ITVR20130009A1 - Piattaforma a sfacciare di elevate prestazioni e precisione. - Google Patents

Description

TITOLO: PIATTAFORMA A SFACCIARE DI ELEVATE PRESTAZIONI E PRECISIONE

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne una piattaforma a stacciare atta ad essere applicata sulle macchine utensili per eseguire lavorazioni di stacciatura e alesatura, anche con diametro variabile con continuità, che si caratterizza per le elevate prestazioni e la grande precisione di lavorazione.

Le piattaforme a stacciare esistenti sono equipaggiate di un sistema di azionamento e misura della posizione radiale della slitta che è solidale con la parte fissa della piattaforma e che pertanto realizzano la movimentazione e la misura della posizione della slitta tramite un meccanismo differenziale con le soluzioni note. Tale meccanismo introduce però un gioco e un moto perduto, dato dalla elasticità della trasmissione meccanica, ad ogni inversione del movimento radiale della slitta, con conseguenti errori di misura e di posizionamento delia slitta stessa. La presenza di detti gioco e moto perduto possono indurre ad eseguire posizionamenti solo unidirezionali per ottenere precisioni accettabili.

II sistema differenziale, presente nella soluzione sopra citata, oltre a determinare un gioco nella trasmissione, limita la massima velocità raggiungibile dalla piattaforma, limitando così anche la velocità di taglio durante la lavorazione di diametri relativamente piccoli.

Le piattaforme attualmente esistenti trasmettono il movimento di rotazione della parte rotante della piattaforma direttamente dal mandrino della macchina utensile. Ciò comporta che la coppia massima disponibile sulla piattaforma è pari a quella massima resa disponibile dal mandrino della macchina utensile, che nel caso di fresatrici di piccola e media dimensione, è spesso insufficiente ad eseguire lavorazioni di alesatura di grandi diametri. Nelle macchine utensili di grandi dimensioni predisposte all'applicazione di una piattaforma a stacciare, nei maggior numero dei casi è proprio l’elevata coppia richiesta dalla piattaforma che costringe ad adottare adeguate soluzioni di progetto della macchina atte ad assicurare la disponibilità di tale elevata coppia sul mandrino, e ciò ne aumenta i costi.

Le piattaforme a stacciare esistenti di grandi dimensioni sono intrinsecamente bilanciate in quanto sono dotate di due slitte simmetriche che quando sono azionate si muovono nelle due direzioni opposte. Tale bilanciatura è importante in quanto consente di limitare l’ampiezza delle forze centrifughe che dipendono dalla velocità di rotazione, e che influenzano la precisione delle lavorazioni. La soluzione a due slitte non viene impiegata nelle piattaforme di piccole e medie dimensioni, e ciò comporta l’inconveniente di produrre forze dovute allo sbilanciamento causato dalla eccentricità della slitta durante il suo movimento, che possono essere molto importanti e che dipendono dalia posizione radiale della slitta e dalla velocità di rotazione.

Esistono dunque nelle piattaforme esistenti i sopraccitati inconvenienti che riassumendo comportano: una ridotta precisione di posizionamento della slitta, limitazioni nella velocità raggiungibile, limitazioni nella coppia disponibile alla piattaforma stessa, e sbilanciamenti che ne riducono la precisione di lavorazione nelle esecuzioni a slitta singola,

li presente trovato viene proposto per rimediare agli inconvenienti sopra riportati e che sono presenti nelle piattaforme a sfacciare esistenti.

Scopo principale del presente trovato è quello di aumentare la precisione di posizionamento della slitta consentendo posizionamento bidirezionale e lavorazioni di interpolazione continua.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di aumentare la velocità di rotazione disponibile dalla piattaforma.

Un altro scopo del trovato è quello di aumentare la coppia disponibile sulla piattaforma in relazione a quella resa disponibile sul mandrino della macchina utensile.

Scopo ulteriore del presente trovato è quello di rendere disponibile sull’asse della piattaforma lo spazio ove collocare collettori elettrici e fluidici di piccolo diametro, aventi perciò elevata affidabilità e costo ridotto.

Scopo ulteriore del presente trovato è quello di ridurre l'ampiezza delle forze di sbilanciamento nelle piattaforme a slitta singola,

Ulteriori scopi vengono raggiunti secondo l’invenzione con una piattaforma a sfacciare che è dotata di una o più catene di riduzione ad ingranaggi che trasmettono il moto dal mandrino alla parte rotante della piattaforma.

Questi scopi, ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue, sono raggiunti secondo l’invenzione con una piattaforma a sfacciare per macchine utensili ad una o due slitte caratterizzata dal fatto che:

- la misura della posizione radiale della slitta, o delle due slitte, è ottenuta tramite un trasduttore posto sulla parte rotante della piattaforma stessa,

- la movimentazione radiale della slitta è ottenuta mediante un sistema di azionamento posto sulla parte rotante della piattaforma stessa,

- la trasmissione del moto di rotazione dal mandrino della macchina utensile alla parte rotante della piattaforma stessa, è realizzato tramite una o più catene di ingranaggi.

