulari volventi 13, le sollecitazioni radiali di elevata intensità che si scaricano sulla testa portautensile 5 durante la sgrossatura del manufatto.

Invece, con riferimento alla figura 3, quando la sede porta-codolo 8 presente sulla parte anteriore della testa portautensile 5 à ̈ strutturata/dimensionata per poter accogliere il codolo posteriore 101 di una fresa 100 da finitura o altro utensile per macchine a controllo numerico specificamente strutturato per operare con bassi valori di coppia motrice e con elevate velocità di rotazione (per esempio velocità di rotazione di valore preferibilmente, ma non necessariamente, superiori a 20mila giri al minuto), la corona circolare 14 della testa portautensile 5 à ̈ dimensionata in modo tale da ingranare o comunque portarsi stabilmente in battuta/appoggio sul bordo circolare della estremità anteriore 4a dell’albero motore 4. In questo modo, la testa porta-utensile 5 à ̈ in grado di trasferire/ scaricare sull’albero motore 4, le sollecitazioni radiali di bassa intensità che si generano durante la finitura del manufatto.

In altre parole, con riferimento alle figure 1, 2 e 3,l’elettromandrino 1 à ̈ preferibilmente dotato di due distinte teste portautensile smontabili 5 e 5’, ciascuna delle quali à ̈ dotata posteriormente di un codolo 7 di bloccaggio strutturato per essere innestato/bloccato in modo rigido all’interno della sede porta-codolo 6 sull’estremità anteriore 4a dell’albero motore 4.

La prima testa portautensile smontabile 5 (vedi figura 2) ha la sede porta-codolo 8 anteriore strutturata/dimensionata per poter accogliere il codolo posteriore 101 di una fresa 100 da sgrossatura o altro utensile per macchine a controllo numerico specificamente strutturato per operare con elevati valori di coppia motrice e con basse velocità di rotazione, e la corona circolare 14 dimensionata in modo tale da ingranare o comunque portarsi stabilmente in battuta/appoggio sul bordo circolare della bussola o boccola rotante 11.

La seconda testa porta utensile 5’ (vedi figura 3) ha invece una sede porta-codolo 8 strutturata/dimensionata per poter accogliere il codolo posteriore 101 di una fresa 100 da finitura o altro utensile per macchine a controllo numerico specificamente strutturato per operare con bassi valori di coppia motrice e con elevate velocità di rotazione, e la corona circolare 14 della testa portautensile 5 à ̈ dimensionata in modo tale da ingranare o comunque portarsi stabilmente in battuta/appoggio sul bordo circolare della estremità anteriore 4a dell’albero motore 4.

Nell’esempio illustrato, in particolare, entrambe le teste portautensile 5 e 5’ sono preferibilmente, ma non necessariamente, costituite da un mozzo 15 di forma approssimativamente ogivale e preferibilmente con struttura monolitica, che ha una appendice posteriore 7 sagomata in modo tale da formare un codolo specificamente dimensionato per potersi innestare nella sede porta-codolo 6 dell’albero motore 4, ed à ̈ dotato anteriormente della sede porta-codolo 8 specificamente strutturata/dimensionata per poter accogliere il codolo posteriore 101 dell’utensile 100. I

Il mozzo ogivale 15 à ̈ inoltre dotato posteriormente di una corona o spallamento circolare perimetrale 14 che sporge a sbalzo rimanendo localmente coassiale all’appendice posteriore 7 a forma di codolo, ed à ̈ dimensionato in modo tale da poter ingranare o comunque portarsi stabilmente in battuta, a scelta ed alternativamente, sul bordo circolare della estremità anteriore 4a dell’albero motore 4, oppure sul bordo circolare della estremità assiale della bussola o boccola rotante 11 che sporge/si affaccia all’esterno della carcassa 2.

