ES2226998T3 - Cabezal de accionamiento para maquinas herramientas automaticas con unidad de mandril intercambiable en saledizo. - Google Patents
Cabezal de accionamiento para maquinas herramientas automaticas con unidad de mandril intercambiable en saledizo.Info
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Abstract
Cabezal de accionamiento para máquinas herramientas automáticas que comprende: - un primer soporte (3) adaptado para su rotación con respecto a un primer eje (C), montado en una estructura (2) movible a lo largo de tres ejes cartesianos; - un segundo soporte (16) montado giratoriamente en el primer soporte (3) para su rotación con respecto a un segundo eje (A) ortogonal al primer eje (C); - una unidad (5) de mandril intercambiable, montada en dicho segundo soporte (16); - medios para controlar la rotación del segundo soporte con respecto al segundo eje; - medios de bloqueo para bloquear el segundo soporte en oposición a la rotación con respecto al segundo eje; - un sistema (6, 8, 10, 11) de transmisión de potencia que tiene un acoplamiento conectable a un mecanismo de accionamiento de un mandril de dicha unidad de mandril; caracterizado porque: ¿ dicho segundo soporte (16) tiene un acoplamiento (14, 15) para la conexión rápida de la unidad de mandril; ¿ dicha unidad de mandril es conectablea dicho sistema de transmisión de potencia a través de un acoplamiento que comprende las partes (10, 11) que se aproximarán para entrar en contacto mutuo y se fijarán con un movimiento de aproximación recto.
Description
Cabezal de accionamiento para máquinas
herramientas automáticas con unidad de mandril intercambiable en
saledizo.
La presente invención se refiere a un cabezal de
accionamiento para máquinas herramientas automáticas según el
preámbulo de la reivindicación 1.
En particular, el cabezal según la invención
comprende un soporte que gira con respecto a un primer eje,
incorporando dicho soporte un sistema de transmisión de potencia, y
un mecanismo cinemático para el posicionamiento angular de la unidad
de mandril con respecto a un segundo eje, habitualmente ortogonal
al eje de rotación del soporte.
Un plato integral con el conjunto de mandril está
dotado de acoplamientos diseñados para la conexión de dicho
soporte.
El conjunto de mandril puede incorporar una
unidad de potencia o un mandril motorizado adecuado para realizar
tareas de acabado de alta velocidad.
Esta característica permite que el operario
cambie de tareas de desbaste a tareas de acabado sin sustituir todo
el cabezal (tal como es necesario con el equipo conocido en el que
el conjunto de mandril está montado en un soporte de horquilla),
simplemente sustituyendo la unidad de mandril, una operación mucho
más rápida y económica.
Las máquinas herramientas automáticas usadas para
realizar tareas que producen virutas, tales como el fresado, el
contorneado, etcétera, comprenden un soporte que se mueve a lo
largo de tres ejes ortogonales en el cual está montado un cabezal de
accionamiento con dos grados de libertad; dicho cabezal de
accionamiento porta una unidad de herramienta que consta, por
ejemplo, de un mandril o mandril motorizado, en el cual se monta la
herramienta requerida para cada tarea.
La estructura y características de dichos
cabezales de accionamiento varían considerablemente, dependiendo de
si el trabajo en preparación es una tarea de alta potencia,
realizada con una herramienta de desbaste que gira a una velocidad
relativamente baja (máxima entre 3000 y 5000 rpm) y elimina grandes
cantidades de material, descargando consecuentemente unas fuerzas
de reacción considerables sobre la estructura, o una tarea de
acabado/fresado, realizada con una herramienta que gira a una
velocidad elevada (de hasta 15.000-30.000 rpm).
Las tensiones a las que está sometida la
herramienta durante estos tipos diversos de trabajo, las cuales se
descargan sobre la estructura y los dispositivos situados a
continuación, requieren el uso de mandriles con características y
dimensiones diferentes, lo cual significa que se deben fabricar
cabezales de accionamiento diferentes.
Según el estado actual de la técnica, cuando el
operario desea cambiar de una tarea de alta potencia a una tarea de
acabado, se debe sustituir el cabezal completo de accionamiento, lo
cual implica costes muy elevados.
