ITBO970300A1 - Testa operatrice per macchine utensili atte a lavorare per asportazion e di truciolo dei pannelli realizzati in legno, in plastica, o altri - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad una testa operatrice per macchine utensili atte a lavorare per asportazione di truciolo dei pannelli realizzati in legno, in plastica, o altri materiali di durezza simile.

Come è noto, la durezza di un materiale è un indice della sua resistenza alla scalfittura, e quindi può essere utile per valutare l'attitudine di un materiale ad essere lavorato su delle macchine che impiegano degli utensili asportatori di truciolo di tipo girevole, quali ad esempio punte elicoidali e/o frese. La durezza di un materiale è, pertanto, uno dei parametri relativi ad un materiale che permettono ai tecnici di scegliere tra le macchine foratrici/fresatrici a loro disposizione quella più adatta ad eseguire una lavorazione determinata su di un determinato materiale. È altrettanto noto che, con buona approssimazione, materiali quali il legno e la plastica presentano durezze simili, per cui sono lavorabili con macchine foratrici/ fresatrici sostanzialmente identiche.

Per lavorare dei pannelli realizzati in materiali quali il legno, la plastica, o altri materiali di durezza simile, è noto impiegare delle macchine foratrici/fresatrici provviste di teste operatrici comprendenti una pluralità di mandrini disposti affiancati fra loro. Ciascun mandrino porta, in corrispondenza di una propria estremità libera, un manicotto internamente cavo atto ad alloggiare un utensile cilindrico quale, ad esempio, una punta elicoidale o una fresa. I mandrini presentano i rispettivi assi longitudinali paralleli e ravvicinati fra loro, in modo tale da permettere la realizzazione di fori paralleli ad interasse ridotto.

Ciascuna testa operatrice comprende un corpo scatolare all'interno del quale sono alloggiati i mandrini stessi in modo angolarmente girevole ed assialmente fisso, ed una trasmissione del moto rotatorio che coopera con i mandrini stessi e li collega meccanicamente ad un unico attuatore supportato dal corpo scatolare. Pertanto le teste operatrici del tipo sopra descritto sono provviste di trasmissioni del moto rotatorio atte a portare in rotazione i rispettivi mandrini. Tali trasmissioni sono generalmente a catena, ad ingranaggi, o a cinghia dentata. Tutti questi tipi di trasmissione meccanica richiedono particolari accorgimenti per il mantenimento della testa operatrice in stato di efficienza. A tale scopo occorre dotare ciascuna testa operatrice di propri sistemi di asportazione del calore dall'interno del corpo scatolare. Tale asportazione viene realizzata per lubrificazione nel caso di ingranaggi o di ruote e catena e, nel caso di trasmissione a cinghia, per aerazione forzata.

Da quanto sopra descritto risulta chiaramente che l'attivazione dell'attuatore provoca l'azionamento di tutti i mandrini, nessuno escluso, indipendentemente dalla presenza o meno degli utensili sui mandrini stessi. L'impossibilità di selezionare i mandrini che effettivamente sono coinvolti nella lavorazione dei pezzi implica che ciascun mandrino risulta attivato per un tempo totale di lavoro che eccede normalmente il tempo effettivo di lavorazione. A ciò segue che l'usura delle parti rotanti {quali ad esempio i denti delle ruote dei vari ingranaggi, della catena o della cinghia), è normalmente maggiore di quella che si potrebbe calcolare computando le effettive ore di lavoro.

Da quanto sopra descritto emerge, inoltre, che per fornire a ciascun mandrino la possibilità di effettuare il taglio del materiale legnoso anche in condizioni di assorbimento di energia superiore a quello previsto, occorre fornire a tutti i mandrini una quota di potenza sufficiente a prevenire questo tipo di problema. Pertanto la potenza impiegata per azionare la testa è normalmente maggiore di quella strettamente richiesta per eseguire la lavorazione corrente, e a ciò segue un rilevante spreco energetico. È opportuno rilevare che il continuo succedersi di micro-urti tra le parti dentate che scambiano fra loro la coppia torcente necessaria a portare in movimento i vari mandrini provoca l'emissione di rumore, e tanto maggiore sarà il rumore quanto maggiore è il numero dei mandrini che vengono azionati. È ovvio che il funzionamento di un numero di mandrini maggiore di quello richiesto provoca un'emissione acustica maggiore di quella che ipoteticamente corrisponde all'azionamento dei mandrini strettamente necessari alla<’ >esecuzione di un ciclo di lavorazione.