L’appendice posteriore 7 a forma di codolo, lo spallamento circolare perimetrale 14 e la sede porta-codolo 8 sono ovviamente allineate lungo l’asse L di simmetria del mozzo 15, in modo tale da disporsi perfettamente coassiali all’asse A dell’elettromandrino quando il mozzo 15 viene bloccato sull’albero motore 4.

Il mozzo ogivale 15 à ̈ infine preferibilmente dotato di un foro centrale passante 15a che à ̈ atto a collegare il fondo della sede porta-codolo 8 con l’estremità assiale dell’appendice posteriore 7 a forma di codolo, e si estende coassiale all’asse di simmetria L del mozzo in modo tale da disporsi perfettamente coassiale all’asse A dell’elettromandrino quando il mozzo 15 viene bloccato sull’albero motore 4..

Con riferimento alla figura 1, l’elettromandrino 1 à ̈ infine provvisto di un gruppo di bloccaggio e sbloccaggio della testa 16 e di un gruppo di bloccaggio e sbloccaggio dell’utensile 17, entrambi preferibilmente, ma non necessariamente, ad azionamento idraulico o pneumatico.

Il gruppo di bloccaggio e sbloccaggio della testa 16 à ̈ strutturato in modo tale da poter selettivamente agganciare e bloccare/trattenere in modo rigido e stabile, ma facilmente rilasciabile, il codolo bloccaggio 7 della testa portautensile 5 all’interno della sede porta-codolo 6 sulla estremità anteriore 4a dell’albero motore 4, così da consentire all’albero motore 4 di trascinare la testa portautensile 5 in rotazione attorno all’asse A dell’elettromandrino.

Il gruppo di bloccaggio e sbloccaggio dell’utensile 17 à ̈ invece strutturato in modo tale da poter selettivamente agganciare e bloccare/trattenere in modo rigido e stabile, ma facilmente rilasciabile, il codolo posteriore 101 della fresa 100 o altro utensile per macchine a controllo numerico, all’interno della sede porta-codolo 6 presente sulla testa portautensile 5, così da consentire alla testa portautensile 5 di trascinare l’utensile 100 in rotazione attorno all’asse A dell’elettromandrino.

Con riferimento alle figure 1, 2 e 3, nell’esempio illustrato, in particolare, il gruppo di bloccaggio e sbloccaggio della testa 16 preferibilmente comprende: un’asta di comando 18 che si estende in modo passante ed assialmente scorrevole attraverso l’intero albero motore 4 rimanendo coassiale all’asse A dell’elettromandrino, in modo tale da sporgere a sbalzo all’interno della sede porta-codolo 6 presente sull’estremità anteriore 4a dell’albero motore 4; ed una testa 19 di aggancio ad espansione che à ̈ calzata scorrevole sull’estremità della asta di comando 18 che sporge all’interno della sede portacodolo 6 dell’albero motore 4, ed à ̈ strutturata in modo tale da potersi aprire ad ombrello all’interno di una cavità appositamente ricavata al centro nel codolo di bloccaggio 7 posteriore della testa portautensile 5, 5’, sotto la spinta dell’asta di comando 18.

Più in dettaglio, l’asta di comando 18 à ̈ mobile assialmente all’interno dell’albero motore 4 tra una posizione ritratta, in cui l’asta 18 colloca la testa di aggancio 19 a ridosso del fondo della sede porta-codolo 6, e contemporaneamente costringe la testa di aggancio 19 ad aprirsi ad ombrello; ed una posizione estratta, in cui l’asta di comando 18 allontana la testa di aggancio 19 dal fondo della sede porta-codolo 6, permettendo alla testa di aggancio 19 di chiudersi ad ombrello.

