ITBS20100128A1 - Dispositivo portautensili - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo portautensili assemblabile sul mandrino di una macchina utensile, in particolare per eseguire lavorazioni radiali su un pezzo, cioà ̈ ottenute spostando un utensile radialmente rispetto all’asse del mandrino. Un esempio particolare di un tale dispositivo portautensile à ̈ noto come “recesso†o “recessore†, in quanto adatto a realizzare lavorazioni in sottosquadro su un pezzo.

Attualmente sono note diverse soluzioni realizzative per ottenere uno spostamento radiale di un utensile, montato su un carrello portautensile.

Una prima soluzione prevede un’unità provvista di un sistema a leve, azionato da un pistone posto in una parte posteriore dell’unità, parallelamente all’asse del mandrino.

Un’altra soluzione realizzativa prevede l’impiego di un cono come mezzo attuatore il quale, spostandosi assialmente, provoca uno spostamento radiale del carrello portautensile.

Un’altra soluzione ancora prevede l’uso di un ingranaggio a cremagliera che trasforma il moto assiale di un attuatore nel moto radiale dell’utensile.

Tutte queste soluzioni realizzative hanno in comune il fatto che il movimento assiale del dispositivo attuatore viene trasmesso all’utensile per il tramite di mezzi di rinvio. Questo rinvio del movimento à ̈ però fonte di notevoli inconvenienti.

In particolare, la pressione specifica esercitata dall’attuatore di comando non si trasferisce direttamente sul carrello portautensile, ma attraverso i mezzi di rinvio. In altre parole, le sollecitazioni generate dall’attuatore di comando provocano sui mezzi di rinvio l’insorgere di fenomeni vibrazionali che compromettono la qualità della lavorazione effettuata dall’utensile.

Inoltre, tali fenomeni vibrazionali causano una precoce usura dell’utensile di lavorazione e dei mezzi di rinvio, soprattutto nel caso di lavorazione dell’acciaio.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di proporre un dispositivo porta-utensili in grado di ovviare agli inconvenienti sopra lamentati.

Tale scopo à ̈ conseguito con una dispositivo portautensili in accordo con la rivendicazione 1. Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite o vantaggiose del dispositivo.

Le caratteristiche e i vantaggi del dispositivo secondo l’invenzione risulteranno comunque evidenti dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle allegate figure, in cui:

- la figura 1 illustra, in vista prospettica, il dispositivo porta-utensili secondo l’invenzione, in una forma di realizzazione;

- la figura 2 illustra il dispositivo visto di fianco;

- la figura 3 illustra il dispositivo visto da dietro;

- la figura 4 illustra il dispositivo in vista frontale;

- la figura 5 Ã ̈ una sezione longitudinale del dispositivo, lungo la linea A-A in figura 4;

- la figura 6 mostra, in sezione longitudinale lungo la linea D-D in figura 4, il dispositivo portautensili collegato ad un mandrino ad albero cavo che comanda la rotazione del dispositivo;

- le figure 7-12 sono viste analoghe alle precedenti di un dispositivo porta-utensili in una variante di realizzazione;

- la figura 13 mostra, in sezione assiale, un carrello portautensile provvisto di mezzi di registrazione della corsa e sul quale à ̈ montato un gruppo portautensile; e

- le figure 14-24 mostrano altrettanti esempi di lavorazioni di un pezzo effettuabili con il dispositivo porta-utensili secondo l’invenzione.

In detti disegni, con 1; 100 Ã ̈ stato indicato nel suo complesso un dispositivo porta-utensili adatto ad essere accoppiato ad un mandrino 200 di una macchina utensile.

Nel prosieguo della descrizione, gli elementi comuni alle diverse forme di realizzazione del dispositivo porta-utensili sono indicati con gli stessi riferimenti numerici.

Nel prosieguo della descrizione si intenderà per direzione assiale la direzione parallela all’asse di rotazione X del mandrino della macchina utensile e per direzione radiale una direzione ortogonale alla direzione assiale X.

Inoltre, con i termini “frontale†o “anteriore†si indicherà un elemento rivolto assialmente verso il pezzo da lavorare, ovvero dalla parte opposta rispetto al mandrino del dispositivo porta-utensili. Detto mandrino, quindi, si accoppia alla parte “posteriore†del dispositivo porta-utensili.

In una forma generale di realizzazione, il dispositivo porta-utensili 1; 100 comprende almeno un carrello portautensile 10 disposto radialmente rispetto all’asse del mandrino X. Preferibilmente, come verrà evidenziato in seguito, il dispositivo porta-utensili comprende una pluralità di carrelli portautensile 10, ad esempio tre, angolarmente equidistanziati tra loro. In altre parole, detti carrelli 10 sono disposti lungo una circonferenza con centro lungo l’asse del mandrino X e distanziati tra loro di un angolo pari a 360°/n, dove n à ̈ il numero dei carrelli. Ogni carrello portautensile 10 à ̈ adatto a supportare un rispettivo utensile; quest’ultimo può essere un utensile singolo o anche un utensile multiplo.

I carrelli 10 sono montati su una testa portacarrelli 30. Detta testa comprende un attuatore di comando 32 per ogni carrello portautensile 10. Ad esempio, la testa portacarrelli 30 ha una struttura sostanzialmente cilindrica, ad asse di rotazione coassiale all’asse del mandrino X.

