IT9021221A1 - DEVICE FOR AUTOMATIC LOCKING AND UNLOCKING OF A TOOL IN THE SPINDLE OF A MACHINE TOOL - Google Patents
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Description
"Dispositivo per il bloccaggio e sbloccaggio automatico di un utensile nel mandrino di una macchina utensile" "Device for the automatic locking and unlocking of a tool in the spindle of a machine tool"
Riassunto del trovato Summary of the finding
Dispositivo per il bloccaggio e sbloccaggio automatico di un utensile nel mandrino di una macchina utensile, prevedendo che 1'asta di comando per 1'azionamento di una pinza di bloccaggio, presenta alla sua estremità posteriore un ingrossamento formante un appoggio per un mezzo a molla precaricato, che detto mezzo a molla appoggia con 1'altra sua estremità contro una battuta formata dall'estremità del mandrino, che 1'ingrossamento dell'asta di comando coopera con una battuta fissa e che il canotto accogliente il mandrino è attivabile da un mezzo di traslazione che consente un movimento controllato del canotto in senso assiale. Device for the automatic locking and unlocking of a tool in the spindle of a machine tool, providing that the control rod for the actuation of a locking pincer has an enlargement at its rear end forming a support for a preloaded spring means , that said spring means rests with its other end against a stop formed by the end of the mandrel, that the enlargement of the control rod cooperates with a fixed stop and that the sleeve accommodating the mandrel can be activated by a means of translation that allows a controlled movement of the sleeve in the axial direction.
Descrizione del trovato Description of the finding
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per il bloccaggio è lo sbloccaggio automatico di un utensile nel mandrino di una macchina utensile. The present invention refers to a device for locking and automatic unlocking of a tool in the spindle of a machine tool.
E' noto dallo stato della tecnica di bloccare e sbloccare gli utensili nel mandrino di una macchina utensile con 1'ausilio di una pinza comandabile che si impegna con un prolungamento sagomato sporgente dal lato posteriore del cono dell' utensile. Questa pinza, notoriamente viene azionata da un'asta di comando allogata all'interno del mandrino e 1'asta di comando risulta collegata con la sua estremità, opposta alla pinza, con un cilindro idraulico che sposta 1'asta di comando contro 1'effetto di un pacco a molle. L'inconveniente di questa forma di esecuzione è da ravvisare nel fatto che 1'estremità dell'asta di comando, è collegata con un pistone idraulico e quindi risulta ostacolata e non permette, ad esempio, 1'alimentazione di un fluido refrigerante verso la parte anteriore dell' utensile. Inoltre, 1'azionamento dell' asta di comando con 1'ausilio di una unità idraulica, richiede non solo la previsione di indesiderati collegamenti per 1'alimentazione rispettivamente per lo scarico del fluido idraulico, ma necessita anche mezzi aventi un costo non indifferente, ad esempio valvole di comando ed una centralina idraulica. It is known from the state of the art to lock and unlock the tools in the spindle of a machine tool with the aid of a controllable gripper which engages with a shaped extension projecting from the rear side of the tool cone. This pincer is known to be actuated by a control rod located inside the spindle and the control rod is connected to its end, opposite the clamp, with a hydraulic cylinder which moves the control rod against the effect. of a spring pack. The drawback of this embodiment is to be recognized in the fact that the end of the control rod is connected to a hydraulic piston and therefore is obstructed and does not allow, for example, the supply of a refrigerant fluid towards the part front of the tool. Furthermore, the actuation of the control rod with the aid of a hydraulic unit requires not only the provision of undesired connections for the supply respectively for the discharge of the hydraulic fluid, but also requires means having a considerable cost, such as example control valves and a hydraulic power unit.
Scopo del presente trovato è di escogitare un dispositivo di azionamento per 1'asta di comando di un noto meccanismo per il bloccaggio e lo sbloccaggio di un utensile disposto in un mandrino di una macchina utensile, che sia di costruzione molto semplice, che non richieda la previsione di un gruppo idraulico per 1'azionamento dell' asta di comando, e che lasci libera 1'estremità posteriore dell' asta di comando. The object of the present invention is to devise an actuation device for the control rod of a known mechanism for locking and unlocking a tool arranged in a spindle of a machine tool, which is of very simple construction, which does not require the provision of a hydraulic unit for operating the control rod, and which leaves the rear end of the control rod free.
