ITMO20090105A1 - Pattino idrostatico - Google Patents

Description

Descrizione di invenzione industriale

Pattino idrostatico

L’invenzione concerne un pattino idrostatico per macchine utensili.

In particolare, l’invenzione si riferisce ad un pattino idrostatico accoppiabile scorrevolmente ad una guida lineare di una macchina utensile e disposto per essere posizionato in testa o in coda ad una pluralità di pattini idrostatici disposti in sequenza lungo una direzione di avanzamento.

Nelle macchine utensili à ̈ noto l’impiego di sistemi di guida idrostatici per supportare scorrevolmente una struttura mobile, ad esempio una tavola di appoggio per pezzi da lavorare oppure un telaio di supporto per unità operative. Nelle macchine utensili a portale mobile, ad esempio, la suddetta struttura mobile comprende una traversa supportante le unità operative che collega due montanti che scorrono lungo due guide lineari fissate a rispettivi basamenti tra loro separati.

Ciascuna guida lineare comprende una rotaia, o binario, fissata al rispettivo basamento ed uno o più carri di sostegno della struttura mobile. Ciascun carro di sostegno comprende una pluralità di pattini idrostatici disposti in sequenza e scorrevoli lungo la suddetta rotaia lungo una direzione di avanzamento.

In particolare, tali pattini idrostatici comprendono primi pattini idrostatici, posizionati in sequenza lungo la direzione di avanzamento ed affacciantisi ad una superficie superiore della rotaia, disposti per sostenere il peso della struttura mobile.

Tali primi pattini idrostatici comprendono una coppia di pattini idrostatici di estremità posizionati ad estremità opposte della sequenza.

Ciascuno di tali pattini idrostatici di estremità comprende una parete di base affacciantesi, nell’uso, alla superficie superiore della rotaia.

La parete di base comprende una porzione periferica aggettante definente labbri, o pareti periferiche, delimitanti una tasca idrostatica, o pozzetto, del pattino, tale tasca essendo disposta per ricevere un fluido in pressione.

I labbri comprendono un labbro anteriore ed un labbro posteriore estendentisi perpendicolarmente alla direzione di avanzamento del pattino, anteriore e posteriore si devono intendere rispetto alla direzione di avanzamento del pattino.

Tali labbri comprendono inoltre una coppia di labbri laterali estendentisi parallelamente alla suddetta direzione di avanzamento e colleganti il labbro anteriore al labbro posteriore.

Il suaccennato fluido in pressione, tipicamente olio, à ̈ forzato nella tasca idrostatica ad una determinata pressione idrostatica, detta pressione di tasca, e fuoriesce da meati che si formano tra la superficie superiore della rotaia e rispettivamente il labbro anteriore, il labbro posteriore ed i labbri laterali in modo da formare un film di sostentazione. Lo spessore del suddetto film di sostentazione à ̈ tale da garantire uno scorrimento quasi senza attrito ed un’adeguata rigidità della guida lineare, detta rigidità essendo necessaria per garantire la richiesta precisione ed accuratezza delle lavorazioni eseguite dalla macchina utensile associata.

In particolare, nell’uso, il fluido in pressione alimenta, tramite la tasca idrostatica, ciascuno dei sopradetti labbri e fuoriesce da questi ultimi per formare sulla guida lineare il film di sostentazione.

Quando un pattino idrostatico à ̈ in avanzamento, ai normali flussi di olio in uscita dai labbri anteriore e posteriore dovuti alla pressione idrostatica si aggiungono dei flussi di olio dovuti all’avanzamento.

La velocità media dei flussi dovuti all’avanzamento à ̈ uguale alla metà della velocità di avanzamento del pattino.

Di conseguenza, durante l’avanzamento del pattino, si ha una diminuzione del flusso in uscita dal labbro anteriore, rispetto alla direzione di avanzamento, e un aumento di flusso della stessa entità nel labbro posteriore.

Per quanto riguarda i labbri laterali, il loro comportamento à ̈ indifferente all’avanzamento.

Quando la velocità del flusso dovuto all’avanzamento del pattino à ̈ uguale alla velocità del flusso dovuto alla pressione idrostatica, si raggiunge la cosiddetta velocità critica, in cui si annulla il flusso di olio nel labbro anteriore mentre raddoppia il flusso di olio nel labbro posteriore.