Ogni attuatore di comando 32 à ̈ operativamente collegato ad un rispettivo carrello 30 ed à ̈ alimentabile con un mezzo di alimentazione per muovere radialmente detto carrello 10 tra una posizione arretrata ed una posizione avanzata.

Il mezzo di alimentazione à ̈ portato ai tre attuatori di comando 32 da un corpo di collegamento 50; 500 che si estende posteriormente dalla testa portacarrelli 30 per essere accoppiato al mandrino del dispositivo portautensili. Il corpo di collegamento 50; 500 à ̈ provvisto di mezzi di distribuzione per portare il mezzo di alimentazione agli attuatori di comando 32.

Innovativamente, l’asse di traslazione Y di ogni carrello 10 coincide sostanzialmente con l’asse principale del rispettivo attuatore di comando 32 nella direzione radiale. In altre parole, ad ogni attuatore di comando 32 può essere associato un asse radiale lungo il quale si concentra l’azione esercitata dall’attuatore per muovere il carrello 10 tra la posizione arretrata e la posizione avanzata. Analogamente, ad ogni carrello à ̈ associato un asse principale Y, lungo il quale il carrello si muove. Secondo l’invenzione, l’azione esercitata da ogni attuatore 32 à ̈ coassiale al rispettivo carrello 10. Pertanto, ogni carrello à ̈ direttamente collegato ad un rispettivo attuatore di comando e non sono previsti mezzi di rinvio che trasmettono il moto dell’attuatore al carrello.

In una forma preferita di realizzazione, ogni attuatore di comando 32 à ̈ un cilindro idraulico ed il mezzo di alimentazione à ̈ un fluido di comando, ad esempio olio. Ogni cilindro 32 comprende un pistone 34 orientato radialmente rispetto all’asse del mandrino X ed una camicia esterna o fodero 36, definente con il pistone 34 una camera anteriore 37 ed una camera posteriore 38 del cilindro idraulico.

Innovativamente, ogni pistone 34 à ̈ solidale alla testa portacarrelli 30, mentre la camicia 36 à ̈ movibile rispetto a detto pistone 34 tra una posizione arretrata ed una posizione avanzata. Vantaggiosamente, la camicia stessa 36 forma il corpo del carrello portautensile 30. In altre parole, ogni carrello 10 à ̈ parte del cilindro stesso dal quale viene comandato a traslare. Pertanto, nel prosieguo della descrizione, salvo indicazione contraria, il termine “camicia del cilindro†ed il termine “carrello†sono utilizzati per indicare lo stesso elemento funzionale e sono termini intercambiabili.

In accordo con una forma di realizzazione, gli attuatori di comando 32 sono alloggiati in rispettive sedi radiali 19 ricavate nella testa portacarrelli 30. Preferibilmente, inoltre, gli attuatori di comando 32 hanno una forma sostanzialmente prismatica e presentano una porzione frontale 33, che à ̈ anche la parte frontale dei relativi carrelli 10, sporgente assialmente dalla superficie frontale della testa portacarrelli 30. A detta porzione frontale sporgente 33 di ogni carrello à ̈ adatto ad essere fissato un gruppo di fissaggio utensile 300 (figure 13-24).

In una forma di realizzazione, i carrelli portautensile 10 sono trattenuti assialmente sulla testa portacarrelli 30 da lardoni di contenimento 11. Detti lardoni 11 impegnano assialmente la parte della superficie frontale dei carrelli allineata alla superficie frontale della testa portacarrelli 30. Pertanto, detti lardoni 11 si estendono lungo i fianchi della porzione frontale sporgente 33 dei carrelli. Nell’esempio di realizzazione a tre carrelli illustrato, alla testa portacarrelli 30 sono fissati tre lardoni di contenimento 11 aventi ognuno una forma a “V†formante un angolo di 120°. Ogni lardone 11, pertanto, impegna assialmente due porzioni adiacenti di una coppia di carrelli 10.

Vantaggiosamente, inoltre, ai lardoni di contenimento 11 à ̈ fissata una piastra frontale di protezione 15 adatta ad evitare la penetrazione di sporco all’interno della testa portacarrelli 30. Ad esempio, nella superficie interna di detta piastra di protezione 15 sono ricavate cave di alloggiamento di guarnizioni antisporco che vanno in appoggio sulla superficie frontale dei carrelli in modo da bloccare l’ingresso di corpi estranei durante lo spostamento radiale dei carrelli.

Tornando alla struttura dei carrelli, in una forma di realizzazione la camicia 36 del cilindro idraulico à ̈ chiusa all’estremità distale, cioà ̈ periferica rispetto all’asse del mandrino X, da una piastra di chiusura 39. Detta piastra di chiusura 39 sporge frontalmente rispetto alla superficie frontale 33 dei carrelli in modo da permettere il fissaggio di una vite di registro utensile 40 della posizione radiale del gruppo di fissaggio utensile 300.