Estos factores conducen a un aumento de los
costes globales, debido no solamente a los tiempos de producción
más prologados si no también a la necesidad de disponer de dos o
más cabezales de accionamiento completos con los correspondientes
mecanismos cinemáticos, cuando no de dos o más máquinas
independientes usadas para el desbaste, el acabado u otras tareas
complementarias.
El documento
US-A-5.584.621, que representa la
técnica anterior más próxima según el preámbulo de la
reivindicación 1, da a conocer un cabezal rotativo de múltiples
ejes para una máquina herramienta en la que se proporcionan motores
lineales, para el posicionamiento angular del pivote.
El conjunto incluye una horquilla montada para
girar con respecto a un primer eje y un pivote montado entre los
brazos de la horquilla para girar con respecto a un segundo eje
ortogonal al eje anterior.
La horquilla está montada en un brazo de soporte
que incluye un receptáculo para el motor.
El pivote no se puede intercambiar de forma
rápida, en el sentido de que no existe ninguna conexión rápida que
permita retirar y montar fácilmente el pivote sin la necesidad de
desensamblar el cabezal.
El documento
US-A-5.385.436 da a conocer un
cabezal de accionamiento para máquinas herramientas automáticas, el
cual incluye una horquilla instalada en un soporte que tiene varios
grados de libertad, medios para la rotación de la horquilla con
respecto a su eje, un soporte para un mandril, el cual puede girar
con respecto a un eje que es ortogonal al primero, bajo un control
numérico, un árbol coaxial con el eje de rotación del soporte para
el mandril y conectado, por medio de engranajes cónicos, por un
extremo, a dispositivos para la transmisión de movimiento y, por su
otro extremo, al árbol del mandril en el que se proporcionan
dispositivos para permitir el cambio de la posición angular tanto
de la horquilla como del soporte para el mandril, manteniendo la
herramienta en contacto con la pieza a mecanizar.
El mandril no es intercambiable, ya que se puede
retirar únicamente después de haber retirado los cojinetes de
soporte, y esta operación requiere el desensamblaje de por lo menos
parte del cabezal.
Los problemas anteriores se pueden resolver por
la presente invención, según se define en la reivindicación 1.
Por ejemplo, puesto que el sistema de transmisión
de potencia y los dispositivos de posicionamiento angular del
mandril están incorporados en el soporte en el que está instalada
la unidad de mandril, el operario puede cambiar muy rápidamente de
un mandril de potencia a un mandril de acabado, motorizado, de
velocidad media o alta, sin la necesidad de sustituir el cabezal
completo.
A continuación, se describirá detalladamente la
presente invención, a título de ejemplo aunque no de forma
limitativa, haciendo referencia a las figuras adjuntas en las
cuales:
- \bullet
- la figura 1 muestra una sección transversal del cabezal de accionamiento según la invención
- \bullet
- la figura dos es una vista lateral en sección transversal parcial del cabezal de accionamiento ilustrado en la figura 1, que muestra la disposición de los acoplamientos que bloquean los diversos conjuntos de mandril y las alimentaciones correspondientes de energía hidráulica y eléctrica que impulsan los dispositivos automáticos de accionamiento
- \bullet
- la figura 3 ilustra esquemáticamente la unidad de mandril intercambiable, en la que se instala un mandril motorizado
- \bullet
- la figura 4 muestra el plato instalado en la unidad de mandril con vistas a la conexión al soporte correspondiente.
En la figura 1, el nº 1 indica un cabezal de
accionamiento según la invención, instalado en un manguito 2 de tal
manera que puede girar con respecto a un primer eje identificado
como "C".
El cabezal comprende un soporte 3, instalado en
el manguito a través de cojinetes 4, estando montada en dicho
manguito una unidad 5 de mandril. La unidad 5 de mandril
intercambiable puede ser un mandril, tal como se ilustra en la
figura 1, o un mandril motorizado, tal como se ilustra en la figura
3.
Un árbol 6, conectado a sistemas de motor no
ilustrados en la figura, transmite el movimiento a través de un par
7 de engranajes cónicos hacia un segundo árbol inclinado 8, el
cual, a través de otro par 9 de engranajes cónicos, hace girar un
árbol 10.