La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in una preferita forma di pratica di realizzazione, riportata a scopo puramente esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle allegate tavole di disegni, in cui:

la figura 1 mostra schematicamente una sezione assiale delia piattaforma a sfacciare con azionamento diretto della rotazione ed avente sistema di misura e di azionamento posti sulla parte rotante della piattaforma stessa, dotata di collettore elettrico e fluidico aventi forma anulare.

la figura 2 mostra schematicamente una sezione trasversale della parte rotante della piattaforma a sfacciare che mostra i sistemi dì azionamento e misura posti sulla parte rotante della piattaforma stessa.

la figura 3 mostra schematicamente una sezione assiale della piattaforma a sfacciare che mostra due catene di ingranaggi per la trasmissione della rotazione alla piattaforma,

la figura 4 mostra schematicamente una sezione assiale della piattaforma a sfacciare che mostra i collettori fluidico ed elettrico posti nella parte centrale della piattaforma,

la figura 5 mostra schematicamente una sezione trasversale della piattaforma a sfacciare che mostra la soluzione di bilanciamento della slitta.

la figura 6 mostra schematicamente una vista laterale della piattaforma a sfacciare che mostra la soluzione di bilanciamento della slitta.

La figura 1 mostra una sezione passante per l'asse di rotazione di una piattaforma a sfacciare 1 applicata alla testa di una macchina utensile 2, tramite la piastra 14 di interfaccia, essendo tale piattaforma a sfacciare essenzialmente costituita dalla parte fissa 3 e dalla parte rotante 4 che supporta fa slitta radiale 5, essendo tale parte rotante supportata dal cuscinetto 6.

La trasmissione della rotazione alla piattaforma è diretta ed è trasmessa dal mandrino 15 della macchina tramite le chiavette 16 alla flangia 8 della piattaforma che è solidale all’albero centrale 7 che pone in rotazione la parte rotante 4 della piattaforma.

La connessione elettrica tra la parte fissa e la parte rotante è ottenuta tramite un collettore elettrico di forma anulare la cui parte rotante 12 è fissata all’albero rotante 7 della piattaforma, e che tramite le connessioni elettriche 13 è collegato al motore elettrico, al trasduttore, ai finecorsa e a tutte le restanti parti elettriche rotanti della piattaforma a sfacciare. La parte fissa 10 del collettore è fissa al corpo fisso 3 della piattaforma, e tramite le connessioni elettriche 11 è collegato all’apparecchiatura di alimentazione e controllo dei movimenti della slitta con le tecniche note. Attraverso gli anelli del collettore rotante vengono trasmessi tutti i segnali atti all’azionamento e al controllo del movimento radiale della slitta e i segnali dei finecorsa, mentre vengono tramite esso posti in connessione le alimentazioni di potenza al motore ed eventualmente anche al freno. Il collettore elettrico viene dotato di opportune protezioni in modo che gli anelli di connessione non vengano investiti dal grasso o da altre sostanze che possano comprometterne il buon funzionamento. Nella figura è rappresentata schematicamente anche la vite 25 supportata dal supporto fisso 24 ancorato alla parte rotante della piattaforma, ed è anche rappresentata la chiocciola 26 fissata al suo supporto 27 che è fissato alla slitta 5. La trasmissione alla rotazione della vite è ottenuta tramite l’ingranaggio 23.

La figura 2 mostra una sezione trasversale della parte rotante della piattaforma a sfacciare, nella quale sono mostrati i dispositivi di azionamento e misura della traslazione radiale della slitta 5.

Nella parte rotante 4 della piattaforma è fissato il motore 20 che tramite il riduttore 21 e gli ingranaggi 22 e 23 trasmette la rotazione alla vite 25, la quale è supportata dal supporto 24 solidale anche esso alla parte rotante della piattaforma.

La chiocciola 26 della vite 25 è solidale con il supporto chiocciola 27 fissato alla slitta 5, essendo detta vite azionata dal servomotore 20 tramite il riduttore 21 e agli ingranaggi 22 e 23. La posizione radiale della slitta è misurata dal trasduttore lineare 29 che ha la riga fissa alla parte rotante 4 e la testa di lettura fissa al supporto chiocciola che è solidale con la slitta 5. Alla parte rotante della piattaforma è fissato anche il finecorsa a due tasti che viene azionato da due camme solidali con la slitta.