Tale gruppo di fissaggio utensile 300, in una forma di realizzazione, si fissa al carrello 10 mediante viti che si avvitano assialmente in corrispondenti fori filettati 33’ ricavati nella porzione frontale sporgente 33 di ogni carrello. Le viti di fissaggio del gruppo di fissaggio utensile 300 al carrello passano attraverso asole che consentono una regolazione radiale della posizione del gruppo. Tale regolazione radiale à ̈ effettuata mediante la vite di registro utensile 40 supportata in posizione radiale dalla piastra di chiusura 39 di ogni cilindro idraulico.

Una tale possibilità di regolazione radiale della posizione di montaggio del gruppo di fissaggio utensile 300, che si può combinare con una possibilità di regolazione radiale della posizione di montaggio dell’utensile sul relativo gruppo di fissaggio, rende il dispositivo porta-utensili estremamente versatile in quanto, a parità di corsa dei carrelli, se gli utensili sono montati in diverse posizioni radiali si può ottenere una combinazione delle lavorazioni che ognuno effettua sul pezzo. In particolare, come verrà meglio illustrato in seguito, si può sommare la superficie di lavorazione frontale del pezzo (sfacciatura) fino a triplicarla rispetto alla corsa dei singoli carrelli. Utilizzando utensili multipli, tale effetto di sommatoria di lavorazioni si può addirittura moltiplicare.

Vantaggiosamente, il dispositivo porta-utensili consente anche una regolazione della corsa di ogni carrello 10, sia dall’esterno verso l’interno (rispetto all’asse di mandrino X), sia dall’interno verso l’esterno.

Ad esempio, tale regolazione dall’esterno verso l’interno avviene mediante almeno un grano filettato 60 avvitato al carrello 10 in modo da sporgere esternamente dalla piastra di chiusura 39 e internamente dal carrello stesso. L’estremità prossimale 60’, sporgente internamente dal carrello, va a riscontro su una superficie di battuta 62 ricavata nella testa portacarrelli 30. All’estremità distale 60†del grano 60, sporgente esternamente dalla piastra di chiusura à ̈ avvitato un dado 61 per bloccare la posizione del grano alla corsa desiderata.

In una forma di realizzazione, la registrazione della corsa del carrello dall’interno verso l’esterno avviene grazie ad una vite di registro corsa 64 avvitata ad un’estremità prossimale al corpo del pistone 34 e passante attraverso un’apertura 65 ricavata nella piastra di chiusura 39. All’estremità distale di detta vite di registro corsa 64 à ̈ avvitato un dado di finecorsa 66 sul quale va a riscontro, con l’interposizione di un distanziale 68, la piastra di chiusura 39 quando termina la sua corsa. Variando lo spessore del distanziale 68 si può quindi regolare la corsa del carrello dall’interno verso l’esterno.

Grazie alla presenza di tale fermi meccanici à ̈ ad esempio possibile ripetere manovre di lavoro garantendo sempre la medesima corsa dell’utensile.

Passando agli attuatori di comando 32, nel pistone 34 di ogni cilindro idraulico sono ricavati un primo foro di alimentazione 41 sfociante nella camera posteriore 38 del cilindro ed un secondo foro di alimentazione 42 sfociante nella camera anteriore 37 del cilindro. Detti fori di alimentazione sono in comunicazione fluidica con rispettivi condotti di alimentazione 43, 44 ricavati nel corpo di collegamento 50; 500.

In una forma di realizzazione, un’unica coppia di condotti di alimentazione 43, 44 alimenta contemporaneamente i tre attuatori di comando 32. Detti condotti si estendono in direzione assiale parallelamente all’asse X del mandrino dal corpo di collegamento 50; 500 fino ad una zona sostanzialmente centrale della testa portacarrelli 30. Dall’estremità di ogni condotto 43, 44 si estendono in direzione radiale tre rispettivi fori di alimentazione 41, 42.

In una variante di realizzazione, nel corpo di collegamento à ̈ ricavata una pluralità di condotti di alimentazione, in modo da alimentare singolarmente e indipendentemente gli attuatori di comando dei carrelli.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, il pistone 34 di ogni cilindro idraulico à ̈ fissato amovibilmente alla testa portacarrelli 30, ad esempio mediante viti. Vantaggiosamente, detto pistone 34 à ̈ assemblabile alla testa portacarrelli 30 in due posizioni distinte in modo da scambiare il collegamento fluidico tra i fori di alimentazione 41, 42 del pistone ed i condotti di alimentazione 43, 44 nel corpo di collegamento. Grazie a questa possibilità di invertire i fori di alimentazione 41, 42 del cilindro idraulico, uno stesso comando di attuazione del cilindro può alternativamente provocare uno spostamento dell’utensile dalla posizione arretrata, cioà ̈ più vicina all’asse del mandrino X, alla posizione avanzata o, al contrario, dalla posizione avanzata alla posizione arretrata. Pertanto, il dispositivo portautensili può avere tutti i carrelli che eseguono una lavorazione dall’interno verso l’esterno del pezzo (movimento ad aprire), oppure tutti i carrelli che eseguono una lavorazione dall’esterno verso l’interno del pezzo (movimento a chiudere), oppure che eseguono movimenti opposti tra loro.

Il dispositivo porta-utensili secondo l’invenzione può essere collegato ad un albero di un mandrino e alimentato in diversi modi, ad esempio a seconda dell’albero del mandrino che si ha a disposizione e/o in base agli spazi che si possono sfruttare.

