ITUB20152649A1 - Pistone elettrico - Google Patents

Description

"PISTONE ELETTRICO"

Il presente trovato è relativo a un pistone elettrico.

In particolare si riferisce a un pistone elettrico da utilizzarsi come alternativa a cilindri oleodinamici già comunemente utilizzati in vari ambiti industriali, ad esempio in presse per stampaggio.

Come noto i cilindri oleodinamici, pur essendo meccanicamente piuttosto semplici, necessitano di impianti di pompaggio e distribuzione dell' olio in pressione indispensabili per un corretto funzionamento.

Anche se i noti cilindri oleodinamici sono chiamati a esercitare la propria forza massima di progetto per un tempo molto limitato, 1'impianto idraulico che li comanda deve essere dimensionato in modo da poter fornire il volume di fluido necessario al loro funzionamento in ogni momento.

Ad esempio, un impianto idraulico studiato per il comando di un cilindrico idraulico da 30 ton, che lavora a 200 bar, con una sezione di 150cm<2>e una corsa di 80 mm, necessita di un motore da 15 kW sempre attivo.

Ovviamente un impianto come quello sopra descritto, oltre ad essere complesso dal punto di vista impiantistico e decisamente costoso, presenta un onere di manutenzione non trascurabile e notevole ingombro.

Nasce pertanto 1'esigenza di diminuire i consumi elettrici per l'azionamento dei noti cilindri, oltre a diminuire i costi complessivi rispetto agli impianti attualmente noti.

Inoltre è auspicabile ottenere una semplificazione degli impianti esistenti diminuendone 1'ingombro e gli oneri di manutenzione .

Questo ed altri scopi sono raggiunti da un pistone elettrico realizzato conformemente agli insegnamenti tecnici delle annesse rivendicazioni .

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'innovazione risulteranno evidenti dalla descrizione di una forma preferita, ma non esclusiva, di relalizzazione del dispositivo, illustrata a titolo esemplificativo e quindi non limitativo nei disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una sezione assiale semplificata, presa lungo la traccia I-I di figura 3, di un pistone elettrico secondo la presente invenzione;

la figura 2 è una sezione presa lungo la linea II-II di figura

la figura 3 è una sezione presa lungo la linea III-III di figura

la figura 4 è una sezione presa lungo la linea IV-IV di figura

la figura 5 mostra una variante del pistone elettrico di figura 1, in una sezione presa lungo la linea V-V di figura 6; e

la figura 6 è una vista in sezione presa lungo la linea VI-VI di figura 5.

Con riferimento alle figure citate viene mostrato un pistone (o cilindro) elettrico indicato complessivamente con il numero di riferimento 1.

Un pistone 1 come quello che verrà descritto è particolarmente adatto all'uso in presse per stampaggio, presse convenzionali, o in altri dispositivi comunemente noti quali ad esempio sollevatori idraulici, autogru, escavatori, rulli compressione manto stradale, macchine agricole, sollevatori ponti, livellatori idraulici per piattaforme, ecc. .

Esso comprende un motore 2 comandato da un azionamento 3. Il motore 2 può essere del tipo elettrico, ad esempio asincrono con un azionamento 3 tramite inverter, oppure di tipo passo-passo con un azionamento 3 dedicato.

Il motore 2 è accoppiato ad un riduttore 4 a vite senza fine. In particolare un albero del motore può essere torsionalmente solidale all'albero veloce del riduttore 4 di velocità. L'albero veloce del riduttore, tramite una demoltiplicazione ad ingranaggi, trasferisce il moto ad una vite senza fine ingranata con una corona dentata che può essere cava per l'accoppiamento torsionale (ad esempio tramite una chiavetta) ad un albero 6 del pistone 1.

L'albero 6 del pistone è sorretto da un telaio 7 che può essere fissato tramite viti 8 al riduttore 4.

Il telaio presenta una flangia 7A fissata (anche in questo caso tramite viti 9, ad una camicia 7B. Esso può tuttavia presentare qualsiasi altra configurazione opportuna e può essere formato anche da più parti.

Il telaio sorregge rotabilmente l'albero 6 ad esempio tramite un primo cuscinetto reggispinta 10, ad esempio del tipo a rulli inclinati .