Ricapitolando, le teste operatrici del tipo sopra descritto presentano mediamente i seguenti inconvenienti: elevata usura delle parti in movimento, necessità di un sistema di lubrificazione o aerazione all'interno del corpo scatolare che supporta i mandrini, elevata rumorosità, ed elevato spreco energetico.

Scopo della presente invenzione è realizzare una testa operatrice per macchine atte a lavorare per asportazione di truciolo dei materiali quali legno, plastica e simili, e che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti.

Secondo la presente invenzione viene realizzata una testa operatrice per macchine utensili atte a lavorare per asportazione di truciolo dei pannelli realizzati in legno, in plastica, o altri materiali di durezza simile; la detta testa comprendendo una pluralità di mandrini affiancati fra loro, ciascuno dei quali presentando un rispettivo asse longitudinale di rotazione; ciascun detto mandrino essendo provvisto di un manicotto internamente cavo atto ad alloggiare un detto utensile; mezzi attuatori cooperanti con ciascun detto mandrino essendo previsti per azionare il rispettivo detto manicotto di moto rotatorio; caratterizzata dal fatto che i detti mezzi attuatori comprendono un attuatore del moto rotatorio per ciascun detto mandrino; ciascun detto attuatore essendo collegato meccanicamente ad uno solo dei detti mandrini.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:

- la figura 1 illustra in elevazione laterale una prima preferita forma di attuazione di una testa operatrice realizzata secondo i dettami della presente invenzione;

- la figura 2 è una vista prospettica schematica di una macchina utensile provvista della testa operatrice della figura 1;

- la figura 3 è una vista in sezione trasversale ed in scala ingrandita della figura 1; e

la figura 4 è una sezione trasversale di una seconda preferita forma di attuazione di una testa operatrice realizzata secondo i dettami della presente invenzione .

Nella figura 1, con 1 è indicata, nel suo complesso, una testa 1 operatrice che è impiegabile per lavorare per asportazione di truciolo dei pannelli 2 realizzati in legno, plastica o altri materiali di durezza simile, tramite degli utensili 3 sostanzialmente cilindrici, ad esempio punte elicoidali o frese. Tale testa 1 è installabile su di una macchina 4 utensile {visibile nella sola figura 2) la quale presenta un bancale 5 atto a fungere da organo di sopporto e di bloccaggio dei pannelli 2 durante delle operazioni di foratura e/o fresatura. La macchina 4 comprende, inoltre, al disopra del bancale 5, un portale 6 fisso che è provvisto di una coppia di montanti 7 verticali supportanti un longherone 8 èstendentesi in una direzione 9 ed è longitudinale per il bancale 5. La macchina 4 supporta la testa 1 tramite un dispositivo di azionamento 10 (illustrato solo schematicamente in quanto di tipo noto e non illustrato), atto a muovere la testa 1 stessa in tre direzioni ortogonali fra loro, tra cui la direzione 9, la direzione verticale, ed una ulteriore direzione ortogonale a quelle ultime. Tale dispositivo di azionamento 10 è completamente coperto da un organo 11 di protezione di forma sostanzialmente parallelepipeda, atto a proteggere la zona esterna alla testa 1 dalla proiezione di trucioli prodotti dagli utensili 3 in lavorazione.