Secondo il trovato, tale scopo viene raggiunto per il fatto che 1'asta di comando per 1'azionamento della pinza presenta alla sua estremità posteriore un ingrossamento, formante un appoggio per un mezzo a molla precaricato, che detto mezzo a molla appoggia con 1'altra sua estremità contro una battuta formata dall'estremità del mandrino, che 1'ingrossamento dell' asta di comando coopera con una battuta fissa e che il canotto, accogliente il mandrino, è collegato con un mezzo di azionamento che consente uno spostamento controllato del canotto in senso assiale. According to the invention, this object is achieved by the fact that the control rod for actuating the pincer has an enlargement at its rear end, forming a support for a preloaded spring means, which said spring means rests with 1 ' its other end against a stop formed by the end of the mandrel, which the enlargement of the control rod cooperates with a fixed stop and that the sleeve, accommodating the mandrel, is connected with an actuation means which allows a controlled displacement of the sleeve axially.
Con un dispositivo di questo genere, diventa possibile attivare con un breve spostamento assiale del canotto accogliente il mandrino, 1'asta per il bloccaggio e lo sbloccaggio dell' utensile, portando 1'asta semplicemente in battuta con un riscontro. Così si può rinunciare alle unità idrauliche finora usuali ed inoltre, si offre la possibilità di praticare nell' asta di comando un foro assiale per 1'alimentazione di un fluido di refrigerazione, di aria compressa o simile da trasmettere alla punta dell' utensile. With a device of this kind, it becomes possible to activate the spindle, the rod for locking and unlocking the tool with a short axial movement of the receiving sleeve, simply bringing the rod to the stop with a stop. Thus it is possible to dispense with the hitherto usual hydraulic units and, moreover, it is possible to make an axial hole in the control rod for the supply of a cooling fluid, compressed air or the like to be transmitted to the tip of the tool.
L'oggetto, concepito secondo la presente invenzione, sarà ora descritto più dettagliatamente tramite una forma di esecuzinoe data solo a titolo di esempio ed illustrato nei disegni allegati nei quali: The object, conceived according to the present invention, will now be described in more detail by means of a form of execution given only by way of example and illustrated in the attached drawings in which:
la figura 1 mostra il dispositivo, concepito secondo la presente invenzione, in posizione di bloccaggio dell'utensile, Figure 1 shows the device, conceived according to the present invention, in the tool locking position,
la figura 2 mostra il dispositivo, concepito secondo la presente invenzione, in fase di sbloccaggio dell'utensile, la figura 3 mostra un dispositivo accessorio previsto per alimentare all'utensile un fluido attraverso 1'asta di comando; e figure 2 shows the device, conceived according to the present invention, in the tool unlocking phase; figure 3 shows an accessory device provided for supplying the tool with a fluid through the control rod; And
la figura 4 mostra una ulteriore forma di esecuzione di un meccanismo per lo spostamento controllato del cannotto. Figure 4 shows a further embodiment of a mechanism for controlled displacement of the sleeve.
Come si può rilevare dalla figura 1, in modo noto, un canotto 1 supportato traslabile assialmente nella struttura 2 di una macchina utensile, accoglie mediante cuscinetti 3 un mandrino 4, presentante alla sua estremità una sede conica 5 per ricevere il cono 6 di un utensile non illustrato più dettagliatamente. As can be seen from Figure 1, in a known way, a sleeve 1 supported axially translatable in the structure 2 of a machine tool, receives by means of bearings 3 a spindle 4, having at its end a conical seat 5 to receive the cone 6 of a tool not illustrated in more detail.
L'estremità posteriore del cono 6 presenta una sporgenza 7 sagomata con la quale si impegna una pinza 8, solidale con un'asta 9 per il bloccaggio, rispettivamente per lo sbloccaggio del cono 6. Il mandrino 4 viene messo in rotazione tramite una puleggia 10. The rear end of the cone 6 has a shaped protrusion 7 with which a collet 8 engages, integral with a rod 9 for locking, respectively for releasing the cone 6. The spindle 4 is rotated by means of a pulley 10 .
La pinza 8 è eseguita in modo da poter afferrare la parte sagomata della sporgenza 7 del cono 6 per consentire nella posizione, illustrato in figura 1, il saldo bloccaggio del cono 6 dell'utensile nella sede conica 5. The collet 8 is made in such a way as to be able to grasp the shaped part of the protrusion 7 of the cone 6 to allow in the position, illustrated in figure 1, the firm locking of the cone 6 of the tool in the conical seat 5.