Nell'esempio il primo cuscinetto 10 è montato in battuta contro una porzione 13 di raggio maggiore dell'albero e una sede 11 ricavata nella flangia 7A. L'albero 6 è inoltre vincolato alla flangia da un elemento di chiusura 12 fissato opportunamente a quest' ultima (ad esempio con viti 15). Fra la porzione 13 di raggio maggiore dell'albero e l'elemento di chiusura 12 è interposta una ralla di compressione 14. In tale posizione è possibile prevedere, in alternativa, un secondo cuscinetto che può anche essere del tipo reggispinta a rulli simile al primo, ma montato in direzione opposta. Ε' anche possibile prevedere un cuscinetto radiale.

Il telaio 7, e specificamente la camicia 7B, guidano tramite opportuni mezzi di guida 16 uno stelo 18 disposto coassialmente all' albero.

I mezzi di guida 16 possono prevedere una chiave anti-rotazione 16A fissata alla camicia scorrevole in una scanalatura 16B ricavata sullo stelo 18.

Fra il telaio e lo stelo 18 sono poi previste delle boccole di scorrimento 21.

Secondo la presente invenzione l'albero 6 e lo stelo 18 sono reciprocamente vincolati tramite una vite 19 a ricircolo di sfere.

Nell'esempio l'albero 6 prevede una scanalatura a vite 6A ad impronta semisferica mentre lo stelo 18 è accoppiato a una madrevite 22 presentante una scanalatura corrispondente a quella dell'albero 6. La madrevite è fissata allo stelo all'interno di una cavità di quest'ultimo tramite viti 23. Fra la vite 6A e la madrevite 22 sono presenti una pluralità di sfere 24 ricircolate esternamente tramite un canale di recircolo 25,

Lo stelo 18 in questa configurazione, presenta una cavità 18A atta ad accogliere almeno parzialmente l'albero 6.

A conclusione della descrizione si evidenzia che alla testa 6B dello stelo sono fissate una cella di carico 26 e la parte mobile 27A di una riga ottica 27 fissata al telaio 7. Alternativamente la riga ottica 27 e la cella di carico 26 possono essere posizionate anche in altre posizioni opportune del pistone 1. Inoltre è possibile prevedere un sensore di prossimità 28, per la lettura di una rotazione dell'albero 6.

La figura 5 mostra una variante del pistone di figura 1. Nella descrizione che segue, per indicare parti funzionalmente simili verranno utilizzati gli stessi riferimenti numerici già impiegati in precedenza. Tali parti non verranno più descritte.

Come si vede da tale figura, 1'albero 6 è ricavato in più pezzi. Esso è torsionalmente accoppiato con una flangia dell'albero 30 che può essere ricavata di pezzo con l'albero 6.L'albero, in questo caso, è rotabilmente supportato da un cuscinetto reggispinta 10A montato fra una ralla 33 poggiata ad un anello 31 bloccato all'albero tramite un grano 32 e un riscontro 34 previsto sulla flangia. È inoltre previsto un cuscinetto radiale 10B e un cuscinetto reggispinta 10C interposto tra la flangia dell'albero 30 e il telaio 7.

L'albero 6 presenta un elemento tubolare 35 coassiale all'albero stesso e allo stelo, fissato alla flangia dell'albero 30. L'elemento tubolare 35 è atto ad accogliere almeno parzialmente lo stelo 18.

In questo caso è lo stelo 18 a presentare una propria filettatura 36 che si impegna tramite una pluralità di sfere 24 in una corrispondente filettatura 38 realizzata sull'elemento tubolare 35 che di fatto è solidale all'albero 6. Tali parti costituiscono di fatto una vite a ricircolo di sfere 40,

Il funzionamento del trovato è evidente da quanto sopra descritto ed è sostanzialmente il seguente.

Quando il motore viene azionato trasmette il suo moto di rotazione all'albero veloce del riduttore 4 che aziona l'albero 6 (albero lento).

La vite a ricircolo di sfere trasferisce il moto rotatorio, opportunamente demoltiplicato, allo stelo che così genera la forza richiesta .

Nella prima configurazione viene utilizzato un motore asincrono trifase di 0,37 kW, controllato da un inverter standard di tipo SYN10S220-05AF o similari II riduttore 4 è anch'esso di tipo commerciale (quindi non realizzato su misura) con un rapporto di riduzione di 1/13 della serie MR V40 ROSSI. L'accoppiamento tramite vite a ricircolo di sfere garantisce un rapporto di demoltiplicazione di 1/10.