In una forma di realizzazione illustrata nelle figure 1-6, il dispositivo porta-utensili 1 à ̈ adatto ad essere assemblato ad un usuale mandrino 200 ad albero cavo e sede conica di collegamento ad un dispositivo portautensili. Infatti, il corpo di collegamento 50 à ̈ del tipo a forma conica ed ha un’estremità prossimale 51 di accoppiamento, ad esempio mediante avvitamento, ad un tirante 202 di collegamento al mandrino. In questa forma di realizzazione, alla parte posteriore del mandrino à ̈ assemblato un distributore idraulico 220 adatto a porre in comunicazione fluidica almeno due condotti di alimentazione esterni A, B (per la mandata e per il ritorno del fluido di comando), con passaggi di alimentazione ricavati nel mandrino. In particolare, un primo passaggio di alimentazione 222 à ̈ ricavato nel tirante di collegamento 202 e comunica direttamente con un corrispondente condotto di alimentazione 43 ricavato assialmente nel corpo di collegamento 50; un secondo passaggio di alimentazione 224 à ̈ formato da un’intercapedine ricavata tra il tirante di collegamento 202 ed il corpo del mandrino 200 e comunica con un secondo condotto di alimentazione 44 ricavato nel corpo di collegamento 50. Dato che la parte anteriore del mandrino à ̈ munita di un anello di tenuta 226 cooperante con la superficie esterna di detto corpo di collegamento 50, il fluido di comando che raggiunge il corpo di collegamento à ̈ forzato ad entrare nel secondo condotto di alimentazione 44. Nella superficie posteriore della testa portacarrelli à ̈ ricavata una scanalatura 227 nella quale impegna una chiavetta 228 del corpo del mandrino 200 per la trasmissione del moto dal mandrino al dispositivo porta-utensili. Dalla parte opposta, invece, una parte fissa della macchina utensile impegna, ad esempio con una piastrina di bloccaggio 230, il distributore idraulico 220 in modo da impedirne la rotazione.

In una variante di realizzazione illustrata nelle figure 7-12, il dispositivo porta-utensili 100 à ̈ adatto ad essere collegato ad un qualsiasi albero di rotazione cieco, cioà ̈ privo di passaggi di alimentazione. In questo caso, il corpo di collegamento 500 ha una forma cilindrica e comprende un’estremità prossimale 501 di accoppiamento ad un qualsiasi albero di rotazione, in modo da prelevare il moto rotatorio da detto albero. Ad esempio, detta estremità prossimale 501 à ̈ munita di linguette radiali 501’ di accoppiamento all’albero.

Attorno al corpo di collegamento 500 à ̈ montata, con l’interposizione di mezzi di rotolamento 502, ad esempio cuscinetti a sfera, un’unità di alimentazione 503 collegabile a condotti esterni di alimentazione A, B del fluido di comando e nella quale sono ricavati passaggi di alimentazione 505, 506 in comunicazione fluidica con i condotti di alimentazione 43, 44 del corpo di collegamento.

I mezzi di rotolamento 502 permettono al corpo di collegamento 500 di ruotare rispetto all’unità di alimentazione 503, che invece à ̈ fissa, dovendo essere collegata a condotti di alimentazione esterni.

In un’ulteriore forma di realizzazione, non illustrata, il dispositivo porta-utensili à ̈ adatto ad essere collegato ad un albero di rotazione forabile, nel quale possono essere ricavati cioà ̈ un numero a piacere di passaggi di alimentazione, ad esempio per comandare indipendentemente gli attuatori dei carrelli. In questa forma di realizzazione, l’unità di alimentazione à ̈ assemblata sull’estremità posteriore di detto albero di rotazione forato.

In questo caso, l’estremità 501 di accoppiamento all’albero di rotazione non ha solo una funzione di collegamento meccanico con l’albero ma anche di collegamento fluidico tra i passaggi ricavati nell’albero di rotazione ed i condotti ricavati nel corpo di collegamento.

A seconda degli spazi a disposizione e del numero di condotti di alimentazione, possono anche essere previste configurazioni miste, cioà ̈ comprendenti un’unità di alimentazione anteriore posta attorno al corpo di collegamento per il collegamento ad alcuni condotti di alimentazione, ed un’unità di alimentazione posteriore, montata all’estremità posteriore di un albero di rotazione forato, per il collegamento di altri condotti di alimentazione.

In pratica, quindi, mentre la forma di realizzazione con corpo di collegamento conico à ̈ specificatamente adatta all’impiego su mandrini che prevedono solo questo tipo di collegamento ad un dispositivo portautensili, la versione con corpo di collegamento cilindrico à ̈ adatta ad essere montata su qualsiasi albero di rotazione, cieco o forato, con o senza sede conica.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, nel corpo di collegamento 50; 500 Ã ̈ ricavato almeno un ulteriore passaggio di pressurizzazione e/o lubrificazione 45 alimentabile con un fluido in pressione, ad esempio aria compressa, per pulire e/o lubrificare il dispositivo portautensili.

Inoltre, vantaggiosamente, nel corpo di collegamento 50; 500 e/o nella testa portacarrelli 30 può essere ricavato almeno un ulteriore condotto di alimentazione idraulica per comandare almeno un utensile a motorizzazione idraulica montato su un rispettivo gruppo di fissaggio utensile fissato su un carrello. Riassumendo, il dispositivo porta-utensili secondo l’invenzione à ̈ provvisto di uno o, preferibilmente, più carrelli portautensile che possono operare singolarmente o in combinazione.