Fino alla velocità critica si ha comunque una “compensazione†dei flussi di olio.

Per i pattini posizionati tra i pattini idrostatici di estremità, si ha “compensazione†anche a velocità superiori alla velocità critica in quanto in corrispondenza del labbro anteriore di tali pattini vi à ̈ comunque un flusso entrante di olio, quest’ultimo fuoriuscendo da un pattino posizionato anteriormente ad essi, ad esempio un pattino di estremità. Viceversa, per i pattini idrostatici di estremità avviene che, superata la suddetta velocità critica, il flusso in uscita dal labbro anteriore si annulla, ovvero il pattino di estremità trova la rotaia asciutta, ossia priva del film di sostentazione, la portata complessiva di flusso uscente dal pattino aumenta e di conseguenza la pressione di tasca diminuisce.

Ciò comporta una riduzione della resistenza idraulica che provoca un abbassamento di una porzione anteriore del carro di sostegno durante lo spostamento e conseguentemente il bloccaggio della struttura mobile lungo le guide lineari.

Per ovviare a tale inconveniente à ̈ necessario quindi movimentare la struttura mobile con una velocità di spostamento inferiore o al massimo uguale alla suddetta velocità critica, ciò limitando la produttività della macchia utensile.

Uno scopo dell’invenzione à ̈ migliorare i pattini idrostatici per macchine utensili, in particolare i pattini idrostatici accoppiabili scorrevolmente a guide lineari di macchine utensili e disposti per essere posizionati in testa o in coda ad una pluralità di pattini idrostatici disposti in sequenza.

Uno scopo ulteriore à ̈ fornire pattini idrostatici che consentano di incrementare, rispetto ai pattini idrostatici noti, la suddetta velocità critica di spostamento.

Un altro scopo à ̈ fornire pattini idrostatici che consentano di aumentare, rispetto ai pattini idrostatici noti, la produttività della macchina utensile alla quale sono associati.

L’invenzione prevede un pattino idrostatico come descritto nella rivendicazione indipendente 1.

Grazie all’invenzione à ̈ possibile fornire un pattino idrostatico che consente di incrementare, rispetto ai pattini idrostatici noti, la suddetta velocità critica e conseguentemente la produttività della macchina utensile alla quale à ̈ associato.

Infatti, detta tasca idrostatica ausiliaria, opportunamente rifornita con detto fluido in pressione, alimenta una porzione, o labbro, anteriore, rispetto a detta direzione di avanzamento, di detto pattino idrostatico con una portata ausiliaria di detto fluido in pressione tale da consentire un incremento della suddetta velocità critica di avanzamento.

In altre parole, detta tasca idrostatica ausiliaria mette a disposizione di detto labbro anteriore un flusso entrante di fluido in pressione.

L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni che ne illustrano una forma esemplificativa e non limitativa di attuazione, in cui:

Figura 1 à ̈ una vista schematica dal basso di un pattino idrostatico secondo l’invenzione;

Figura 2 Ã ̈ una sezione ingrandita presa lungo il piano II-II di Figura 1 del pattino idrostatico montato su una guida di una macchina utensile.

Con riferimento alle Figure 1 e 2 Ã ̈ mostrato un pattino idrostatico 1 per una macchina utensile, non raffigurata in quanto di tipo noto.

Il pattino idrostatico 1 à ̈ accoppiabile scorrevolmente ad una guida 2, ad esempio lineare, della macchina utensile ed à ̈ disposto per essere posizionato in testa o in coda ad una pluralità di pattini idrostatici, non raffigurati, disposti in sequenza ed utilizzati per supportare scorrevolmente, e sostenere il peso di, una struttura mobile della macchina utensile.

In particolare, il pattino idrostatico 1 Ã ̈ scorrevole lungo la guida 2, o rotaia, o binario, lungo una direzione di avanzamento A.

Il pattino idrostatico 1 comprende una parete di base 3 affacciantesi, e contrapposta, nell’uso, ad una superficie superiore 4 della guida 2.

La parete di base 3 comprende una porzione periferica 5 aggettante definente labbri 6, 7, 8 e 9, o pareti periferiche.

I labbri 6, 7, 8 e 9 comprendono un labbro anteriore 6 ed un labbro posteriore 7 estendentisi trasversalmente, in particolare sostanzialmente perpendicolarmente, alla direzione di avanzamento A, anteriore e posteriore dovendosi intendere rispetto alla direzione di avanzamento A.