La figura 3 mostra una sezione lungo l’asse di rotazione della piattaforma a sfacciare la cui parte rotante 4 è supportata dal cuscinetto 6, nella quale la rotazione non avviene trasmessa direttamente dal mandrino ma è realizzata tramite ingranaggi secondo il presente trovato. Il mandrino 15 della macchina utensile 2, interfacciata alla piattaforma tramite la piastra di interfaccia 14, pone in rotazione l'albero di ingresso 8 supportato dai cuscinetti a contatto obliquo 33, e tale albero di ingresso è solidale con l’ingranaggio di ingresso 34. L’ingranaggio di ingresso ingrana con i due ingranaggi 35 i quali sono fissati agli alberi 39 ai quali sono solidali gli ingranaggi 36, che ingranano entrambi con l’ingranaggio di uscita 37 reso solidale con la parte rotante 4 della piattaforma a sfacciare tramite una flangia ad essa avvitata.

All’interno sono mostrati il collettore ftuidico 39 e il collettore elettrico 40 posti entrambi sull’asse della piattaforma e tramite i quali vengono collegate tutte le vie fluidiche e trasmessi tutti i segnali atti al controllo del movimento radiale della slitta.

La figura 4 mostra il collettore fluidico costituto dalla parte rotante 41 che è solidale con la parte rotante della piattaforma e che porta al suo interno i fori che connettono i fluidi ( liquido refrigerante, aria, grasso, .. ) al collettore, e dalla parte fissa 42 accoppiata alle vie fluidiche interne, e che le collega alle vie fluidiche fisse 45, che vengono collegate tramite fori all'anello fisso 43. L’anello fisso 43 è vincolato alla parte fissa della piattaforma per mezzo di un’asta che porta al suo interno i fori per portare tutte le connessioni alla piastra di interfaccia con la macchina. La parte rotante del collettore fluidico è forata al suo interno in modo da lasciare il passaggio ai cavi elettrici 49 che sono collegati a tutti i dispositivi elettrici ( motore, trasduttore, finecorsa, ... ) posti sulla parte rotante della piattaforma.

Il collettore elettrico è costituito dalia parte rotante 47 rotante con la piattaforma e che riceve tutte le connessioni elettriche, e dalla parte fissa 48 che è fissa e perciò ancorata all’anello fisso 43. Attraverso tale anello e ai i cavi ad esso connessi 51, si vengono a realizzare tutte le connessioni elettriche fino alle connessioni fisse previste sulla piastra di interfaccia della piattaforma stessa.

Le figure 5 e 6 mostrano il sistema di bilanciamento della slitta della piattaforma, costituito dai pignoni 55 che ingranano con le dentature 52 realizzate sui due lati della slitta 5, e che ingranano anche con le dentature 54 realizzate su due cilindri 53, che, quando la slitta è rientrata, rimangono per tutta la loro lunghezza all’interno della piattaforma. Quando la slitta si muove verso l’esterno, per mezzo dei due pignoni 55 viene a realizzarsi uno spostamento nella direzione opposta dei due cilindri 53, che, avendo complessivamente massa all’incirca uguale a quello della slitta, ottengono il bilanciamento delle forze centrifughe agenti sulla slitta durante la sua rotazione.

Si vuole ora mostrare che il trovato risolve gli inconvenienti inizialmente menzionati.

Scopo principale del presente trovato è quello di aumentare notevolmente la precisione di posizionamento della slitta consentendo il posizionamento bidirezionale della slitta e di eseguire lavorazioni di interpolazione. Ciò viene assicurato dall’adozione di un trasduttore della posizione della slitta che è direttamente applicato tra la slitta e la parte rotante della piattaforma, ed anche dal fatto che il motore è posto anch’esso sulla parte rotante della piattaforma, riducendo con ciò a valori molto piccoli i giochi che invece sono presenti in una lunga trasmissione.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di aumentare la velocità disponibile dalla piattaforma. Questo scopo viene raggiunto evitando il meccanismo differenziale usualmente impiegato per razionamento della slitta, che limita la massima velocità di rotazione della piattaforma. La maggiore velocità è anche maggiormente resa disponibile sulle pìccole e medie piattaforme quando esse vengono dotate anche della soluzione di bilanciamento della slitta.

Un altro scopo dell’invenzione è quella di aumentare la coppia disponibile sulla piattaforma in relazione a quella resa disponibile dalla macchina utensile. Questo scopo viene raggiunto quando la piattaforma a sfacciare è applicata ad una macchina la cui coppia massima del mandrino è piuttosto bassa. In tale caso il trovato consente dì adottare un rapporto di riduzione adeguato, ad esempio 2:1 , che permette di raddoppiare la coppia disponibile sulla piattaforma.

Scopo ulteriore del presente trovato è quello di evitare lo sbilanciamento delle piattaforme dotate di slitta singola, e questo scopo viene raggiunto dall’adozione delle masse di bilanciamento. Il bilanciamento della slitta può essere o meno applicato alla piattaforma per cui si può trattare di una opzione.

