ITTO961069A1 - Unita' di produzione ad alta velocita' per lavorazioni meccaniche ad asportazione di truciolo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Unità di produzione ad alta velocità per lavorazioni meccaniche ad asportazione di truciolo"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce alle unità di produzione ad alta velocità per lavorazioni meccaniche ad asportazione di truciolo, del tipo comprendente mezzi per sopportare il pezzo in lavorazione in posizione fissa ed un mandrino ad asse orizzontale portante un utensile di lavorazione e sopportato in modo girevole da una struttura di sopporto che è a sua volta spostabile sia lungo un asse orizzontale (convenzionalmente definito asse Z) parallelo all'asse del mandrino, sia lungo un asse orizzontale (convenzionalmente X) perpendicolare all'asse del mandrino, sia lungo un asse verticale (Y); detta unità di produzione comprendendo:

- un banco fisso,

- una prima slitta montata scorrevole su detto banco lungo un primo dei suddetti tre assi, - una seconda slitta montata scorrevole su detta prima slitta lungo un secondo dei suddetti assi, e

- una terza slitta montata scorrevole su detta seconda slitta lungo il terzo dei suddetti tre assi e costituente la suddetta struttura di sopporto del mandrino, e

- mezzi attuatori del movimento di ciascuna slitta.

Una unità di produzione del tipo sopra indicato è ad esempio descritta ed illustrata nel brevetto europeo EP 0 648574 della stessa Richiedente.

La macchina illustrata in tale documento presenta una serie di caratteristiche che consentono spostamenti del mandrino ad elevate velocità e con conseguenti elevate accelerazioni, che possono arrivare ad essere dell'ordine di 1 g.

Naturalmente, la tendenza verificatasi in anni recenti a progettare macchine sempre più veloci e soggette ad elevate accelerazioni impone conseguentemente la necessità di garantire che le slitte mobili della macchina, convenzionalmente disposte a sbalzo sopra la relativa struttura di sopporto sulla quale sono montate scorrevoli, non siano soggette a inclinazioni o deformazioni per effetto delle accelerazioni e delle decelerazioni cui sono sottoposte. Le corrispondenti sollecitazioni sono naturalmente tanto più elevate quanto più elevata è la massa dei corpi in movimento .

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare una unità di produzione del tipo indicato all'inizio della presente descrizione che da un lato sia in grado di operare con velocità ed accelerazioni elevate e dall'altro lato possa garantire le necessarie caratteristiche di rigidezza e di stabilità con una struttura relativamente leggera .

In vista di raggiungere tale scopo, l'invenzione ha per oggetto un'unità di produzione del tipo indicato all'inizio della presente descrizione, caratterizzata dalla combinazione delle seguenti caratteristiche :

- la suddetta prima slitta è scorrevole lungo il suddetto asse X orizzontale e perpendicolare all'asse del mandrino,

- la suddetta seconda slitta è scorrevole lungo il suddetto asse Z orizzontale e parallelo all'asse del mandrino,

- la suddetta terza slitta è scorrevole lungo il suddetto asse Y verticale,

- il suddetto banco fisso è sormontato da una struttura a portale, in modo tale da presentare due piani orizzontali di guida fra loro distanziati ed affacciati, ossia un piano orizzontale di guida inferiore ed un piano orizzontale di guida superiore,

- la prima slitta, scorrevole lungo detto asse X, comprende un elemento di slitta inferiore ed un elemento di slitta superiore, fra loro separati, montati su rispettive guide predisposte rispettivamente sul suddetto piano orizzontale di guida inferiore e sul suddetto piano orizzontale di guida superiore,

- a detti primo e secondo elemento della prima slitta sono associati i rispettivi mezzi attuatori, fra loro separati e controllati in sincronismo,

- detta seconda slitta presenta una superficie inferiore ed una superficie superiore rispettivamente montate scorrevoli su rispettive guide predisposte su detti elementi inferiore e superiore della prima slitta, e detta terza slitta portante il mandrino è montata scorrevole su guide verticali predisposte su una superficie frontale di detta seconda slitta.