In particolare, à ̈ possibile impostare, in modo indipendente per ogni carrello, la direzione di traslazione rispetto all’asse del mandrino, cioà ̈ a chiudere o ad aprire, la posizione di partenza dell’utensile rispetto a detto asse e la distanza dell’utensile rispetto alla superficie frontale del dispositivo porta-utensile. In altre parole, à ̈ possibile regolare la posizione di ogni utensile sia in senso radiale sia in senso assiale, a seconda del tipo di lavorazione da effettuare.

Tale flessibilità di configurazione del dispositivo permette, montando appropriati utensili, di svolgere innumerevoli lavorazioni su un pezzo. Ad esempio, à ̈ possibile realizzare lavorazioni in sottosquadro, troncature, lavorazioni frontali, filettature. Inoltre, vantaggiosamente, lo stesso dispositivo porta-utensili può essere impiegato come strumento di presa di pezzi. Esempi di utensili che possono vantaggiosamente essere montati sul dispositivo secondo l’invenzione sono: rulli di deformazione, rullatura, troncatura, utensili di filettatura e tornitura. Nel prosieguo della descrizione verranno descritti alcuni esempi di utensili e di relative lavorazioni effettuabili con il dispositivo portautensili secondo l’invenzione.

Grazie all’impiego contemporaneo di più utensili che si possono muovere contemporaneamente, tali lavorazioni possono essere effettuate in tempi molto inferiori rispetto a quanto avviene attualmente.

Ad esempio, si possono combinare più lavorazioni contemporanee in modo assiale, in modo radiale, o in modo incrementale, cioà ̈ in cui gli utensili sono posizionati radialmente o assialmente in maniera incrementale l’uno rispetto all’altro. Ad esempio, un primo utensile può eseguire una sgrossatura, un secondo utensile una lavorazione vera e propria ed un terzo utensile una finitura.

Ad esempio, à ̈ possibile realizzare una filettatura, interna od esterna, su un pezzo in tempi molto più rapidi di quanto avviene attualmente. Infatti, utilizzando una tradizionale madrevite, viene eseguita la filettatura e poi l’utensile deve ritornare indietro seguendo il filetto appena realizzato. Con il portautensili secondo l’invenzione, uno o più utensili in combinazione realizzano la filettatura; al termine della lavorazione, i carrelli si spostano radialmente e il porta-utensili può essere riportato indietro in un tempo brevissimo.

Grazie al fatto che la spinta degli attuatori di comando à ̈ coassiale ai rispettivi carrelli, evitando quindi mezzi di rinvio tra il movimento dell’attuatore e quello del carrello, si annullano i giochi di ripresa e l’usura di trascinamento.

Vantaggiosamente, la forza esercitata dagli attuatori di comando può essere sommata, fino a moltiplicarsi per il numero di attuatori impiegati, rispetto alla forza esercitata da un singolo attuatore; equivalentemente, a parità di forza applicata si può impiegare una pressione di lavoro notevolmente inferiore.

Vantaggiosamente, nel caso di più carrelli, le componenti di carico radiale tendono ad annullarsi e quindi il mandrino lavora in condizioni di sollecitazioni nulle o scarse.

I carrelli equidistanziati angolarmente tra loro permettono di sorreggere il pezzo da lavorare evitando che questo si fletta. In altre parole, non si creano componenti di carico che tendono a muovere il pezzo nell’organo di presa.

Il dispositivo può essere montato sia su mandrini ad alberi cavi sia su mandrini ad alberi ciechi, con o senza sede conica.

Inoltre, il controllo dei carrelli può essere effettuato impostando i tempi di attuazione, anziché tramite fine-corsa: ciò permette di montare il dispositivo su tutte le unità e in modo molto rapido e semplice, senza la necessità di dover riprogettare il controllo elettronico.

Nonostante la versatilità e la flessibilità di utilizzo, in particolare grazie al fatto che la camicia del cilindro di attuazione costituisce il carrello stesso, il dispositivo presenta ingombri assiali ridotti ed à ̈ di semplice manutenzione.

Verranno ora descritti alcuni esempi di lavorazioni che possono essere effettuate grazie all’impiego del dispositivo porta-utensili secondo l’invenzione.

Nelle figure 14-24, di un dispositivo portautensili 1; 100 à ̈ rappresentato, in sezione, uno dei carrelli portautensili 10. Il carrello 10 porta un gruppo portautensile 300 sul quale à ̈ montato un relativo utensile di lavorazione. Inoltre, nelle figure sono rappresenti schematicamente eventuali ulteriori utensili di lavorazione montati su relativi carrelli, non rappresentati, e l’estremità di un pezzo 400 da lavorare o lavorato.

La figura 14 mostra una lavorazione di profilatura assiale di un pezzo 400. Sono utilizzati tre utensili 301, 302, 303, ad esempio aventi profili taglienti diversi tra loro, sfalsati assialmente in modo da realizzare un unico profilo come risultante dalla somma dei singoli profili. L’impiego contemporaneo dei tre utensili consente quindi di realizzare un profilo avente un’estensione pari alla somma dei profili dei singoli utensili in un tempo pari ad un terzo del tempo che sarebbe richiesto con un unico utensile, come avviene tradizionalmente.