Il gruppo di bloccaggio e sbloccaggio della testa 16 comprende infine un organo elastico 20 che à ̈ interposto tra l’asta di comando 18 e la carcassa portante 2 ed à ̈ strutturato in modo tale da esercitare sull’asta 18 una spinta assiale che tende a mantenere continuativamente l’asta di comando 18 nella posizione ritratta; ed un organo spintore 21 che, a comando, à ̈ in grado di spingere l’asta di comando 18 dalla posizione ritratta alla posizione estratta vincendo la forza elastica dell’organo elastico 20, in modo tale da allontanare la testa di aggancio 19 dal fondo della sede porta-codolo 6, e permettere contemporaneamente alla testa di aggancio 19 di chiudersi ad ombrello liberando il codolo di bloccaggio 7 della testa portautensile 5 che à ̈ al momento bloccata sull’estremità anteriore 4a dell’albero motore 4.

Nell’esempio illustrato, in particolare, l’organo elastico 20 à ̈ preferibilmente costituito da un pila di molle a tazza 20 o similari che sono calzate sull’asta di comando 18, o direttamente sull’albero motore 4, à ̈ sono interposte tra l’asta di comando 18 e la carcassa portante 2 in modo tale da esercitare sull’asta 18 una spinta assiale che tende a mantenere continuativamente l’asta di comando 18 nella posizione ritratta. L’organo spintore 21 à ̈ invece preferibilmente costituito da un pistone idraulico o pneumatico 21 a singolo o doppio effetto che à ̈ alloggiato all’interno della carcassa 2 allineato all’albero motore 4 del motore elettrico 3, ovviamente dalla parte opposta rispetto all’estremità anteriore 4a dello stesso albero motore 4, ed à ̈ meccanicamente accoppiato all’asta di comando 18 così da poterla spostare assialmente all’interno dell’albero motore 4.

Con riferimento alle figure 1, 2 e 3, similmente al gruppo di bloccaggio e sbloccaggio della testa 16, anche il gruppo di bloccaggio e sbloccaggio dell’utensile 17 nel esempio illustrato preferibilmente comprende: un’asta di comando 22 che si estende in modo passante ed assialmente scorrevole attraverso l’intera asta di comando 18 rimanendo coassiale all’asse A dell’elettromandrino, in modo tale da sporgere a sbalzo dalla sede porta-codolo 6 sull’estremità anteriore 4a dell’albero motore 4, impegnare in modo passante ed assialmente scorrevole la testa portautensile 5, 5’ al momento bloccata sull’estremità anteriore 4a dell’albero motore 4, ed infine sporgere all’interno della sede porta-codolo 8 presente sulla parte anteriore della testa portautensile 5, 5’; ed una testa 23 di aggancio ad espansione che à ̈ calzata scorrevole sull’estremità della asta di comando 22 che sporge all’interno della sede portacodolo 8 della testa portautensile 5, 5’, ed à ̈ strutturata in modo tale da potersi aprire ad ombrello all’interno di una cavità appositamente ricavata al centro nel codolo 101 dell’utensile 100, sotto la spinta dell’asta di comando 22.

Anche in questo caso, quindi, l’asta di comando 22 à ̈ mobile assialmente all’interno dell’asta di comando 18 tra una posizione ritratta, in cui l’asta 22 colloca la testa di aggancio 23 a ridosso del fondo della sede porta-codolo 8, e contemporaneamente costringe la testa di aggancio 23 ad aprirsi ad ombrello; ed una posizione estratta, in cui l’asta di comando 22 allontana la testa di aggancio 23 dal fondo della sede porta-codolo 8, permettendo alla testa di aggancio 23 di chiudersi ad ombrello.

Il gruppo di bloccaggio e sbloccaggio dell’utensile 17 comprende infine un organo elastico (non illustrato) che à ̈ interposto tra l’asta di comando 22 e la carcassa portante 2 ed à ̈ strutturato in modo tale da esercitare sull’asta 22 una spinta assiale che tende a mantenere continuativamente l’asta di comando 22 nella posizione ritratta; ed un organo spintore 24 che, a comando, à ̈ in grado di spingere l’asta di comando 22 dalla posizione ritratta alla posizione estratta vincendo la forza elastica del relativo organo elastico, in modo tale da allontanare la testa di aggancio 23 dal fondo della sede porta-codolo 8, e permettere contemporaneamente alla testa di aggancio 23 di chiudersi ad ombrello liberando il codolo 101 dell’utensile 100, che à ̈ al momento bloccato sulla testa portautensile 5, 5’ solidale all’albero motore 4.