I labbri 6, 7, 8 e 9 comprendono inoltre una coppia di labbri laterali 8 e 9 estendentisi sostanzialmente parallelamente alla direzione di avanzamento A e colleganti il labbro anteriore 6 al labbro posteriore 7, il labbro anteriore 6 avendo una larghezza maggiore rispetto alla larghezza dei labbri 7, 8 e 9.

I labbri 6, 7, 8 e 9 delimitano una tasca idrostatica principale 10, o pozzetto, del pattino idrostatico 1, la tasca idrostatica principale 10 avendo sostanzialmente forma come di rettangolo ed essendo disposta per ricevere un fluido in pressione, tipicamente olio.

Tale fluido in pressione à ̈ forzato, come verrà meglio descritto nel seguito, nella tasca idrostatica principale 10 ad una determinata pressione di lavoro e fuoriesce da meati 11 che si formano tra la superficie superiore 4 della guida 2 e rispettivamente il labbro anteriore 6, il labbro posteriore 7 ed i labbri laterali 8 e 9 in modo da formare un film di sostentazione 21 tra il pattino idrostatico 1 e la guida 2.

Il pattino idrostatico 1 comprende inoltre una tasca idrostatica ausiliaria 12 alimentabile, come verrà meglio descritto nel seguito, dal fluido in pressione.

La tasca idrostatica ausiliaria 12 à ̈ disposta, nell’uso, per fornire al labbro anteriore 6 una portata aggiuntiva di fluido in pressione tale da compensare una quantità di fluido che non riesce a raggiungere il labbro anteriore 6 a causa dell’avanzamento del pattino idrostatico 1 lungo la guida 2.

La tasca idrostatica ausiliaria 12 Ã ̈ ricavata nel labbro anteriore 6 in modo da essere separata dalla, e posizionata anteriormente (rispetto alla direzione di avanzamento A) alla, tasca idrostatica principale 10.

In particolare, la tasca idrostatica principale 10 e la tasca idrostatica ausiliaria 12 sono posizionate in sequenza lungo la direzione di avanzamento A.

La tasca idrostatica ausiliaria 12 si estende prevalentemente trasversalmente, in particolare sostanzialmente perpendicolarmente, alla direzione di avanzamento A.

In una versione dell’invenzione, non raffigurata, la tasca ausiliaria 12 può avere qualsivoglia forma, purché abbia dimensioni ridotte rispetto alla tasca idrostatica principale 10.

Ciò à ̈ dovuto al fatto che mentre la tasca idrostatica principale 10 ha funzione portante per il pattino idrostatico 1, la tasca idrostatica ausiliaria 12 ha la funzione di fornire la suddetta portata aggiuntiva di fluido in pressione.

Il pattino idrostatico 1 comprende inoltre un circuito idraulico 13, rappresentata schematicamente in Figura 2, collegato ad una sorgente 20 di fluido in pressione.

La sorgente 20 comprende, ad esempio, una valvola di alimentazione di un circuito idrostatico od una pompa di erogazione, ed à ̈ disposta per alimentare con il fluido in pressione la tasca idrostatica principale 10 e la tasca idrostatica ausiliaria 12.

Il suddetto circuito idraulico 13 comprende un primo ramo 14.

Il primo ramo 14 à ̈ provvisto di una prima resistenza idraulica 15 ed à ̈ collegato ad un primo passaggio 16 del pattino idrostatico 1, il primo passaggio 16 essendo in comunicazione di flusso con la tasca idrostatica principale 10.

In tal modo, il primo ramo 14 collega la suddetta sorgente 20 alla tasca idraulica principale 10.

Inoltre, il circuito idraulico 13 comprende un secondo ramo 17.

Il secondo ramo 17 à ̈ provvisto di una seconda resistenza idraulica 18 ed à ̈ collegato ad un secondo passaggio 19 del pattino idrostatico 1, il secondo passaggio 19 essendo in comunicazione di flusso con la tasca idrostatica ausiliaria 12.

In tal modo, il secondo ramo 17 collega la suddetta sorgente 20 alla tasca idraulica ausiliaria 12.