Con riferimento alle figure 1 e 3, la testa 1 comprende un corpo scatolare 15 allungato trasversalmente alla direzione 9 ed internamente cavo. Il corpo scatolare 15 alloggia in modo assialmente fisso ed angolarmente girevole una pluralità di mandrini 16 affiancati fra loro e distribuiti sostanzialmente a passo trasversalmente alla direzione 9 (figura 1). Ogni mandrino 16 presenta un codolo 17 cilindrico il quale è supportato internamente dal corpo scatolare 15 stesso tramite l'interposizione di cuscinetti 18 di rotolamento. Con riferimento alla sola figura 3 ciascun mandrino 16 presenta un asse 19 longitudinale di rotazione disposto in verticale nella figura 2, ed è delimitato inferiormente da un manicotto 20 internamente cavo. Il manicotto 20 presenta una sede 25 coassiale atta ad alloggiare in modo solidale il codolo 26 di un utensile 3 cilindrico. Il corpo scatolare 15 è delimitato superiormente da una piastra 27 la quale supporta da banda opposta ai codoli 17 dei mandrini 16 una pluralità di attuatori 28 rotativi, ciascuno dei quali è coassiale ad uno dei mandrini 16. In particolare, ciascun attuatore 28 penetra all'interno del corpo scatolare 15 tramite un rispettivo albero motore 30, il quale è calettato superiormente al mandrino 16 all'interno di una rispettiva sede 31. È opportuno notare che ciascun mandrino 16 è collegato solidalmente con il rispettivo attuatore 28 tramite il corrispondente albero motore 30. L'impiego di un attuatore 28 coassiale a ciascuno dei mandrini 16 permette di trasmettere direttamente la coppia torcente prodotta dall'attuatore 28 stesso all'utensile 3. Tale soluzione è particolarmente vantaggiosa nel caso di teste 1 provviste di attuatori 28 atti ad azionare i rispettivi mandrini 16 ad alta velocità. La mancanza di una trasmissione meccanica consente, come è noto, di ridurre la dissipazione di energia sotto forma di calore e di rumore .

Il corpo scatolare 15 è delimitato inferiormente da una piastra 32, la quale alloggia un cuscinetto 18 per ciascun mandrino 16, e, al disotto del cuscinetto 18, una tenuta 33 strisciante atta a sigillare inferiormente il corpo scatolare 15 stesso. La testa 1 comprende, infine, un controllore 35 logico programmabile illustrato per comodità nella sola figura 2 a fianco della testa 1. Tale controllore 35 permette di selezionare a piacere gli attuatori 28 che devono essere azionati per l'esecuzione di un ciclo di lavorazione.

L'uso della testa 1 risulta facilmente comprensibile alla luce della descrizione data.

Tuttavia è il caso di precisare che ogni attuatore 28 può essere indifferentemente di tipo elettrico o pneumatico, e nel caso in cui sia di tipo elettrico può convenire sia del tipo che normalmente gli esperti del ramo chiamano "brushless", adottando per comodità un termine inglese di uso corrente nella tecnica.

Risulta infine chiaro che alla testa 1 qui descritta ed illustrata possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito protettivo della presente invenzione.

Nel caso in cui, oltre ad evitare di portare in rotazione mandrini 16 scarichi si desiderasse disporre di un corredo completo di utensili 3 fin dall'inizio del ciclo di lavorazione, riservandosi la possibilità di utilizzarne solo una parte, la testa 1 deve essere modificata .

Con riferimento alla figura 4, per mantenere valida l'architettura che prevede di accoppiare a ciascun mandrino 16 un rispettivo attuatore 28, la testa 1 supporta ciascun mandrino 16 tramite l'interposizione di una guida 36 prismatica rotante. La guida 36 prismatica è alloggiata all'interno di una cavità 37 ricavata all'interno del corpo scatolare 15 ed è coassiale con l'asse 19 longitudinale del mandrino 16. La guida 36 prismatica comprende un corpo 38 cilindrico internamente cavo supportato dal corpo scatolare 15 in modo assialmente fisso ed angolarmente girevole tramite un cuscinetto di rotolamento ed una gabbia a rullini. Il corpo 38, inoltre, è accoppiato in modo rigido all'albero motore 30 del corrispondente attuatore 28, pertanto il corpo 38 è atto a ricevere della coppia torcente direttamente dall'attuatore 28. Il corpo 38 cilindrico, a sua volta, alloggia internamente in modo assialmente scorrevole ed angolarmente fisso una slitta che appartiene alla guida 36 prismatica, ed è definita dal codolo 39 cilindrico del corrispondente mandrino 16. Tale codolo 39 porta in posizione di estremità dalla parte dell 'attuatore 28 una spina 40 trasversale appartenente alla guida 36 ed impegnante una coppia di feritoie 41 longitudinali, che sono ricavate superiormente nel corpo 38 ed affacciate fra loro. Pertanto, il codolo 39 per cui è libero di scorrere assialmente rispetto al corpo 38, ma non è libero di ruotare rispetto a quest'ultimo. È opportuno precisare che delle due feritoie 41, una sola è visibile nella figura 4.