Nell’esempio illustrato, in particolare, l’organo elastico (non illustrato) del gruppo di bloccaggio e sbloccaggio dell’utensile 17 à ̈ preferibilmente costituito da un pila di molle a tazza (non illustrate) o similari che sono calzate sull’asta di comando 22, o direttamente sull’asta di comando 18, à ̈ sono interposte tra l’asta di comando 22 e la carcassa portante 2 in modo tale da esercitare sull’asta 22 una spinta assiale che tende a mantenere continuativamente l’asta di comando 22 nella posizione ritratta. L’organo spintore 24 à ̈ invece preferibilmente costituito da un pistone idraulico o pneumatico 24 a singolo o doppio effetto che à ̈ alloggiato all’interno della carcassa 2 allineato all’albero motore 4 del motore elettrico 3, ovviamente dalla parte opposta rispetto all’estremità anteriore 4a dello stesso albero motore 4, ed à ̈ meccanicamente accoppiato all’asta di comando 22 così da poterla spostare assialmente all’interno dell’asta di comando 18 a sua volta inserita in modo scorrevole all’interno dell’albero motore 4.

Con riferimento alla figura 4, opzionalmente l’elettromandrino 1 può comprendere infine anche una terza testa portautensile smontabile 5†la quale à ̈ dotata di un codolo di bloccaggio 7 posteriore specificamente strutturato/ dimensionato per potersi innestare/ingranare stabilmente nella sede porta-codolo 6 dell’albero motore 4, e di una corona circolare 14 specificamente dimensionata in modo tale da ingranare o comunque portarsi stabilmente in battuta/appoggio sul bordo circolare della carcassa portante 2 che delimita l’ingresso/imboccatura della cavità oblunga 2a, così da bloccare in modo rigido la testa portautensile 5†direttamente sulla carcassa portante 2. Ossia in modo tale da impedire qualsiasi rotazione della testa portautensile 5†attorno all’asse A dell’elettromandrino. Il funzionamento dell’elettromandrino 1 à ̈ facilmente desumibile da quanto sopra descritto, e non necessità di ulteriori spiegazioni.

I vantaggi derivanti dalla particolare struttura dell’elettromandrino 1 sono notevoli e numerosi.

Il passaggio dalla configurazione per utensili a bassa velocità alla configurazione per utensili ad alta velocità richiede la semplice sostituzione della testa portautensile smontabile 5, 5’, 5†. Operazione che risulta essere estremamente semplice e rapida visto che la testa portautensile 5, 5’, 5†, o meglio il mozzo ogivale 15, ha peso ed ingombri sensibilmente inferiori a quelli dei normali mandrini portautensile di tipo scomponibile.

Il motore elettrico 3, la bussola o boccola rotante 11, il gruppo di bloccaggio e sbloccaggio della testa 16 ed il gruppo di bloccaggio e sbloccaggio dell’utensile 17, infatti, rimangono sempre solidali alla carcassa portante 2 che à ̈ ancorata/supportata dalla slitta o carrello portamandrino della macchina fresatrice a controllo numerico o similare.

La struttura della testa portautensile smontabile 5, 5’, 5†à ̈ inoltre estremamente semplice ed economica da realizzare, con tutti i vantaggi che questo comporta.

Inoltre la particolare struttura dell’elettromandrino 1 consente di utilizzare come motore elettrico 3 i più recenti motori elettrici “torque†a controllo elettronico, con velocità angolare variabile a piacere tra 0 e 50.000 giri al minuto.