Nella figura 2 la pinza 8 è illustrata in una posizione, nella quale libera il prolungamento 7 del cono 6, consentendo così di staccare il cono 6 dalla sede conica 5, permettendo di effettuare il cambio dell'utensile. In Figure 2, the collet 8 is shown in a position, in which it frees the extension 7 of the cone 6, thus allowing the cone 6 to be detached from the conical seat 5, allowing the tool to be changed.
Gli elementi finora descritti fanno parte dello stato anteriore della tecnica e pertanto non richiedono una più dettagliata descrizione. Nuovo è secondo il trovato il meccanismo descritto più dettagliatamente in seguito e previsto per 1'azionamento automatico dell'asta di comando 9 prevista per il bloccaggio e lo sbloccaggio dell'utensile, rispettivamente del cono 6. The elements described up to now are part of the prior art and therefore do not require a more detailed description. New according to the invention is the mechanism described in greater detail below and provided for the automatic actuation of the control rod 9 provided for locking and unlocking the tool, respectively of the cone 6.
Come si può rilevare dalle figure 1 e 2, secondo 1'invenzione 1' estremità posteriore dell'asta di comando 9 presenta uno stelo di prolungamento indicato con 11. As can be seen from Figures 1 and 2, according to the invention the rear end of the control rod 9 has an extension stem indicated with 11.
Per consentire un facile montaggio della molla 14, l'estremità anteriore dello stelo 11 è collegata con accoppiamento a vite 40 con 1'asta di comando 9, mentre l'estremità posteriore dello stelo di prolungamento 11 supporta un ingrossamento 12, ad esempio sotto forma di robusta ghiera, pure avvitata. La ghiera avvitata forma un riscontro 13 per un mezzo a molla 14 ad esempio una molla ad elica, la quale appoggia con 1'altra sua estremità contro una battuta 15 di un ingrossamento .16 della estremità posteriore del mandrino 9. L'ingrossamento 12 è allogato in una camera 17 delimitata da un coperchio che fa parte della struttura 18 della macchina. La camera 17 determina una superficie di battura 19 per 1'ingrossamento 12. To allow easy assembly of the spring 14, the front end of the stem 11 is connected by screw coupling 40 with the control rod 9, while the rear end of the extension stem 11 supports an enlargement 12, for example in the form of sturdy ring nut, also screwed. The screwed ring nut forms a stop 13 for a spring means 14, for example a helical spring, which rests with its other end against a stop 15 of an enlargement 16 of the rear end of the mandrel 9. The enlargement 12 is housed in a chamber 17 delimited by a cover which is part of the structure 18 of the machine. The chamber 17 determines a striking surface 19 for the enlargement 12.
Il canotto 1, accogliente il mandrino 4 è solidale con un braccio 20 sporgente. Il braccio 20 è liberamente traslabile in un' apertura 21 a finestra, praticata nella struttura 22 della macchina accogliente il canotto 1. Il braccio 20 risulta collegato operativamente con una vite di precisione 22, ad esempio una vite a ricircolazione di sfere, azionata da un motore comandabile 23, ad ésempio un motore a corrente continua, governato da una nota unità a controllo numerico asservita alla macchina utensile. The sleeve 1, accommodating the mandrel 4, is integral with a protruding arm 20. The arm 20 is freely translatable in a window opening 21, made in the structure 22 of the machine accommodating the sleeve 1. The arm 20 is operationally connected with a precision screw 22, for example a ball screw, driven by a controllable motor 23, for example a direct current motor, governed by a known numerical control unit enslaved by the machine tool.
Nella posizione assunta dall'ingrossamento 12 del prolungamento 11 (come illustrato in figura 1), la molla 14 precaricata si espande e sposta 1'ingrossamento 12 e quindi il prolungamento 11 nonché l'asta di comando 9 all'indietro nel senso indicato dalla freccia (f), fatto che provoca il serraggio delle pinze 8 intorno alla sporgenza 7 sagomata del cono 6 dell' utensile. Quindi, il cono 6 viene influenzato da una forza di trazione che blocca il cono 6 saldamente nella sede 5 conica del mandrino 4. In questa situazione, tramite la puleggia 10, il mandrino 4 può essere messo in rotazione e 1'utensile 6 saldamente bloccato nella sede conica 5, esegue la lavorazione. In the position assumed by the enlargement 12 of the extension 11 (as illustrated in Figure 1), the preloaded spring 14 expands and moves the enlargement 12 and therefore the extension 11 and the control rod 9 backwards in the direction indicated by the arrow. (f), which causes the clamping of the pliers 8 around the shaped protrusion 7 of the cone 6 of the tool. Therefore, the cone 6 is influenced by a traction force which locks the cone 6 firmly in the conical seat 5 of the spindle 4. In this situation, by means of the pulley 10, the spindle 4 can be put into rotation and the tool 6 firmly locked. in the conical seat 5, performs the machining.
