ITVR20120033A1 - Accoppiamento vite madrevite - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto per invenzione industriale per il trovato avente titolo:

“ACCOPPIAMENTO VITE MADREVITEâ€

La presente invenzione si riferisce, in generale, ad un accoppiamento vite madrevite. Più in particolare si tratta di un accoppiamento vite madrevite che migliora le prestazioni grazie alla sua particolare configurazione.

Gli accoppiamenti vite madrevite presenti nella tecnica nota, denominati comunemente viti a ricircolo di sfere, sono costituiti da un albero filettato circondato da una chiocciola con sfere integrate e da un meccanismo di ricircolo delle sfere.

Le viti a ricircolo di sfere sono i tipi di comando utilizzati più comunemente nelle macchine industriali e di precisione.

Una vite a ricircolo di sfere consente infatti di trasformare il moto rotatorio in moto lineare e viceversa, in applicazioni che richiedano elevati livelli di precisione, reversibilità di movimento ed efficienza.

A differenza delle viti trapezie, che operano con attrito radente, le viti a ricircolo di sfere operano con attrito volvente, grazie alla presenza di sfere, libere di ruotare ciascuna attorno ad un asse parallelo alla vite, essendo interposte tra vite e madrevite.

Per impedire la fuoriuscita delle sfere all’esterno dell’accoppiamento sono realizzati dei sistemi di ricircolo per le sfere che consentono di avere un percorso di rotolamento che si discosti, per almeno un tratto, dalle scanalature ricavate sulla vite e sulla madrevite.

Sono note diverse tipologie di ricircolo delle sfere, realizzate con particolari costruzioni della chiocciola che circonda la vite. Ad esempio, il ricircolo può essere realizzato mediante uno o più circuiti con tubo di ricircolo esterno o uno o più circuiti con deflettore interno.

La tipologia adottata per realizzare la ricircolazione delle sfere influisce sulla velocità massima di rotazione della vite o madrevite, la capacità di carico del sistema e la rigidezza della madrevite.

Le viti a ricircolo di sfere note risultano difficilmente utilizzabili per sopportare un carico assiale, ad esempio per una vite che ruoti con un asse di rotazione che non sia perfettamente orizzontale rispetto al suolo.

La stessa presenza del ricircolo, oltre a complicare la costruzione e la realizzazione dell’accoppiamento, ne complica anche il montaggio, che risulta così faticoso e necessita di manodopera esperta e specializzata.

Un’altra tipologia nota di accoppiamento vite madrevite à ̈ comunemente conosciuta come vite a rulli satelliti, in cui gli elementi di accoppiamento tra vite e madrevite sono dei rulli filettati interposti tra vite e madrevite. Le caratteristiche dell’accoppiamento sono date dalla tipologia di filettatura ricavata sui rulli e conseguentemente sulla vite.

Possono essere utilizzate filettature con passo più fine rispetto a quelle realizzate nelle viti a ricircolo di sfere, ottenendo così un maggior numero di punti di contatto e potendo sopportare carichi e velocità maggiori.

I rulli satelliti ruotano attorno ad un asse di rotazione parallelo all’asse di rotazione della vite e la loro costruzione à ̈ complicata.

Le viti a rulli satelliti hanno una costruzione complicata e costi di realizzazione elevati. Inoltre, il loro funzionamento deve avvenire con un asse di rotazione parallelo al suolo, altrimenti le prestazioni decadono.

Uno scopo dell’invenzione à ̈ quello di ovviare agli inconvenienti sopraccitati ed altri ancora, grazie ad un accoppiamento vite madrevite che possa avere un utilizzo più flessibile, potendo sopportare anche carichi assiali.

Un ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare un accoppiamento vite madrevite che abbia buone prestazioni, evitando la presenza di un ricircolo di sfere o di rulli satelliti.

Questi ed altri scopi vengono tutti raggiunti, secondo l’invenzione, da un accoppiamento vite madrevite atto all’accoppiamento di una vite con una madrevite, detta vite atta a ruotare attorno ad un primo asse di rotazione orientato secondo una prima direzione e detta madrevite predisposta a circondare almeno parzialmente la vite. L’accoppiamento vite madrevite comprende uno o più elementi di accoppiamento della vite con la madrevite. L’accoppiamento vite madrevite si caratterizza per il fatto che l’uno o più elementi di accoppiamento ruotano intorno ad un secondo asse di rotazione, orientato secondo una seconda direzione diversa dalla prima direzione.