Ultimo, ma non meno importante, l’elettromandrino 1 si presta ad essere montato anche nelle macchine a controllo numerico già in commercio: basta infatti realizzare la carcassa 2 del motore elettrico in modo tale da ricalcare la carcassa degli elettromandrini tradizionali.

Risulta infine chiaro che all’elettromandrino 1 sopra descritto possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione.

Per esempio, in una diversa forma di realizzazione, anziché essere formati da pile di molle a tazza, l’organo elastico 20 del gruppo di bloccaggio e sbloccaggio della testa 16 e/o l’organo elastico del gruppo di bloccaggio e sbloccaggio dell’utensile 17 possono essere costituiti da molle a gas, da manicotti in materiale elastomerico o da altri tipi di dispositivi elastici.

Claims (16)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Elettromandrino (1) per macchine a controllo numerico strutturato per bloccare e portare in rotazione un utensile (100) attorno ad un asse di riferimento (A) prestabilito e localmente coincidente con l’asse longitudinale dell’utensile (2); l’elettromandrino (1) comprendendo una carcassa portante esterna (2) che à ̈ strutturata per essere fissabile in modo rigido ad una generica macchina a controllo numerico, ed un motore elettrico (3) che à ̈ alloggiato all’interno della carcassa portante (2) ed à ̈ dotato di un albero motore (4) che sporge/affiora con la sua estremità anteriore (4a) all’esterno della carcassa portante (2) rimanendo localmente coassiale all’asse di riferimento (A) dell’elettromandrino; l’elettromandrino (1) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre: - una bussola o boccola rotante reggispinta (11) che à ̈ calzata in modo assialmente girevole sulla estremità anteriore (4a) dell’albero motore (4) tramite l’interposizione di un primo gruppo di cuscinetti anulari volventi (12), ed à ̈ mantenuta coassiale all’asse di riferimento (A) dell’elettromandrino da un secondo gruppo di cuscinetti anulari volventi (13) che sono interposti tra la bussola o boccola rotante (11) e la carcassa portante (2); ed - almeno una testa portautensile smontabile (5, 5’) che à ̈ strutturata in modo tale da essere fissabile in modo rigido e stabile, ma facilmente rilasciabile, sulla estremità anteriore (4a) dell’albero motore (4), à ̈ strutturata in modo tale da poter accogliere e trattenere in modo rigido e stabile, ma facilmente rilasciabile, il codolo (101) di un generico utensile (100) per macchine a controllo numerico, ed à ̈ infine dotata di una corona perimetrale (14) che à ̈ dimensionata/strutturata per portarsi stabilmente in battuta, a scelta ed alternativamente, sulla estremità anteriore (4a) dell’albero motore (4) oppure sulla bussola o boccola rotante reggispinta (11).
2. 2. Elettromandrino secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’estremità anteriore (4a) dell’albero motore (4) à ̈ dotata di una prima sede portacodolo (6) localmente coassiale all’asse di riferimento (A) dell’elettromandrino; e che la testa portautensile smontabile (5, 5’) à ̈ dotata posteriormente di un codolo di bloccaggio (7) che à ̈ specificamente strutturato/dimensionato per potersi innestare e bloccare nella sede portacodolo (6) dell’albero motore (4).
3. 3. Elettromandrino secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la parte anteriore della testa portautensile smontabile (5, 5’) à ̈ dotata di una seconda sede porta-codolo (8), che risulta essere coassiale al codolo di bloccaggio (7) della medesima testa portautensile smontabile (5, 5’) ed à ̈ strutturata/dimensionata per poter accogliere e bloccare in modo rigido e stabile, ma facilmente rilasciabile, il codolo (101) di detto utensile (100) per macchine a controllo numerico.