Volendo invece sbloccare 1'utensile e quindi staccare il cono 6 dalla sede conica 5, come illustrato in figura 2, a mandrino 4 fermo/ si aziona il motore 23 in modo tale che la vite di precisione 24 sposti all' indietro (senso indicato dalla freccia f) con 1'ausilio del braccio 20 il canotto 1 e quindi il mandrino 4 ed anche 1'asta di comando 9. Instead, if you want to release the tool and then detach the cone 6 from the conical seat 5, as shown in Figure 2, with the spindle 4 stopped / the motor 23 is activated so that the precision screw 24 moves backwards (direction indicated by the arrow f) with the aid of the arm 20 the sleeve 1 and therefore the spindle 4 and also the control rod 9.
Di conseguenza, 1'ingrossamento 12 batte contro la superficie di arresto 19, il mezzo a molla 14 viene compresso e viene annullato 1'effetto di trazione, esercitato in precedenza dalla molla 14 sull'asta 9. Considerando che 1'estremità posteriore dell' asta 9, costituita dall'ingrossamento 12 nonché dal prolungamento 11, una volta entrata in battuta con la superficie 19 non è più in grado di eseguire movimenti assiali, spostamento assiale che continua però in modo controllato e per una certa entità per quanto riguarda il mandrino 4, rispettivamente il canotto 1, si provoca che la pinza 8 di bloccaggio penetra in- uno slargo 25 praticato nel mandrino 4 e cioè in corrispondenza dell'estremità posteriore 7 del cono 6. La previsione dello slargo 25 consente alla pinza 8 di aprirsi inostacolatamente, liberando dall' accoppiamento geometrico 1' estremità 7 del cono 6, permettendo ad uno spintore 26 di agire sull'estremità 7 del cono 6, staccando cosi questo dalla sede conica 5. Consequently, the swelling 12 strikes against the stop surface 19, the spring means 14 is compressed and the traction effect previously exerted by the spring 14 on the rod 9 is canceled. Considering that the rear end of the rod 9, consisting of the enlargement 12 as well as the extension 11, once it comes into contact with the surface 19 is no longer able to perform axial movements, an axial movement which continues however in a controlled manner and to a certain extent as regards the spindle 4, respectively the sleeve 1, causes the locking pincer 8 to penetrate into a widening 25 made in the mandrel 4, that is, in correspondence with the rear end 7 of the cone 6. The provision of the widening 25 allows the gripper 8 to open unobstructed , releasing the end 7 of the cone 6 from the geometric coupling, allowing a pusher 26 to act on the end 7 of the cone 6, thus detaching it from the conical seat 5.
Una volta asportato 1'utensile 6 dal mandrino 4, si introduce un nuovo utensile 6 nella sede conica 5, si aziona il motore 23 in senso opposto alla freccia f, spostando tramite il braccio 20 il canotto 1 nuovamente nella posizione illustrata in figura 1. In questa posizione, 1'ingrossamento 12 risulta nuovamente distanziato dalla superficie di battuta 19, permettendo alla molla 14 precaricata di espandersi nuovamente, agendo con forza di trazione sull'asta di comando 9, la quale chiude nuovamente la pinza 8 intorno all'estremità 7 sagomata del cono 6, bloccando 1'utensile nella sede conica 5. Once the tool 6 has been removed from the spindle 4, a new tool 6 is introduced into the conical seat 5, the motor 23 is operated in the opposite direction to the arrow f, moving the sleeve 1 back to the position illustrated in Figure 1 by means of the arm 20. In this position, the swelling 12 is again spaced apart from the abutment surface 19, allowing the preloaded spring 14 to expand again, acting with traction force on the control rod 9, which closes the gripper 8 again around the end 7 shape of the cone 6, locking the tool in the conical seat 5.
In seguito, il mandrino 4 può essere nuovamente messo in rotazione tramite la puleggia 10 per eseguire ulteriori lavorazioni. Subsequently, the spindle 4 can be put into rotation again by means of the pulley 10 to carry out further machining.