La testa 1 comprende, inoltre, per ciascun mandrino 16, un dispositivo 45 di azionamento supportato dal corpo scatolare 15 a fianco del corrispondente corpo 38. Il dispositivo 45 comprende un attuatore 46 del moto lineare presentante un rispettivo asse 47, che è longitudinale e parallelo agli assi 19, ed uno stelo 48 il quale è mobile in direzione verticale. Il dispositivo 45 comprende, inoltre, una piastra 49 provvista di una coppia di sedi 50 e 51 affiancate fra loro ed atte, rispettivamente, ad alloggiare una estremità lìbera dello stelo 48 e una porzione 52 intermedia del mandrino 16 corrispondente disposta tra il codolo 39 e il manicotto 20. Come è ovvio la porzione 52 intermedia è accoppiata alla piastra 49 tramite l'interposizione di un cuscinetto radiale.

Per quanto sopra descritto, l'attivazione dell'attuatore 46 muove assialmente il mandrino 16 tramite la piastra 49, e tale movimento assiale del mandrino 16 può essere eseguito in qualsiasi momento, indipendentemente dalla condizione di moto o di sosta dell'attuatore 28, grazie alla contemporanea presenza della trasmissione diretta della coppia torcente al mandrino 16 corrispondente e della guida 36 prismatica.

Nelle forme di attuazione sopra descritte ogni attuatore 28 è coassiale con il rispettivo mandrino 16, ed è portato in modo rigido dal corpo scatolare 15.

Qualora lo si ritenesse necessario, il corpo scatolare 15 potrebbe essere modificato per consentire di accoppiare direttamente ogni attuatore 28 al rispettivo mandrino 16 senza l'interposizione della rispettiva guida 36 prismatica. Ad esempio, potrebbe essere il caso di installare su di una slitta l'insieme dell'attuatore 28 e del relativo mandrino 16, e di accoppiare la slitta stessa su di una guida portata dal corpo scatolare 15.