4. 4. Elettromandrino secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di comprendere una prima testa portautensile smontabile (5) che à ̈ dotata posteriormente di un codolo di bloccaggio (7) strutturato/ dimensionato per potersi innestare e bloccare nella sede porta-codolo (6) dell’albero motore (4), che ha una sede porta-codolo (8) anteriore strutturata/dimensionata per poter accogliere il codolo (101) di un utensile (100) per macchine a controllo numerico specificamente strutturato per operare con elevati valori di coppia motrice e con basse velocità di rotazione, e che ha infine una corona perimetrale (14) dimensionata in modo tale da ingranare o portarsi stabilmente in battuta/ appoggio sulla bussola o boccola rotante reggispinta (11).
5. 5. Elettromandrino secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto di comprendere una seconda testa portautensile smontabile (5’) che à ̈ dotata posteriormente di un codolo di bloccaggio (7) strutturato/dimensionato per potersi innestare e bloccare nella sede porta-codolo (6) dell’albero motore (4), che ha una sede porta-codolo (8) anteriore strutturata/dimensionata per poter accogliere il codolo (101) di un utensile (100) per macchine a controllo numerico specificamente strutturato per operare con bassi valori di coppia motrice e con elevate velocità di rotazione, e che ha infine una corona perimetrale (14) dimensionata in modo tale da ingranare o portarsi stabilmente in battuta/appoggio sulla estremità anteriore (4a) dell’albero motore (4).
6. 6. Elettromandrino secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la testa portautensile smontabile (5, 5’) à ̈ costituita da un mozzo (15) di forma approssimativamente ogivale, che ha una appendice posteriore (7) sagomata in modo tale da formare un codolo specificamente dimensionato per potersi innestare nella sede porta-codolo (6) dell’albero motore (4), ed à ̈ dotato anteriormente della sede porta-codolo (8) specificamente strutturata/dimensionata per poter accogliere il codolo posteriore (101) dell’utensile (100) per macchine a controllo numerico; detto mozzo (15) essendo inoltre dotato di una corona o spallamento circolare perimetrale (14) che sporge a sbalzo rimanendo localmente coassiale all’appendice posteriore (7) a forma di codolo, ed à ̈ dimensionato in modo tale da poter ingranare o portarsi stabilmente in battuta, a scelta ed alternativamente, sulla estremità anteriore (4a) dell’albero motore (4), oppure sulla bussola o boccola rotante reggispinta (11).
7. 7. Elettromandrino secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto mozzo (15) di forma approssimativamente ogivale à ̈ dotato di un foro centrale passante (15a) che à ̈ atto a collegare il fondo della sede porta-codolo (8) del mozzo con l’estremità dell’appendice posteriore (7) a forma di codolo dello stesso mozzo, e si estende coassiale all’asse di simmetria del mozzo (L) in modo tale da disporsi coassiale all’asse di riferimento (A) dell’elettromandrino quando il mozzo (15) viene bloccato sull’albero motore (4).
8. 8. Elettromandrino secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che detto mozzo (15) di forma approssimativamente ogivale ha una struttura monolitica.
9. 9. Elettromandrino secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere anche un gruppo di bloccaggio e sbloccaggio della testa (16) il quale à ̈ strutturato in modo tale da poter selettivamente agganciare e bloccare/trattenere in modo rigido e stabile, ma facilmente rilasciabile, la testa portautensile smontabile (5, 5’) sulla estremità anteriore (4a) dell’albero motore (4), così da consentire all’albero motore (4) di trascinare la testa portautensile (5) in rotazione attorno all’asse di riferimento (A) dell’elettromandrino.
10. 10. Elettromandrino secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere anche un gruppo di bloccaggio e sbloccaggio dell’utensile (17) il quale à ̈ strutturato in modo tale da poter selettivamente agganciare e bloccare/trattenere in modo rigido e stabile, ma facilmente rilasciabile, il codolo (101) dell’ utensile (100) per macchine a controllo numerico, così da consentire alla testa portautensile smontabile (5, 5’) di trascinare l’utensile (100) in rotazione attorno all’asse di riferimento (A) dell’elettromandrino.