Con una tale configurazione si riesce ad ottenere una performance paragonabile ad un pistone idraulico da 1500Kg diam 30mm, 200bar, corsa 80mm, a 1000cicli/h, comandato da un motore con una potenza di 1 kW.

La seconda configurazione prevede un motore asincrono trifase standard da 1,5 kW, controllato da un inverter standard di tipo SYN10T400-07AF II riduttore 4 è anch'esso di tipo commerciale (quindi non realizzato su misura) con un rapporto di riduzione di 1/46 della serie W86W BONFIGLIOLI. L'accoppiamento tramite vite a ricircolo di sfere garantisce un rapporto di demoltiplicazione di 1/88.

Con una tale configurazione si riesce ad ottenere una performance paragonabile ad un pistone idraulico da 25000Kg diam 130mm, 200bar, corsa 80mm, a 1000cicli/h, comandato da un motore con una potenza di 18.5 kW.

Il sistema come descritto sfrutta la possibilità di utilizzare 1'inverter per il controllo del motore in modo da poter regolare la velocità dello stelo. Così, in una fase di avvicinamento dello stampo potrà essere utilizzata una velocità maggiore del motore (e di conseguenza dello stelo). In una fase invece prossima a quella della chiusura dello stampo la velocità del motore sarà sensibilmente inferiore e il motore potrà essere portato ad un assorbimento anche superiore rispetto all'assorbimento di targa, per generare il carico richiesto.

Si è visto come il sistema sopra descritto è in grado di sostituire i convenzionali pistoni oleodinamici fornendo performance di gran lunga superiori in termini di economicità di utilizzo, ingombri e affidabilità.

A tal proposito si ribadisce che alcune componenti del sistema sono di tipo standard, e quindi molto economiche e ben disponibili sul mercato. Tuttavia tutti i particolari descritti possono essere sostituiti da altri equivalenti.

In particolare il riduttore a vite senza fine potrà presentare un rapporto di riduzione da 1/7 a 1/100. Invece la vite a ricircolo potrà essere concepita per garantire un rapporto di riduzione che varia da 1/20 a 1/100.

Sono state descritte varie forme di realizzazione dell' innovazione, ma altre potranno essere concepite sfruttando lo stesso concetto innovativo.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pistone (1) elettrico comprendente un motore (2) comandato da un azionamento (3), un riduttore (4) a vite senza fine accoppiato al motore e ad un albero (6), un telaio (7) che presenta mezzi di supporto (10, 14) rotante dell'albero (6), il telaio prevedendo mezzi di guida (16) di uno stelo (18) disposto coassialmente all'albero, detto albero (6) e detto stelo (18) essendo reciprocamente vincolati da una vite (19) a ricircolo di sfere.
2. 2. Pistone elettrico secondo la rivendicazione precedente in cui lo stelo (18) prevede una cavità assiale (18A) atta ad accogliere almeno parzialmente detto albero (6) o in cui l'albero (6) presenta un elemento tubolare coassiale allo stelo ed atto ad accogliere quest'ultimo.
3. 3. Pistone elettrico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui il telaio comprende una flangia sagomata (7A) accoppiata ad una camicia (7B) all'interno del quale è scorrevolmente montato detto stelo.
4. 4. Pistone elettrico secondo la rivendicazione precedente, in cui il riduttore (6) è direttamente supportato dal telaio (7).
5. 5. Pistone elettrico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui il motore (2) è un motore asincrono e l' azionamento (3) è un inverter, il motore è un motore passo a passo e l'azionamento è di tipo elettronico.
6. 6. Pistone elettrico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la vite (19) a ricircolo di sfere è del tipo a ricircolo esterno di sfere.
7. 7. Pistone elettrico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui i mezzi di supporto rotante (10) dell'albero prevedono almeno un primo cuscinetto reggispinta atto a controllare il movimento dell'albero in direzione del riduttore e/o in cui i mezzi di supporto rotante (10) comprendono un secondo cuscinetto reggispinta atto a controllare il movimento dell'albero in una direzione opposta a quella del riduttore e/o in cui i mezzi di supporto rotante (10) comprendono un cuscinetto radiale.
8. 8. Pistone elettrico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui allo stelo è associata una cella di carico (26) di rilevazione della forza applicata dal Pistone.
9. 9. Pistone elettrico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui allo stelo è associato un dispositivo di rilevazione (27) della sua posizione.
10. 10. Pistone elettrico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui all'albero (6) è associato un sensore di prossimità (28) in grado di rilevarne una rotazione.