La figura 15 mostra una lavorazione di profilatura frontale di un pezzo. In questo caso, i tre carrelli 10 sono sfalsati radialmente. Da notare che, se n à ̈ il numero di carrelli e quindi di utensili, ed m à ̈ il numero di taglienti di ogni utensile, il tempo di lavoro si riduce di nxm volte.

La figura 16 mostra una lavorazione di troncatura di un tubo 400. Tale operazione può essere effettuata con un utensile a rullo 301, montato folle sul gruppo portautensile 300. Il carrello su cui à ̈ montato l’utensile viene spinto radialmente dall’esterno verso l’interno in modo da ottenere la pressione desiderata dell’utensile sul tubo. In alternativa, si può utilizzare un primo utensile a tagliente 302 e successivamente un secondo utensile 303, montato su un secondo carrello, per l’intestatura e la smussatura esterna del tubo troncato.

La figura 17 illustra una lavorazione di filettatura di un pezzo 400 mediante rullatura. Anche in questo caso l’utensile 301 à ̈ un rullo montato folle sul relativo gruppo portautensile 300 e avente un profilo corrispondente al filetto da realizzare sul pezzo.

La figura 18 illustra una filettatura di un pezzo 40 ottenuta con una pluralità di utensili 301 (solo uno dei quali à ̈ rappresentato), ognuno montato su un rispettivo carrello 10. Gli utensili sono sfalsati assialmente. All’inizio del ciclo di lavoro, i carrelli si muovono radialmente in modo da impegnare la superficie esterna o interna del pezzo. Quindi viene azionato il mandrino per eseguire la filettatura. Con lo stesso passo di possono eseguire contemporaneamente un numero di filetti pari al numero di utensili. Al termine della lavorazione gli utensili vengono allontanati radialmente dalla superficie del pezzo e quindi à ̈ possibile riportare indietro l’unità di lavorazione in un tempo molto rapido. Da notare che, dotando i singoli utensili di un sistema di compensazione, ad esempio a molla, si possono anche ottenere n filetti a passi diversi tra loro.

La figura 19 illustra la filettatura di un pezzo 400, dove il filetto ha una profondità tale da rendere impossibile l’asportazione di truciolo da parte di un utensile in un’unica passata. Attualmente vengono quindi eseguiti più cicli di lavoro per ottenere il filetto desiderato. Il dispositivo portautensili secondo l’invenzione permette invece di eseguire la seguente innovativa procedura di lavorazione, denominata filettatura “incrementale†.

Vengono impiegati contemporaneamente n utensili 301-303, ognuno montato su un rispettivo gruppo portautensile fissato ad un rispettivo carrello. I carrelli sono movibili radialmente rispetto al pezzo da filettare. I carrelli sono distanziati angolarmente tra loro di un angolo pari a 360°/n. Indicato con P il passo del filetto, i carrelli sono inoltre sfalsati assialmente tra loro di una quota pari a P/n.

Un primo carrello 10 viene avvicinato radialmente alla superficie da filettare e il mandrino viene comandato in modo che il relativo primo utensile 301 esegua una filettatura avente una profondità pari a quella del tagliente dell’utensile, inferiore alla profondità desiderata. Un secondo utensile 302, sfalsato assialmente dal primo di una quota pari a P/n, viene avvicinato radialmente al pezzo da lavorare con una corsa maggiore rispetto alla corsa radiale del primo carrello, in modo da asportare ulteriore truciolo. Eventuali ulteriori utensili 303, sfalsati assialmente l’uno rispetto all’altro di una quota pari a P/n, vengono in sequenza avvicinati radialmente al pezzo da lavorare aumentando progressivamente la corsa radiale. In altre parole, la sezione totale di truciolo da asportare viene suddivisa in sezioni parziali asportate da rispettivi utensili, ma in un’unica passata, cioà ̈ contemporaneamente (una volta che tutti gli utensili sono entrati in lavorazione). Una tale unità di lavorazione può quindi essere definita una filiera o un maschio incrementale a n passate contemporanee. Da notare che il tempo di ciclo à ̈ ulteriormente ridotto dal fatto che, al termine della lavorazione, gli utensili non ripercorrono a ritroso la filettatura eseguita per tornare in posizione di partenza, ma vengono allontanati radialmente dal pezzo lavorato in modo da consentire un ritorno dell’unità in un tempo rapido.

La figura 20 illustra una lavorazione di rullatura di un pezzo 400 per ridurre la rugosità della superficie interna e/o esterna. Su almeno un carrello 10 à ̈ montato un rullo folle 301 movibile radialmente rispetto al pezzo da lavorare fino ad una posizione che permette di ottenere la pressione desiderata sulla superficie da rullare.

La figura 21 illustra una lavorazione di rullatura per deformare l’estremità 401 di un elemento tubolare 400. Su almeno un carrello 10 à ̈ montato un rullo folle 301 avente una superficie laterale conica 301’ terminante alla base con un tratto curvo 301†corrispondente alla deformazione che si desidera apportare all’estremità del pezzo. L’utensile à ̈ movibile radialmente rispetto al pezzo da lavorare fino ad una posizione che permette di ottenere la pressione desiderata sul bordo da deformare. Vantaggiosamente, la deformazione avviene mediante contatto volvente evitando così fenomeni di grippatura. Per tale motivo, una tale deformazione può essere definita “a freddo†.