Ci sono molte alternative di pratica realizzazione del trovato, senza con ciò uscire dal suo ambito, alcune delle quali vengono di seguito descritte.

Una alternativa di esecuzione del trovato è di quella di azionare direttamente la rotazione della parte rotante della piattaforma dal mandrino della macchina utensile mediante un albero di trasmissione centrale, supportando la piattaforma con uno o due cuscinetti e collocando il collettore anulare all’esterno di detto albero.

Un’altra alternativa di esecuzione del trovato è di impiegare un trasduttore rotativo accoppiato, direttamente o indirettamente tramite ingranaggi o cinghia dentata o altra trasmissione, alla rotazione della vite di azionamento radiale della slitta.

Un’altra alternativa di esecuzione del trovato è di impiegare una sola catena di ingranaggi di trasmissione della rotazione della piattaforma, anziché due catene di ingranaggi, oppure anche quella impiegare piu di due catene di ingranaggi, come ad esempio tre o quattro. Naturalmente l’adozione di almeno due catene di ingranaggi rende simmetrici i carichi agenti sugli ingranaggi di ingresso e di uscita.

Ulteriori alternative di esecuzione del trovato sono quelle di impiegare come sistema di movimentazione radiale della slitta un sistema a pignone cremagliera oppure un motore diretto applicato direttamente alla slitta.

Tutte le soluzioni indicate si adattano anche ad essere adottate nelle piattaforme aventi due slitte, con alcune considerazioni e adattamenti che risultano di semplice applicazione. In particolare si applicano allo stesso modo le soluzioni atte a trasmettere il moto direttamente dal mandrino o tramite catene di ingranaggi. Nelle piattaforme a due slitte i collettori fluidico e elettrico hanno forma anulare nelle piattaforme a trasmissione diretta della rotazione che viene collocato all’esterno dell’albero di trasmissione, mentre i collettori vengono collocati nella zona centrale nelle piattaforme la cui rotazione viene trasmessa tramite una o più catene di ingranaggi.

II sistema di azionamento radiale delle due slitte viene ottenuto mediante un unico motore che movimenta entrambe le viti di trasmissione del moto radiale delle due slitte, mentre il sistema di misura può essere rotativo e accoppiato alla rotazione delle due viti, oppure può essere applicato in via diretta ad una delle due slitte.

Ulteriori alternative di esecuzione del trovato sono previste senza con ciò uscire dall’ambito di protezione del presente trovato.

Claims (6)

1. TITOLO: PIATTAFORMA A SFACCIARE DI ELEVATE PRESTAZIONI E PRECISIONE 1. Piattaforma a stacciare per macchine utensili ad una o due slitte caratterizzata dal fatto che: - la misura della posizione radiale della slitta, o delle due slitte, è ottenuta tramite un trasduttore posto sulla parte rotante della piattaforma stessa, - la movimentazione radiale della slitta, o delle slitte, è ottenuta mediante un sistema di azionamento posto sulla parte rotante della piattaforma stessa, - la trasmissione del moto di rotazione dal mandrino della macchina utensile alla parte rotante della piattaforma stessa, è realizzata tramite una o più catene di ingranaggi.
2. 2. Piattaforma a sfacciare secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che la trasmissione della rotazione dal mandrino della macchina alla piattaforma è realizzato tramite una o più catene di ingranaggi che rendono disponibile sull’asse della piattaforma lo spazio per collocarvi i collettori fluidico ed elettrico.
3. 3. Piattaforma a sfacciare secondo le precedenti rivendicazioni caratterizzata dal fatto che la catena di ingranaggi, o le catene di ingranaggi, è costituita da un ingranaggio di entrata che ruota con il mandrino della macchina, da un ingranaggio di uscita che ruota con la piattaforma rotante, e da un asse che ha solidali ad esso due ingranaggi che si accoppiano rispettivamente, il primo con l'ingranaggio di entrata e il secondo con l’ingranaggio di uscita.
4. 4. Piattaforma a sfacciare secondo le precedenti rivendicazioni caratterizzata dal fatto che la trasmissione a ingranaggi della rotazione dal mandrino della macchina utensile alla piattaforma realizza un rapporto di trasmissione in riduzione intero uguale o superiore a due.
5. 5. Piattaforma a sfacciare secondo le precedenti rivendicazioni caratterizzata dal fatto che nella zona centrale della piattaforma sono applicati i collettori elettrici di segnale e di potenza ed il collettore dei fluidi.
6. 6. Piattaforma a sfacciare a singola slitta secondo le precedenti rivendicazioni caratterizzata dal fatto che la parte rotante della piattaforma è dotata di una o più masse di bilanciamento che vengono azionate tramite ingranaggi in direzione opposta a quello del movimento radiale della slitta stessa.