Grazie alle caratteristiche sopra indicate, l'unità di produzione secondo l'invenzione ottiene una serie di vantaggi. La predisposizione di una struttura fissa con due piani contrapposti di guida sui quali sono montati scorrevoli nella direzione dell'asse X due elementi separati di slitta, fra i quali è a sua volta montata scorrevole nella direzione dell'asse Z la seconda slitta, consente di garantire un movimento preciso degli elementi mobili della macchina limitando le deformazioni di flessione e torsione anche in caso di notevoli accelerazioni e decelerazioni, il tutto con una struttura relativamente leggera. Nello stesso tempo, la predisposizione del mandrino sulla slitta mobile lungo l'asse verticale Y garantisce dei vantaggi rispetto al caso in cui la seconda slitta fosse mobile lungo l'asse Y e la terza slitta portante il mandrino fosse mobile lungo l'asse Z. In quest'ultimo caso, infatti, la struttura portante il mandrino dovrebbe essere adeguatamente sopportata al fine di garantire l'assenza di deformazioni indesiderate. Infatti, qualora la terza slitta portante il mandrino fosse mobile lungo l'asse Z, vi sarebbero condizioni in cui essa dovrebbe sporgere a sbalzo dalla rispettiva struttura di sopporto e di guida, il che costringerebbe ad aumentare decisamente il peso di quest'ultima rispetto a quanto è necessario invece nel caso della presente invenzione .

Pertanto, nella macchina secondo l'invenzione la particolare scelta degli assi lungo cui si muovono le tre slitte della macchina, in combinazione con la predisposizione dei due piani contrapposti di guida, dei due elementi di slitta separati montati scorrevoli su di essi ed atti a loro volta a guidare fra loro la seconda slitta della macchina, consente di operare con velocità ed accelerazioni molto elevate, garantendo nello stesso tempo la necessaria rigidezza delle parti di sopporto della macchina con una struttura relativamente leggera.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

la figura 1 è una vista laterale in elevazione, parzialmente sezionata, dell'unità di produzione secondo l'invenzione,

la figura 2 è una vista secondo la linea II-II della figura 1,

la figura 3 è una vista frontale, secondo la freccia III della figura 1,

la figura 4 è una vista in scala ampliata di un particolare della figura 1, e

la figura 5 è una vista in scala ampliata di un particolare della figura 3.

Con riferimento ai disegni, il numero 1 indica nel suo insieme una unità di produzione ad alta velocità per lavorazioni meccaniche ad asportazione di truciolo comprendente mezzi 2 per sopportare il pezzo in lavorazione (non illustrato) in posizione fissa. Nell'esempio illustrato, i mezzi di sopporto 2 comprendono una tavola orizzontale girevole 3 (vedere figure 1, 2) presentante due postazioni diametralmente opposte, 5 provviste di mezzi per ricevere e sopportare sopra di esse un pezzo da lavorare. Tali mezzi di fissaggio del pezzo non sono qui illustrati, in quanto essi possono essere di un qualunque tipo noto e non rientrano nell'ambito dell'invenzione. L'eliminazione di tali dettagli dai disegni rende inoltre questi ultimi di più pronta e facile comprensione. La tavola orizzontale 3 può essere ruotata intorno ad un asse verticale 6 per portare selettivamente le due postazioni di lavoro 4, 5 in corrispondenza di una zona di lavoro W ove il pezzo può essere impegnato dall'utensile della macchina.

La macchina secondo l'invenzione comprende un unico mandrino 7, che naturalmente può essere costituito in realtà da un gruppo mandrino con associato motore elettrico, avente un asse orizzontale Z, e montato girevole entro una struttura di sopporto 8 che è a sua volta sopportata, nel modo che verrà descritto in dettaglio nel seguito, in modo da potersi spostare sia lungo l'asse Z, sia lungo un asse orizzontale X (figura 2) perpendicolare all'asse Z del mandrino 7, sia lungo un asse verticale Y (vedere figura 1). Tale possibilità di movimento è ottenuta nel modo seguente.

La macchina secondo l'invenzione comprende un banco fisso 9 sormontato da una struttura a portale costituita da due colonne 10 che si elevano dai due lati del banco 9, e da una traversa superiore 11 che collega superiormente le colonne 10.

Il banco inferiore 9 e la traversa superiore 11 presentano due piani orizzontali fra loro affacciati e distanziati, indicati rispettivamente con 12 e 13 che costituiscono un piano orizzontale inferiore di guida ed un piano orizzontale superiore di guida. A tal fine, sui due piani 12, 13 sono predisposte guide 12a, 13a dirette parallelamente all'asse orizzontale X perpendicolare all'asse del mandrino.