En el extremo del árbol 10 está instalado un
acoplamiento de un tipo conocido para transmitir el movimiento al
árbol 11 de otro par 12 de engranajes cónicos, instalado en la
unidad de mandril y conectado al mandril 5 de potencia.
La invención no se limita a la configuración
ilustrada, si no que también abarca todas las soluciones
equivalentes.
Por ejemplo, en el caso de sistemas de
transmisión de potencia, la invención no se limitará a la solución
que incluye un árbol inclinado, si no que también se extiende a
cabezales con otros tipos de transmisión, tales como los
correspondientes con árboles paralelos y/o ortogonales y
similares.
La unidad de mandril está conformada de tal
manera que forma un acoplamiento para la conexión con un cuerpo o
soporte 16 con un conjunto de patillas o vástagos 14, los cuales
son agarrados por elementos 15 de sujeción del tipo conocido
instalados en el soporte 16, para bloquear el mandril 5.
El soporte 16 está dotado de un dentado 17 al
cual se acopla un dentado correspondiente 17' presente en el cuerpo
del mandril, y actúa como un plato de colocación para el
posicionamiento correcto del mandril.
Alternativamente, para posicionar la unidad de
mandril de forma precisa en relación con el soporte 16, se pueden
instalar diferentes dispositivos en lugar del dentado de
referencia, tales como patillas insertadas en unos asientos
correspondientes en la pieza adyacente u otros sistemas.
Un conjunto de acoplamientos rápidos del tipo
conocido 25 y 26 está instalado en el plato que constituye la
superficie intermedia entre la unidad de mandril y su soporte;
dichos acoplamientos 25 y 26 están diseñados para conectar la unidad
a dispositivos de alimentación de energía eléctrica y dispositivos
de alimentación de fluido, tales como lubricantes o refrigerantes,
respectivamente (fig. 2).
Un motor 18, ilustrado esquemáticamente en la
figura 2, provoca que un dentado correspondiente 20 en el soporte
16 gire a través de un mecanismo 19 de accionamiento de rueda
dentada con un sistema regulador del tipo conocido.
El motor 18, controlado por un transductor,
controla el posicionamiento angular de la unidad de mandril con
respecto a un eje identificado como "A".
Tal como se pondrá claramente de manifiesto a
partir de la descripción y los dibujos adjuntos, la unidad 5 de
mandril se puede retirar fácilmente, ya que está conectada
solamente a los dispositivos de transmisión a través de un
acoplamiento que requiere que las dos partes se aproximen para
entrar en contacto mutuo y se fijan con un movimiento de
aproximación sencillo, recto; por esta razón se puede desmontar sin
necesidad de retirar ninguna parte del cabezal, simplemente
activando los elementos 15 de sujeción para liberar los vástagos o
patillas 14 y desconectar los acoplamientos eléctricos e
hidráulicos.
Por esta razón, el mandril 5 se puede sustituir
rápida y fácilmente por una unidad de mandril diferente que tenga
el mismo acoplamiento, tal como un mandril motorizado diseñado para
realizar tareas de acabado o fresado de alta velocidad.
Subsiguientemente, durante su funcionamiento, el
motor 18 provocará que el soporte 16 gire para posicionar el
mandril con respecto al eje "A", después de lo cual, en el
caso de un mecanizado realizado con tres ejes máquina (modalidad
3+2), el soporte 16 se bloqueará en la posición alcanzada.
Con este fin, alrededor del soporte 16 se instala
una cámara con forma de anillo mostrada con el nº 30 en la figura
1, con paredes realizadas con un material deformable.
La cámara 30 está conectada a medios diseñados
para transportar fluido presurizado hacia la cámara con vistas a
deformar las paredes, dilatándolas hacia el exterior para bloquear
el soporte 16 por fricción.
El mecanizado puede comenzar girando la
herramienta del mandril a través del sistema de transmisión
constituido por los árboles 6, 8, 10 y 11.
En el caso de un mecanizado con 5 ejes
simultáneos, el motor 18 variará continuamente el ángulo de la
unidad de mandril bajo control numérico.