In particolare, la prima resistenza idraulica 15 e la seconda resistenza 18 sono configurate in modo che la pressione di lavoro del fluido in pressione nella tasca idrostatica ausiliaria 12 sia maggiore della pressione di lavoro del fluido in pressione nella tasca idrostatica principale 10.

In altre parole, la seconda resistenza idraulica 18 à ̈ più corta rispetto alla prima resistenza idraulica 15.

Infatti, nell’uso, la pressione di lavoro nella tasca idraulica principale 10 e la pressione di lavoro nella tasca idraulica ausiliaria 12 devono essere indipendenti, in quanto la pressione di lavoro nella tasca principale 10 deve essere tale da sostenere il carico, che può essere variabile, a cui à ̈ sottoposto il pattino idrostatico 1, mentre la pressione di lavoro nella tasca idrostatica ausiliaria 12 deve essere tale da garantire la suddetta portata ausiliaria di fluido in pressione.

Nell’uso, in una fase di avanzamento del pattino idrostatico 1, sia la tasca idrostatica principale 10 che la tasca idrostatica ausiliaria 12 vengono alimentate, tramite il circuito idraulico 13, con il fluido in pressione.

Ciò consente, tramite la portata aggiuntiva di fluido in pressione fornita dalla tasca idrostatica ausiliaria 12 al labbro anteriore 6, di incrementare, rispetto ai pattini idrostatici noti, una velocità critica di avanzamento del pattino idrostatico 1 e conseguentemente la produttività della macchina utensile alla quale à ̈ associato.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pattino idrostatico (1) per una macchina utensile, detto pattino (1) essendo scorrevolmente associabile ad una guida (2) di detta macchina utensile ed essendo movimentabile lungo detta guida (2) lungo una direzione di avanzamento (A); detto pattino (1) essendo provvisto di una tasca idrostatica (10) alimentabile con un fluido in pressione in modo da formare meati (11) di detto fluido in pressione tra rispettive superfici (4, 10) contrapposte di detto pattino (10) e di detta guida (2), caratterizzato dal fatto di comprendere una tasca idrostatica ausiliaria (12) alimentabile da detto fluido in pressione e posizionata anteriormente a detta tasca idrostatica (10) rispetto a detta direzione di avanzamento (A).
2. 2. Pattino (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta tasca idrostatica (10) e detta tasca idrostatica ausiliaria (12) sono posizionate in sequenza lungo detta direzione di avanzamento (A).
3. 3. Pattino (1) secondo la rivendicazione 1, oppure 2, in cui detta tasca idrostatica (10) e detta tasca idrostatica ausiliaria (12) sono tra loro separate.
4. 4. Pattino (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta tasca idrostatica ausiliaria (12) si estende prevalentemente trasversalmente a detta direzione di avanzamento (A).
5. 5. Pattino (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta tasca idrostatica ausiliaria (12) si estende prevalentemente sostanzialmente perpendicolarmente rispetto a detta direzione di avanzamento (A).
6. 6. Pattino (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, e comprendente una parete aggettante (6) delimitante anteriormente, rispetto a detta direzione di avanzamento (A), detta tasca idrostatica (10), detta tasca idrostatica ausiliaria (12) essendo ricavata in detta parete aggettante (6).
7. 7. Pattino (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui dette rispettive superfici (4, 10) comprendono una parete di base (10) di detto pattino (1) ed una superficie superiore (4) di detta guida (2).
8. 8. Pattino (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, e comprendente un circuito idraulico (13) collegato ad una sorgente (20) di detto fluido in pressione per alimentare con detto fluido in pressione detta tasca idrostatica (10) e detta tasca idrostatica ausiliaria (12).
9. 9. Pattino (1) secondo la rivendicazione 8, in cui detto circuito idraulico (13) comprende un primo ramo (14) provvisto di una prima resistenza idraulica (15) e collegante detta sorgente (20) a detta tasca idraulica (10), ed un secondo ramo (17) provvisto di una seconda resistenza idraulica (18) e collegante detta sorgente (20) a detta tasca idraulica ausiliaria (12), detta prima resistenza idraulica (15) e detta seconda resistenza idraulica (18) essendo configurate in modo che una pressione di lavoro in detta tasca idrostatica ausiliaria (12) sia maggiore di una pressione di lavoro in detta tasca idrostatica (10).
10. 10. Pattino (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta guida (2) Ã ̈ una guida lineare.