La figura 22 illustra una lavorazione per ottenere una o più superfici poligonali 402 su un pezzo cilindrico 400. Su un gruppo portautensile 300 à ̈ montato un utensile motorizzato 310 munito di almeno un tagliente 311. Si notino le alimentazioni A, B, ad esempio fuoriuscenti dalla testa portautensili 30, dedicate all’alimentazione dell’utensile motorizzato 310. Combinando il numero N di giri eseguiti dal dispositivo portautensile attorno al pezzo da lavorare, che viene mantenuto fermo, con il numero n di giri dell’utensile, si ottiene con un tagliente una superficie piana, la cui profondità rispetto al pezzo à ̈ data dalla posizione radiale dell’utensile. Al variare del numero Z di taglienti di un utensile si possono ottenere poligoni diversi tra loro. Con più carrelli, ognuno dotato di utensile motorizzato, si possono ottenere contemporaneamente una pluralità di poligoni.

La figura 23 illustra una lavorazione per ottenere cave a elica radiali sulla superficie esterna (o interna) di un pezzo 400. Anche in questo caso si utilizza almeno un utensile motorizzato 310 portante una fresa 312 rotante attorno ad un asse della fresa perpendicolare alla superficie del pezzo da lavorare. Il carrello portautensile à ̈ movibile radialmente per effettuare uno spostamento P. Coordinando il numero di giri N del dispositivo portautensili con la traslazione assiale T di detto dispositivo, con il numero di giri n della fresa e con lo spostamento P del carrello, à ̈ possibile praticare una cava elicoidale sulla superficie del pezzo. Se poi lo spostamento P del carrello à ̈ controllabile, ad esempio con una valvola proporzionale, si può ottenere una cava elicoidale a profondità variabile.

La figura 24 illustra una lavorazione per ottenere cave a spirale assiali sulla superficie frontale di un pezzo 400. Anche in questo caso si utilizza almeno un utensile motorizzato 310 portante una fresa 312 rotante attorno ad un asse della fresa perpendicolare alla superficie frontale del pezzo da lavorare. Il carrello portautensile à ̈ movibile radialmente per effettuare uno spostamento P controllato, ad esempio con una valvola proporzionale. Coordinando il numero di giri N del dispositivo portautensili con la traslazione assiale T di detto dispositivo, con il numero di giri n della fresa e con lo spostamento P del carrello, à ̈ possibile praticare una cava frontale a forma di spirale. Lo spostamento assiale T del dispositivo portautensili determina la profondità della cava.

Infine, lo stesso dispositivo porta-utensili può essere impiegato, dotandolo di opportuni organi di presa, come strumento di presa, sia rotante che statico, da montare ad esempio sul mandrino di un robot.

E’ chiaro che le lavorazioni sopra descritte possono essere liberamente estese e combinate tra loro. L’unica eventuale condizione da soddisfare à ̈ che si possa disporre di separate alimentazioni idrauliche comandabili in modo indipendente.