11. 11. Elettromandrino secondo la rivendicazione 9 o 10, caratterizzato dal fatto che il gruppo di bloccaggio e sbloccaggio della testa (16) comprende: una prima asta di comando (18) che si estende in modo passante ed assialmente scorrevole attraverso l’albero motore (4) rimanendo coassiale all’asse di riferimento (A) dell’elettromandrino, in modo tale da sporgere a sbalzo all’interno della sede porta-codolo (6) presente sull’estremità anteriore (4a) dell’albero motore (4); ed una prima testa (19) di aggancio ad espansione che à ̈ calzata scorrevole sull’estremità della prima asta di comando (18) che sporge all’interno della sede porta-codolo (6) dell’albero motore (4), ed à ̈ strutturata in modo tale da potersi aprire ad ombrello all’interno di una cavità appositamente ricavata al centro del codolo di bloccaggio (7) posteriore della testa portautensile (5, 5’), sotto la spinta della stessa prima asta di comando (18).
12. 12. Elettromandrino secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che il gruppo di bloccaggio e sbloccaggio dell’utensile (17) comprende: una seconda asta di comando (22) che si estende in modo passante ed assialmente scorrevole attraverso la prima asta di comando (18) rimanendo coassiale all’asse di riferimento (A) dell’elettromandrino, in modo tale da sporgere a sbalzo dalla sede porta-codolo (6) sull’estremità anteriore (4a) dell’albero motore (4), impegnare in modo passante ed assialmente scorrevole la testa portautensile scomponibile (5, 5’) al momento bloccata sull’estremità anteriore (4a) dell’albero motore (4), ed infine sporgere all’interno della sede porta-codolo (8) presente sulla parte anteriore della testa portautensile (5, 5’); ed una seconda testa (23) di aggancio ad espansione che à ̈ calzata scorrevole sull’estremità della seconda asta di comando (22) che sporge all’interno della sede porta-codolo (8) sulla testa portautensile smontabile (5, 5’), ed à ̈ strutturata in modo tale da potersi aprire ad ombrello all’interno di una cavità appositamente ricavata al centro nel codolo (101) dell’utensile (100) per macchine a controllo numerico, sotto la spinta della stessa seconda asta di comando (22).
13. 13. Elettromandrino secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il primo gruppo di cuscinetti anulari volventi (12) à ̈ strutturato/ dimensionato in modo tale da avere una velocità limite di utilizzo superiore alla velocità massima di rotazione dell’albero motore (4).
14. 14. Elettromandrino secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il secondo gruppo di cuscinetti anulari volventi (13) à ̈ strutturato/ dimensionato in modo tale da avere una velocità limite di utilizzo inferiore alla velocità massima di rotazione dell’albero motore (4).
15. 15. Elettromandrino secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il motore elettrico (3) à ̈ strutturato in modo tale da poter portare l’albero motore (4) in rotazione attorno all’asse di riferimento (A) dell’elettromandrino con una velocità angolare regolabile/selezionabile a piacere in un intervallo che comprende le velocità di rotazione tipiche delle frese da sgrossatura o altri utensili per macchine a controllo numerico specificamente strutturati per operare con elevati valori di coppia motrice e con basse velocità di rotazione, e le velocità di rotazione tipiche delle frese da finitura o altri utensili per macchine a controllo numerico specificamente strutturati per operare con bassi valori di coppia motrice e con elevate velocità di rotazione.
16. 16. Elettromandrino secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il motore elettrico (3) à ̈ strutturato in modo tale da poter portare l’albero motore (4) in rotazione attorno all’asse di riferimento (A) dell’elettromandrino con una velocità angolare regolabile/selezionabile a piacere in un intervallo compreso tra 0 e 50mila giri al minuto.