Nel caso in cui le esigenze di smaltimento di calore fossero ridotte, o nel caso in cui si ritenesse opportuno disassare fra loro ciascun mandrino 16 dal rispettivo attuatore 28, ad esempio per motivi di ingombro o simili, potrebbe convenire rinunciare alla trasmissione diretta del moto tra un attuatore 28 e il rispettivo mandrino 16. In questo caso si procede interponendo tra i mandrini 16 e gli attuatori 28 una coppia di trasmissione di tipo noto, quale ad esempio un ingranaggio, una distribuzione a catena o a cinghia. È opportuno notare che, anche in questo caso, risulta salvaguardato il concetto che il trascinamento in rotazione di ciascun mandrino 16 è compito di un attuatore 28 determinato, singolarmente governato dal controllore 45.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. - Testa (1) operatrice per macchine (4) utensili atte a lavorare per asportazione di truciolo dei pannelli (2) realizzati in legno, in plastica, o altri materiali di durezza simile; la detta testa (1) comprendendo una pluralità di mandrini (16) affiancati fra loro, ciascuno dei quali presentando un rispettivo asse (19) longitudinale di rotazione; ciascun detto mandrino (16) essendo provvisto di un manicotto (20) internamente cavo atto ad alloggiare un detto utensile (3); mezzi attuatori (28) cooperanti con ciascun detto mandrino (16) essendo previsti per azionare il rispettivo detto manicotto (20) di moto rotatorio; caratterizzata dal fatto che i detti mezzi attuatori (28) comprendono un attuatore del moto rotatorio (28) per ciascun detto mandrino (16); ciascun detto attuatore (28) essendo collegato meccanicamente ad uno solo dei detti mandrini (16). 2. - Testa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che almeno uno dei detti attuatori (28) presenta un rispettivo albero motore (30) coassiale all'asse (19) longitudinale del corrispondente mandrino (16). 3. - Testa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che almeno uno dei detti attuatori (28) presenta un rispettivo albero motore (30) disassato rispetto all'asse (19) longitudinale del corrispondente mandrino (16). 4. Testa secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che ciascun detto attuatore (28) è provvisto di un albero motore (30) accoppiato solidalmente ad un detto mandrino (16) per azionarlo in modo diretto. 5. - Testa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un corpo scatolare (15) supportante i detti mandrini (16) in modo assialmente fisso ed angolarmente girevole lungo il rispettivo asse (19) longitudinale di rotazione. 6. - Testa secondo le rivendicazioni 1÷4, caratterizzata dal fatto di comprendere un corpo scatolare (15) supportante almeno un primo dei detti mandrini (16) in modo assialmente scorrevole ed angolarmente girevole lungo il rispettivo asse (19) longitudinale di rotazione. 7. - Testa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il detto corpo scatolare (15) supporta in modo solidale ciascun detto attuatore del moto rotatorio (28). 8. - Testa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6, caratterizzata dal fatto che il detto corpo scatolare (15) supporta in modo assialmente scorrevole ciascun detto attuatore del moto rotatorio (28). 9. - Testa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere dei mezzi di azionamento (45) supportati dal detto corpo scatolare (15) ed atti a regolare a piacere la posizione del relativo manicotto (20) rispetto al corpo scatolare (15) lungo il corrispondente asse (19) longitudinale. 10. - Testa secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che il detto corpo scatolare (15) presenta una cavità (37) coassiale al detto primo mandrino (16); la detta cavità (37) essendo impegnata assialmente da un corpo cilindrico (38) estendentesi secondo il corrispondente asse (19) longitudinale; il detto corpo cilindrico (38) essendo supportato dal detto corpo scatolare (15) in modo assialmente fisso ed angolarmente girevole, ed alloggiando al proprio interno in modo assialmente scorrevole ed angolarmente fisso un codolo (39) cilindrico del detto mandrino (16); i detti mezzi di azionamento (45) comprendendo un attuatore del moto lineare (46) affiancato al detto primo mandrino (16), e provvisto di uno stelo (48) parallelo al detto asse (19) longitudinale; una piastra (49) alloggiente in modo rigido una estremità libera del detto stelo (48) e in modo liberamente girevole ed assialmente fisso una porzione intermedia (52) del detto primo mandrino (16) disposta tra i detti codolo (39) e manicotto (20). 11. - Testa secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che il detto corpo cilindrico (38} ed il detto codolo (39) sono collegati fra loro in modo angolarmente fisso e assialmente scorrevole tramite una spina (40)trasversale al rispettivo detto asse (19) ed alloggiata all'interno di almeno una feritoia (41) longitudinale realizzata nel detto corpo cilindrico (38). 12. - Testa secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che l'insieme dei detti corpo cilindrico (38), codolo (39), spina (40) e feritoia (41) definiscono nel loro complesso una guida prismatica (36) atta a guidare il detto manicotto (16) in moti diretti secondo il proprio detto asse (19). 13. - Testa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il detto attuatore del moto rotatorio (28) è un motore elettrico . 14. - Testa secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che il detto motore ad azionamento elettrico è di tipo "brushless". 15. - Testa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il detto attuatore del moto rotatorio (28) è un motore pneumatico . 14.- Testa operatrice per macchine utensili atte a lavorare per asportazione di truciolo dei pannelli realizzati in legno, in plastica, o altri materiali di durezza simile, così come descritta ed illustrata con riferimento alle figure allegate.