Alle forme di realizzazione del dispositivo portautensili secondo l’invenzione un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potrà apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione può essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo porta-utensili adatto ad essere accoppiato ad un mandrino di una macchina utensile o ad un mandrino montato su un robot, comprendente: - uno o più carrelli portautensili (10) disposti radialmente rispetto all’asse del mandrino (X) e adatti a supportare un rispettivo gruppo di fissaggio di un utensile; - una testa portacarrelli (30) su cui sono alloggiati i tre carrelli e comprendente un attuatore di comando (32) per ogni carrello, ogni attuatore di comando (32) essendo operativamente collegato ad un rispettivo carrello (10) ed essendo alimentabile con un mezzo di alimentazione per muovere radialmente detto carrello tra una posizione arretrata ed una posizione avanzata, - un corpo di collegamento (50; 500) accoppiabile al mandrino della macchina utensile e provvisto di mezzi di distribuzione per portare detto mezzo di alimentazione agli attuatori di comando (32), in cui l’asse di traslazione di ogni carrello (10) coincide sostanzialmente con l’asse principale del rispettivo attuatore di comando (32) nella direzione radiale.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui più carrelli sono equidistanziati angolarmente tra loro.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui ogni attuatore di comando (32) à ̈ un cilindro idraulico comprendente un pistone (34) orientato radialmente rispetto all’asse del mandrino ed una camicia esterna (36) definente con il pistone una camera anteriore (37) ed una camera posteriore (38) del cilindro idraulico, dove detto pistone à ̈ solidale alla testa portacarrelli (30) e dove detta camicia (36) à ̈ movibile radialmente rispetto a detto pistone tra una posizione arretrata ed una posizione avanzata, detta camicia formando il corpo del carrello portautensile (10).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui gli attuatori di comando sono alloggiati in rispettive sedi radiali (39) ricavati nella testa portacarrelli (30).
5. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui gli attuatori di comando (32) hanno una forma sostanzialmente prismatica e presentano una porzione frontale (33) sporgente assialmente dalla superficie frontale della testa portacarrelli.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui i carrelli portautensile (10) sono trattenuti assialmente sulla testa portacarrelli (30) da lardoni di contenimento (11), detti lardoni (11) impegnando assialmente la parte della superficie frontale dei carrelli allineata alla superficie frontale della testa portacarrelli (30).
7. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi rivendicazioni 2-6, in cui la camicia (36) del cilindro idraulico à ̈ chiusa all’estremità distale da una piastra di chiusura (39), detta piastra di chiusura (39) sporgendo frontalmente rispetto alla superficie frontale (33) dei carrelli in modo da permettere il fissaggio di una vite di registro della posizione radiale di un gruppo di fissaggio utensile montato su un rispettivo carrello.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, in cui detta piastra di chiusura (39) supporta inoltre grani di regolazione cooperanti con una superficie di battuta ricavata nella testa portacarrelli (30) per determinare la corsa del carrello dall’esterno verso l’interno, e un’ulteriore vite di regolazione cooperante con una forcella fissata alla testa portacarrelli (30) per determinare la corsa del carrello dall’interno verso l’esterno.
9. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi rivendicazione 2-8, in cui nel pistone (34) di ogni cilindro idraulico sono ricavati un primo foro di alimentazione (41) sfociante nella camera posteriore (38) del cilindro ed un secondo foro di alimentazione (42) sfociante nella camera anteriore (37) del cilindro, detti fori di alimentazione essendo in comunicazione fluidica con rispettivi condotti di alimentazione (43, 44) ricavati nel corpo di collegamento (50; 500).
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, in cui il pistone (34) di ogni cilindro idraulico à ̈ fissato amovibilmente alla testa portacarrelli (30) ed à ̈ assemblabile a detta testa in due posizioni distinte in modo da scambiare il collegamento fluidico tra i fori di alimentazione (41, 42) del pistone ed i condotti di alimentazione (43, 44) nel corpo di collegamento.
11. 11. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il corpo di collegamento (50) ha una forma conica ed un’estremità prossimale (51) di accoppiamento al tirante di un mandrino ad albero cavo con sede conica, ed in cui almeno un condotto di alimentazione (43) sfocia in detta estremità prossimale in modo da essere posto in comunicazione fluidica con un corrispondente passaggio di alimentazione ricavato in detto mandrino.
12. 12. Dispositivo secondo una qualsiasi rivendicazione 2-10, in cui il corpo di collegamento (500) ha una forma sostanzialmente cilindrica e comprende un’estremità prossimale (501) di accoppiamento ad un albero di rotazione.
13. 13. Dispositivo secondo la rivendicazione 12, in cui attorno a detto corpo di collegamento (500) à ̈ montata con l’interposizione di mezzi di rotolamento (502) un’unità di alimentazione (503) collegabile a condotti di alimentazione del fluido di comando e nella quale sono ricavati passaggi di alimentazione (505, 506) in comunicazione fluidica con i condotti di alimentazione (43, 44) del corpo di collegamento.
14. 14. Dispositivo secondo la rivendicazione 12 o 13, in cui detta estremità prossimale (501) del corpo di collegamento à ̈ adatta a porre in comunicazione fluidica passaggi di alimentazione ricavati in un albero di rotazione forato con i condotti di alimentazione all’interno del corpo di collegamento (500).
15. 15. Dispositivo secondo una qualsiasi rivendicazione 12-14, in cui nel corpo di collegamento (500) Ã ̈ ricavato almeno un ulteriore passaggio di pressurizzazione e/o lubrificazione (45) alimentabile con un fluido in pressione per pulire e/o lubrificare il dispositivo portautensili.
16. 16. Unità di lavorazione comprendente un dispositivo porta-utensili secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui su almeno un carrello porta-utensile di detto dispositivo à ̈ montato un utensile con motorizzazione, ad esempio munito di fresa per la realizzazione di cave o di almeno un tagliente per la realizzazione di superfici poligonali.
17. 17. Procedimento di lavorazione di un pezzo per ottenere una filettatura avente un passo “P†ed una profondità maggiore rispetto a quella ottenibile in un unico ciclo di lavoro con il tagliente di un utensile, comprendente le fasi di: - montare su un dispositivo porta-utensili secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-15 un numero “n†di utensili maggiore o uguale a due, ognuno su un rispettivo carrello, in modo che detti utensili siano distanziati angolarmente tra loro di un angolo pari a 360°/n e sfalsati assialmente tra loro di una quota pari a P/n; - avvicinare radialmente un primo carrello alla superficie da filettare e comandare il mandrino in modo che il relativo primo utensile esegua una filettatura avente una profondità pari a quella del tagliente dell’utensile; - avvicinare radialmente in sequenza gli ulteriori utensili al pezzo da filettare, facendo compiere ad ogni utensile una corsa radiale progressivamente maggiore rispetto a quella dell’utensile che lo ha preceduto, in modo che ogni utensile asporti ulteriore truciolo rispetto al precedente; - al termine della lavorazione effettuata dall’ultimo utensile, allontanare radialmente e contemporaneamente tutti gli i carrelli dal pezzo lavorato e arretrare il dispositivo porta-utensili alla posizione di partenza, senza ripercorrere a ritroso la filettatura realizzata.