Dalla precedente descrizione si può rilevare che, grazie al movimento comandato in senso assiale del canotto 1 ed il relativo mandrino 4 e, grazie alla previsione di un ingrossamento 12 solidale con l'asta di comando 9, 11 e movibile contro una superficie di battua 19, superando così 1'effetto di trazione della molla 14, diventa possibile con un movimento assiale comandato del canotto 1, attivare, rispettivamente disattivare la pinza di serraggio, per bloccare e sbloccare il cono 6 di un utensile inserito nel mandrino 4 di una macchina utensile. From the foregoing description it can be seen that, thanks to the axially controlled movement of the sleeve 1 and the relative mandrel 4 and, thanks to the provision of an enlargement 12 integral with the control rod 9, 11 and movable against an abutment surface 19 , thus overcoming the traction effect of the spring 14, it becomes possible, with a controlled axial movement of the sleeve 1, to activate, respectively deactivate the collet, to lock and unlock the cone 6 of a tool inserted in the spindle 4 of a machine tool .
Grazie alla possibilità di poter rinunciare a mezzi idraulici, come erano finora usuali per lo spostamento dell'asta di comando 9, 1'estremità del mandrino 4 e cioè 1'asta di comando 9 ed il prolungamento 11 risultano liberi e possono essere utilizzati vantaggiosamente per alimentare all'utensile un fluido. Una tale forma di esecuzione è illustrata nella figura 3, dalla quale si può rilevare che sia l'albero di comando 9 sia il prolungamento 11 presentano un foro. 27 estendentesi fino al cono 6 dell'utensile (non illustrato nella figura 3). All'estremità del prolungamento 11 (figura 3) è montato un giunto rotante 28 con un raccordo 29, al quale tramite una tubazione 30 può essere alimentato un fluido di refrigerazione, aria compressa, olio o simile, da convogliare verso 1'utensile. Thanks to the possibility of being able to dispense with hydraulic means, as was hitherto usual for the displacement of the control rod 9, the end of the spindle 4, i.e. the control rod 9 and the extension 11 are free and can be used advantageously for supply the tool with a fluid. Such an embodiment is illustrated in Figure 3, from which it can be seen that both the drive shaft 9 and the extension 11 have a hole. 27 extending to the cone 6 of the tool (not shown in Figure 3). At the end of the extension 11 (Figure 3) there is mounted a rotating joint 28 with a fitting 29, to which a refrigeration fluid, compressed air, oil or the like, to be conveyed towards the tool, can be fed through a pipe 30.
Come si può rilevare dalla figura 4, secondo un'ulteriore forma di esecuzione si può prevedere che il canotto 1 presenti alla sua estremità posteriore ‘ una chiocciola 50, la cui parte filettata 51 si impegna con un manicotto 52, filettato esternamente. Vantaggiosamente trova impiego un accoppiamento preciso con vite a ricircolazione di sfere. As can be seen from Figure 4, according to a further embodiment it can be provided that the sleeve 1 has at its rear end ‘a nut 50, whose threaded part 51 engages with an externally threaded sleeve 52. Advantageously, a precise coupling with a ball screw is used.
Il canotto 52 è solidale con una ruota dentata 53 impegnantesi ad esempio con una cinghia dentata 54, la quale tramite una ruota dentata 55 risulta: collegata operativamente con un motore 56 comandatile, vantaggiosamente un motore a corrente continua, collegato operativamente con 1' unità a controllo numerico della macchina utensile. The sleeve 52 is integral with a toothed wheel 53 engaging, for example, with a toothed belt 54, which by means of a toothed wheel 55 is: operationally connected to a motor 56 which can be driven, advantageously a direct current motor, operationally connected to the unit a numerical control of the machine tool.
Questa forma di esecuzione ha il vantaggio che lo spostamento assiale del canotto 1 avviene con un azionamento concentrico, in totale assenza di momenti di inclinazione che potrebbero crearsi eventualmente in caso di spostamento del canotto 1 con i mezzi illustrati nella figura 2. This embodiment has the advantage that the axial displacement of the sleeve 1 occurs with a concentric drive, in the total absence of inclination moments which could possibly be created in case of displacement of the sleeve 1 with the means illustrated in Figure 2.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
0001 | Granted | ||
TA | Fee payment date (situation as of event date), data collected since 19931001 |
Effective date: 19970825 |