L'elemento di accoppiamento, ruotando intorno ad un asse di rotazione orientato secondo una direzione diversa rispetto a quella dell'asse di rotazione della vite, può poggiare e/o rotolare su superfici diverse rispetto a quelle su cui poggia e/o rotola una sfera in un accoppiamento a ricircolo di sfere o a rulli satelliti, ottenendo così elementi di accoppiamento in grado di sostenere carichi orientati in direzioni diverse rispetto a quelle radiali alla vite, ad esempio carichi orientati in direzioni assiali rispetto alla vite.

Vantaggiosamente detto secondo asse di rotazione può essere sostanzialmente perpendicolare al primo asse di rotazione attorno al quale ruota la vite. L'asse di rotazione sostanzialmente perpendicolare all'asse di rotazione attorno al quale ruota la vite permette di ottenere elementi di accoppiamento in grado di sostenere al meglio carichi orientati in direzioni sostanzialmente assiali rispetto alla vite.

Inoltre detto secondo asse di rotazione può essere solidale alla vite o alternativamente detto secondo asse di rotazione può essere solidale alla madrevite. Grazie a siffatta costruzione à ̈ possibile rendere solidale l'asse di rotazione dell'elemento di accoppiamento alla vite o alla madrevite, consentendo di scegliere la costruzione più comoda o rispondente a determinati criteri di progettazione dell'accoppiamento vite madrevite.

Vantaggiosamente l’uno o più elementi di accoppiamento possono essere imperniati sulla madrevite e la vite può comprendere mezzi di guida sui quali l’uno o più elementi di accoppiamento rotolano o alternativamente in cui l’uno o più elementi di accoppiamento possono essere imperniati sulla vite e la madrevite può comprendere mezzi di guida sui quali l’uno o più elementi di accoppiamento rotolano. In questo modo l’uno o più elementi di accoppiamento sono imperniati alla vite o alla madrevite e non sono liberi di muoversi rispetto alla vite o alla madrevite, evitando così la presenza di un ricircolo o di rulli satelliti. Inoltre à ̈ possibile nuovamente scegliere di imperniare l’uno o più elementi di accoppiamento alla vite o alla madrevite scegliendo la costruzione più comoda o rispondente a determinati criteri di progettazione dell'accoppiamento vite madrevite.

Vantaggiosamente l’accoppiamento vite madrevite può comprendere una prima elica e una seconda elica, detta prima elica avendo passo uguale e raggio minore rispetto a detta seconda elica, e in cui l’uno o più elementi di accoppiamento possono essere imperniati ad una prima estremità alla prima elica e ad una seconda estremità alla seconda elica. Grazie alla presenza della prima elica e della seconda elica à ̈ possibile imperniare gli elementi di accoppiamento ad elementi che possono essere costruiti indipendentemente dalla vite o dalla madrevite e in alcuni casi consentono di ottenere un vincolo per gli elementi di accoppiamento più solido e stabile rispetto ai vincoli che si avrebbero con il solo imperniare alla vite o alla madrevite.

Vantaggiosamente la prima elica può essere vincolata alla vite, o alternativamente la seconda elica può essere vincolata alla madrevite. Vincolando la prima elica alla vite si può utilizzare un albero sostanzialmente cilindrico e vincolare la prima elica sulla sua superficie esterna, semplificando la costruzione della vite stessa. Alternativamente vincolando la seconda elica alla madrevite si può utilizzare una madrevite che non presenti filettatura interna, alle quali pareti interne viene vincolata la seconda elica.

Vantaggiosamente un primo elemento di accoppiamento può essere imperniato per mezzo di un primo perno e un secondo elemento di accoppiamento può essere imperniato per mezzo di un secondo perno. Nel caso in cui sulla madrevite sia ricavato un filetto a profilo rettangolare nel quale la vite può avvitarsi, rispettivamente su un primo fianco del filetto della madrevite può essere ricavata una prima gola sulla quale rotola il primo elemento di accoppiamento e su un secondo fianco del filetto della madrevite può essere ricavata una seconda gola sulla quale rotola il secondo elemento di accoppiamento, mentre nel caso in cui sulla vite sia ricavato un filetto a profilo rettangolare, rispettivamente su un primo fianco del filetto della vite può essere ricavata una prima gola sulla quale rotola il primo elemento di accoppiamento e su un secondo fianco del filetto della vite può essere ricavata una seconda gola sulla quale rotola il secondo elemento di accoppiamento.

Vantaggiosamente detto elemento di accoppiamento può avere forma allungata nella direzione del proprio asse di rotazione. Inoltre detto elemento di accoppiamento può avere forma di ellissoide.