Tali guide servono per guidare in modo scorrevole lungo una direzione parallela all'asse X una prima delle tre slitte che la macchina prevede al fine di ottenere la possibilità di spostare la struttura 8 di sopporto del mandrino 7 lungo i tre assi mutuamente ortogonali X, Y, Z. Tuttavia, nella macchina secondo l'invenzione, la prima slitta, mobile nella direzione X, è costituita in realtà da due elementi di slitta separati, un elemento di slitta inferiore 14 ed un elemento di slitta superiore 15. Tali elementi sono fra loro separati e rispettivamente scorrevoli sulle guide 12a e 13a dei due piani orizzontali di guida 12, 13 della struttura fissa della macchina.

La disposizione generale sopra descritta è visibile nella figura 1 ed illustrata più in dettaglio nella figura 4. Con riferimento a quest'ultima figura, nel caso dell'esempio illustrato, ciascuno dei due piani di guida 12, 13 presenta tre guide 12a, 13a dirette parallelamente all'asse X. Inoltre, a ciascuno dei due elementi di slitta 14, 15 sono associati rispettivi mezzi motori, controllati in sincronismo fra loro, che comandano il movimento degli elementi 14, 15 lungo l'asse X. Sempre nel caso dell'esempio illustrato, tali mezzi motori sono costituiti da due coppie di motori lineari 16, 17, di un qualunque tipo noto, ognuno dei quali comprende uno statore 16a, 17a ancorato alla struttura della macchina, ed una parte mobile 16b, 17b connessa rigidamente al rispettivo elemento di slitta 14, 15. Come già indicato, i due elementi 14, 15 costituiscono una prima slitta della macchina, mobile lungo l'asse X. Ancora con riferimento particolare alla figura 4, ed inoltre alla figura 5, che illustra in scala ampliata un dettaglio della figura 3, la macchina secondo l'invenzione comprende una seconda slitta, indicata nel suo insieme con il numero di riferimento 18, che è guidata in modo scorrevole lungo l'asse Z fra i due elementi di slitta 14, 15. A tal fine, gli elementi di slitta 14, 15 presentano sulle loro due facce contrapposte guide longitudinali 14a, 15a (figura 5) sulle quali si impegnano in modo scorrevole rispettivamente la superficie inferiore 18a e la superficie superiore 18b della seconda slitta 18. Anche in questo caso, il movimento della seconda slitta 18 lungo l'asse Z è ottenuto mediante due motori lineari 19, 20 aventi ciascuno uno statore 19a, 20a connesso rigidamente al rispettivo elemento di slitta 14, 15, ed una parte mobile 19b, 20b connessa alla slitta 18.

La struttura dei motori lineari 16, 17, 19, 20 non è qui illustrata in dettaglio, in quanto tale struttura può essere realizzata in un qualunque modo noto e non rientra, presa a sé stante, nell'ambito della presente invenzione. E' possibile naturalmente sostituire i motori lineari con qualsiasi altro tipo di attuatori, quali ad esempio attuatori con viti a sfere .

La struttura 8 di sopporto del mandrino 7 costituisce una terza slitta mobile lungo l'asse verticale Y, che è guidata in modo scorrevole su guide verticali 21 predisposte sulla faccia frontale della seconda slitta 18, il movimento verticale della terza slitta 8 essendo controllato da due ulteriori motori lineari (non visibili nei disegni.

Con riferimento alle figure 1 a 3, la macchina comprende un magazzino di utensili 23 portato da una struttura fissa adiacente al banco della macchina ed includente una ruota 24 girevole intorno ad un asse orizzontale 25 e portante sulla sua periferìa una pluralità di utensili T che possono essere prelevati o depositati automaticamente dal mandrino 7 che, a tale scopo, secondo una tecnica per sé nota, viene spostato in adiacenza al magazzino 23, ogni volta che occorre sostituire un utensile nel corso di un ciclo di lavorazione.