Ulteriori caratteristiche e particolari dell’invenzione potranno essere meglio compresi dalla descrizione che segue, data a titolo di esempio non limitativo, nonché dalle annesse tavole di disegno in cui:

la fig.1 à ̈ una vista schematica, in sezione, di un accoppiamento vite madrevite, secondo una prima forma realizzativa dell’invenzione; la fig.2 à ̈ una vista schematica, in sezione, di un accoppiamento vite madrevite, secondo una seconda forma realizzativa dell’invenzione; Con riferimento alle figure allegate, in particolare alla figura 1, con 10 viene indicato nel suo complesso un accoppiamento vite madrevite.

L’accoppiamento vite madrevite 10 comprende una prima madrevite 12 che circonda parzialmente una prima vite 14. La prima vite 14 comprende un albero 16 a cui à ̈ vincolata una prima elica stretta 18 per mezzo di una chiavetta 22. Naturalmente possono essere utilizzati anche differenti metodi di fissaggio, da ritenersi equivalenti alla chiavetta 22.

Alla prima elica stretta 18 à ̈ imperniato un primo elemento di accoppiamento 24, avente forma ellissoidale, per mezzo di un primo perno 26. Il primo perno 26 attraversa il primo elemento di accoppiamento 24, imperniandosi così su di una prima elica larga 20.

La prima elica stretta 18 avvolge l’albero 16, formando un’elica avente un determinato passo e trovandosi così ad una distanza costante dall’asse di rotazione 15 dell’albero 16. Analogamente, la prima elica larga 20 forma un’elica avente lo stesso passo della prima elica stretta 18, trovandosi però ad una distanza maggiore dall’asse di rotazione 15 rispetto alla prima elica stretta 18.

In figura 1 à ̈ raffigurato soltanto un tratto della prima elica stretta 18 e della prima elica larga 20 corrispondenti ad un avvolgimento, ma à ̈ beninteso che nell’applicare un accoppiamento vite madrevite secondo l’invenzione l’albero 16 può essere avvolto da un numero più elevato di avvolgimenti.

Sulla prima madrevite 12 à ̈ ricavato un filetto a profilo rettangolare nel quale la prima vite 14 può avvitarsi.

Su un primo fianco 28 del filetto della prima madrevite 12 à ̈ ricavata una prima gola 30 ad arco di cerchio. Il primo elemento di accoppiamento 24 à ̈ a contatto in almeno un punto della prima gola 30, così da poter ruotare attorno al primo perno 26, mantenendo distanziate la prima elica stretta 18 e la prima elica larga 20 dal primo fianco 28.

Un secondo elemento di accoppiamento 32 Ã ̈ imperniato alla prima elica stretta 18 e alla prima elica larga 20 per mezzo di un secondo perno 34. Il secondo elemento di accoppiamento 32 rotola su una seconda gola 38 ricavata su un secondo fianco 36 del filetto della madrevite 12.

Il secondo elemento di accoppiamento 32 mantiene inoltre distanziate la prima elica stretta 18 e la prima elica larga 20 dal secondo fianco 36.

Il primo elemento di accoppiamento 24 e il secondo elemento di accoppiamento 32 sono tra loro distanziati in modo da non poter entrare in contatto l’uno con l’altro. Il primo perno 26 e il secondo perno 34, infatti, sono imperniati ad una distanza predeterminata lungo la direzione principale dell’asse di rotazione 15 dell’albero 16. Ciascun rispettivo asse di rotazione del primo elemento di accoppiamento 24 e del secondo elemento di accoppiamento 32 interseca l’asse di rotazione 15 e si sviluppa radialmente a partire dallo stesso.

Una serie di elementi di accoppiamento, analoghi al primo e al secondo elemento di accoppiamento 24 e 32, sono imperniati alla prima elica stretta 18 e alla prima elica larga 20 così da poter rotolare alternativamente sulla prima gola 30 e sulla seconda gola 38.

La prima madrevite 12 può ad esempio essere ricavata su di una chiocciola flangiata atta ad essere vincolata ad un carrello di una macchina utensile, e la prima vite 14 può ad esempio essere accoppiata ad un motore che la possa ruotare, così che ad una rotazione della vite 14 corrisponda una traslazione della chiocciola e quindi uno spostamento del carrello.

Secondo una variante dell’invenzione, visibile in figura 2, un accoppiamento vite madrevite 110 comprende una madrevite 112 che circonda parzialmente una vite 114. La vite 114 comprende un albero 116 sul quale à ̈ ricavata una filettatura a profilo rettangolare.

Alla madrevite 112 à ̈ vincolata un’elica larga 120 in corpo unico. Naturalmente possono essere utilizzati anche differenti metodi di fissaggio, da ritenersi equivalenti al vincolo in corpo unico.

All’elica larga 120 à ̈ imperniato un primo elemento di accoppiamento 124, avente forma ellissoidale, per mezzo di un terzo perno 126. Il primo perno 126 attraversa il primo elemento di accoppiamento 124, imperniandosi così su di un’elica stretta 118.

L’elica stretta 118 avvolge a distanza, quindi senza contatto, l’albero 116, formando un’elica avente un determinato passo e trovandosi così ad una distanza costante dall’asse di rotazione 115 dell’albero 116. Analogamente, l’elica larga 120 forma un’elica avente lo stesso passo della seconda elica stretta 118, trovandosi però ad una distanza maggiore dall’asse di rotazione 115 rispetto alla seconda elica stretta 118.

In figura 2 à ̈ raffigurato soltanto un tratto dell’elica stretta 118 e dell’elica larga 120 corrispondenti ad un avvolgimento, ma à ̈ beninteso che nell’applicare un accoppiamento vite madrevite secondo l’invenzione l’albero 116 può essere avvolto da un numero più elevato di avvolgimenti.

Su un primo fianco 128 del filetto della vite 114 à ̈ ricavata una prima gola 130 ad arco di cerchio. Il primo elemento di accoppiamento 124 à ̈ a contatto in almeno un punto della terza gola 130, così da poter ruotare attorno al primo perno 126, mantenendo distanziate l’elica stretta 118 e l’elica larga 120 dal primo fianco 128.

Un secondo elemento di accoppiamento 132 à ̈ imperniato all’elica stretta 118 e all’elica larga 120 per mezzo di un secondo perno 34. Il secondo elemento di accoppiamento 132 rotola su una seconda gola 138 ricavata su un secondo fianco 136 del filetto della vite 114.

Il secondo elemento di accoppiamento 132 mantiene inoltre distanziate l’elica stretta 118 e l’elica larga 120 dal secondo fianco 136.

Il primo elemento di accoppiamento 124 e il secondo elemento di accoppiamento 132 sono tra loro distanziati in modo da non poter entrare in contatto l’uno con l’altro. Il primo perno 126 e il secondo perno 134, infatti, sono imperniati ad una distanza predeterminata lungo la direzione principale dell’asse di rotazione 115 dell’albero 116. Ciascun rispettivo asse di rotazione del primo elemento di accoppiamento 124 e del secondo elemento di accoppiamento 132 interseca l’asse di rotazione 115 e si sviluppa radialmente a partire dallo stesso.

Analogamente a quanto descritto per l’accoppiamento 10, anche la madrevite 112 può, ad esempio, essere ricavata su di una chiocciola flangiata atta ad essere vincolata ad un carrello di una macchina utensile, e la vite 114 può ad esempio essere accoppiata ad un motore che la possa ruotare.

Secondo un’ulteriore variante dell’invenzione, un accoppiamento vite madrevite può prevedere una elica stretta o larga rimovibile, così da poter essere rimossa e poter avere accesso agli elementi di accoppiamento per una loro sostituzione o manutenzione generale.

Grazie alla particolare conformazione degli elementi di accoppiamento e delle gole ricavate sul fianco dei filetti ottenuti sulla madrevite e/o della vite secondo l’invenzione, si ottiene un accoppiamento vite madrevite che funziona senza utilizzare un complicato ricircolo di sfere o dei rulli satelliti come gli accoppiamenti appartenenti alla tecnica nota.

Inoltre, l’accoppiamento vite madrevite secondo l’invenzione può essere utilizzato anche in presenza di carichi assiali o carichi misti, consentendo una maggiore flessibilità di utilizzo.

La particolare conformazione delle superfici di rotolamento dell’accoppiamento vite madrevite secondo l’invenzione consente di operare anche con assi di rotazione della vite che non siano paralleli al suolo, ad esempio con assi di rotazione della vite perpendicolari al suolo, al contrario degli accoppiamenti secondo la tecnica nota.