Come risulta evidente dalla descrizione che precede, la struttura 8 portante il mandrino è mobile lungo l'asse Y. Tale soluzione è decisamente preferibile rispetto a soluzioni della tecnica anteriore in cui la slitta portante il mandrino è mobile nella direzione dell'asse Z. In questo caso, infatti occorre predisporre la parte della macchina su cui è montata scorrevole la slitta portante il mandrino con una struttura pesante e complessa, al fine di garantire il movimento preciso del mandrino e l'assenza di deformazioni anche quando la slitta portante il mandrino sporge a sbalzo rispetto alla relativa parte di sopporto. Inoltre, la predisposizione di una prima slitta costituita da due elementi di slitta separati 14, 15 guidati lungo l'asse X su due rispettivi piani di guida contrapposti 12, 13, nonché la predisposizione di una seconda slitta mobile lungo l'asse Z e guidata superiormente ed inferiormente dai due suddetti elementi di slitta 14, 15, garantisce ancora una volta l'assenza di deformazioni della struttura, anche in caso di movimenti con elevate accelerazioni, il tutto con una struttura relativamente leggera.

L'impiego di motori lineari fra loro sincronizzati per il comando dei movimenti di ciascuna slitta della macchina risulta particolarmente vantaggioso in combinazione con la struttura sopra descritta.

Naturalmente, fermo restando al principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1. Unità di produzione ad alta velocità per lavorazioni meccaniche ad asportazione di truciolo, del tipo comprendente mezzi (2) per sopportare il pezzo in lavorazione in posizione fissa ed un mandrino (7) ad asse orizzontale portante un utensile di lavorazione e sopportato in modo girevole da una struttura di sopporto (8) che è spostabile sia lungo un asse orizzontale Z parallelo all'asse del mandrino (7), sia lungo un asse orizzontale X perpendicolare all'asse del mandrino (7), sia lungo un asse verticale Y, detta unità di produzione comprendendo - un banco fisso (9), - una prima slitta (14, 15) montata scorrevole su detto banco (9) lungo un primo dei suddetti tre assi (X, Y, Z), - una seconda slitta (18) montata scorrevole su detta prima slitta (14, 15) lungo un secondo dei suddetti tre assi (X, Y, Z), e - una terza slitta (8) montata scorrevole su detta seconda slitta (18) lungo il terzo dei suddetti tre assi (X, Y, Z) e costituente la suddetta struttura di sopporto del mandrino (7), e - mezzi attuatori del movimento di ciascuna slitta, caratterizzata dalla combinazione delle seguenti caratteristiche : - la suddetta prima slitta (14, 15) è scorrevole lungo il suddetto asse X orizzontale e perpendicolare all'asse del mandrino (7), - la suddetta seconda slitta (18) è scorrevole lungo il suddetto asse Z orizzontale e parallelo all'asse del mandrino (7), la suddetta terza slitta (8) è scorrevole lungo il suddetto asse Y verticale, - il suddetto banco fisso (9) è sormontato da una struttura a portale (10, 11), in modo tale da presentare due piani orizzontali di guida (12, 13) fra loro distanziati ed affacciati, ossia un piano orizzontale di guida inferiore (12) ed un piano di guida superiore (13), - la prima slitta, scorrevole lungo detto asse X, comprendente un elemento di slitta inferiore (14) ed un elemento di slitta superiore (15), fra loro separati, montati su rispettive guide (12a, 13a) predisposte rispettivamente sul suddetto piano orizzontale di guida inferiore (12) e sul suddetto piano orizzontale di guida superiore (13), - a detti primo e secondo elemento (14, 15) della prima slitta sono associati rispettivi mezzi attuatori (16, 17), fra loro separati e controllati in sincronismo, detta seconda slitta (18) presenta una superficie inferiore 18a ed una superficie superiore 18b rispettivamente montate scorrevoli su rispettive guide (14a, 15a) predisposti su detti elementi inferiore e superiore (14, 15) della prima slitta, e detta terza slitta (8) portante il mandrino (7) e montata scorrevole su guide verticali (21) predisposte su una superficie frontale di detta seconda slitta (18).
2. 2. Unità di produzione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi attuatori (16, 17) associati a detto primo e secondo elemento di slitta (14, 15) sono motori lineari.
3. 3. Unità di produzione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che anche a detta seconda slitta (18) sono associati mezzi attuatori comprendenti due motori lineari (19, 20) connessi rispettivamente alla parte inferiore e alla parte superiore della seconda slitta (18). Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.