Un tecnico del settore può prevedere ulteriori modifiche o varianti che sono da ritenersi comprese nell’ambito di tutela della presente invenzione. Ad esempio, sulla vite e/o sulla madrevite possono essere ricavate scanalature e profili aventi forme differenti da un filetto a profilo rettangolare, oppure gli elementi di accoppiamento possono avere forme diverse dall’ellissoide, come ad esempio forma sferica o cilindrica. Inoltre uno o più elementi di accoppiamento possono essere imperniati direttamente sulla vite e/o sulla madrevite, evitando così l’utilizzo di una elica larga e/o di una elica stretta.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1)Accoppiamento vite madrevite (10; 110) atto all’accoppiamento di una vite (14; 114) con una madrevite (12; 112), detta vite (14; 114) atta a ruotare attorno ad un primo asse di rotazione (15; 115) orientato secondo una prima direzione e detta madrevite (12; 112) predisposta a circondare almeno parzialmente la vite (14; 114), detto accoppiamento vite madrevite (10;110) comprendendo almeno un elemento di accoppiamento (24, 32; 124, 132) della vite (14; 114) con la madrevite (12; 112); caratterizzato dal fatto che l’almeno un elemento di accoppiamento (24, 32; 124, 132) ruota intorno ad un secondo asse di rotazione (26, 34; 126, 134) orientato secondo una seconda direzione diversa dalla prima direzione. 2)Accoppiamento vite madrevite (10; 110) secondo la rivendicazione 1, in cui detto secondo asse di rotazione (26, 34; 126, 134) à ̈ sostanzialmente perpendicolare al primo asse di rotazione attorno al quale ruota la vite. 3)Accoppiamento vite madrevite (10; 110) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto secondo asse di rotazione (26, 34; 126, 134) à ̈ solidale alla vite (14; 114) o alternativamente in cui il secondo asse di rotazione (26, 34; 126, 134) à ̈ solidale alla madrevite (12; 112). 4)Accoppiamento vite madrevite (10; 110) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’almeno un elemento di accoppiamento (124, 132) à ̈ imperniato sulla madrevite (112) e la vite (114) comprende mezzi di guida (130, 138) sui quali l’almeno un elemento di accoppiamento (124, 132) rotola o alternativamente in cui l’almeno un elemento di accoppiamento (24, 32) à ̈ imperniato sulla vite (14) e la madrevite (12) comprende mezzi di guida (30, 38) sui quali l’almeno un elemento di accoppiamento (24, 32) rotola. 5)Accoppiamento vite madrevite (10; 110) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’accoppiamento vite madrevite (10; 110) comprende una prima elica (18; 118) e una seconda elica (20; 120), detta prima elica (18; 118) avendo passo uguale e raggio minore rispetto a detta seconda elica (20; 120), e in cui l’almeno un elemento di accoppiamento (24, 32; 124, 132) à ̈ imperniato ad una prima estremità alla prima elica (18; 118) e ad una seconda estremità alla seconda elica (20; 120). 6)Accoppiamento vite madrevite (10) secondo la rivendicazione 5, in cui la prima elica (18) à ̈ vincolata alla vite (14). 7)Accoppiamento vite madrevite (10; 110) secondo la rivendicazione 6, in cui un primo elemento di accoppiamento (24; 124) à ̈ imperniato per mezzo di un primo perno (26; 126) e un secondo elemento di accoppiamento (32; 132) à ̈ imperniato per mezzo di un secondo perno (34; 134), essendo ricavato sulla madrevite (12) un filetto a profilo rettangolare nel quale la vite (14) può avvitarsi, e in cui rispettivamente su un primo fianco (28) del filetto della madrevite (12) à ̈ ricavata una prima gola (30) sulla quale rotola il primo elemento di accoppiamento (24) e su un secondo fianco (36) del filetto della madrevite (12) à ̈ ricavata una seconda gola (38) sulla quale rotola il secondo elemento di accoppiamento (32). 8)Accoppiamento vite madrevite (110) secondo la rivendicazione 5, in cui la seconda elica (118) à ̈ vincolata alla madrevite (114). 9)Accoppiamento vite madrevite (10; 110) secondo la rivendicazione 8, in cui un primo elemento di accoppiamento (24; 124) à ̈ imperniato per mezzo di un primo perno (26; 126) e un secondo elemento di accoppiamento (32; 132) à ̈ imperniato per mezzo di un secondo perno (34; 134), essendo ricavato sulla madrevite (12) un filetto a profilo rettangolare, e in cui rispettivamente su un primo fianco (128) del filetto della vite (114) à ̈ ricavata una prima gola (130) sulla quale rotola il primo elemento di accoppiamento (124) e su un secondo fianco (136) del filetto della vite (114) à ̈ ricavata una seconda gola (138) sulla quale rotola il secondo elemento di accoppiamento (132). 10)Accoppiamento vite madrevite (10; 110) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento di accoppiamento (24, 32; 124, 132) ha forma allungata nella direzione del proprio asse di rotazione (26, 34; 126, 134).