Se instalan también dispositivos que expulsan
virutas, que comprenden una cámara 21 en forma de anillo la cual
rodea a la base del cabezal y contiene una o más ranuras dotadas de
un acoplamiento rápido 22 de un tipo conocido con vistas a la
conexión de un brazo 23; otro brazo 24, el cual acaba cerca de la
herramienta, está conectado al extremo de dicho brazo 23.
Durante el mecanizado, las virutas y/o el polvo
son expulsados a través de los conductos 24, 23 y 21 por
dispositivos de un tipo conocido; si es necesario sustituir el
mandril, es suficiente con desconectar los conductos 23 y 24, los
cuales se retiran junto con el mandril y se sustituyen por
conductos nuevos asociados al mandril a instalar en el cabezal,
estando conectados dichos conductos nuevos a través de un
acoplamiento rápido 22.
Claims (8)
1. Cabezal de accionamiento para máquinas
herramientas automáticas que comprende:
- -
- un primer soporte (3) adaptado para su rotación con respecto a un primer eje (C), montado en una estructura (2) movible a lo largo de tres ejes cartesianos;
- -
- un segundo soporte (16) montado giratoriamente en el primer soporte (3) para su rotación con respecto a un segundo eje (A) ortogonal al primer eje (C);
- -
- una unidad (5) de mandril intercambiable, montada en dicho segundo soporte (16);
- -
- medios para controlar la rotación del segundo soporte con respecto al segundo eje;
- -
- medios de bloqueo para bloquear el segundo soporte en oposición a la rotación con respecto al segundo eje;
- -
- un sistema (6, 8, 10, 11) de transmisión de potencia que tiene un acoplamiento conectable a un mecanismo de accionamiento de un mandril de dicha unidad de mandril;
caracterizado
porque:
- \bullet
- dicho segundo soporte (16) tiene un acoplamiento (14, 15) para la conexión rápida de la unidad de mandril;
- \bullet
- dicha unidad de mandril es conectable a dicho sistema de transmisión de potencia a través de un acoplamiento que comprende las partes (10, 11) que se aproximarán para entrar en contacto mutuo y se fijarán con un movimiento de aproximación recto.
2. Cabezal de accionamiento para máquinas
herramientas automáticas según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho sistema de transmisión de
potencia comprende un mecanismo de accionamiento que tiene árboles
(6, 8, 10) y pares (7, 9) de engranajes cónicos, conectados por un
lado a un sistema de motor montado en la estructura (2), y que tiene
un acoplamiento en el otro lado, para la conexión a dispositivos
cinemáticos (12) dispuestos en la unidad de mandril.
3. Cabezal de accionamiento para máquinas
herramientas automáticas según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de proporcionar un acoplamiento
instalado en un árbol (10) de dicho sistema de transmisión para
transmitir movimiento a un árbol (11) de un par (12) de engranajes
cónicos, instalado en la unidad de mandril y conectado al mandril
(5) de potencia.
4. Cabezal de accionamiento para máquinas
herramientas automáticas según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho segundo soporte (16) tiene un
acoplamiento rápido (25, 26) para la conexión a dispositivos de
alimentación de energía eléctrica y dispositivos de alimentación de
fluidos, tales como lubricantes o refrigerantes,
respectivamente.
5. Cabezal de accionamiento según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad (5) de mandril
intercambiable es una de entre un mandril motorizado y un mandril
de potencia.
6. Cabezal de accionamiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios de bloqueo
comprenden una cámara (30) que tiene paredes realizadas con un
material deformable y medios de fluido para introducir un fluido
presurizado en la cámara con vistas a deformar las paredes y
bloquear por fricción el segundo soporte en la posición girada.
7. Cabezal de accionamiento según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho acoplamiento
para la conexión rápida de la unidad de mandril consta de elementos
(15) de sujeción diseñados para acoplarse a vástagos (14) que son
integrales con el soporte de dicha unidad (5) de mandril.
8. Cabezal de accionamiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
proporcionar una cámara (21) en forma de anillo, conectada por un
lado a dispositivos expulsores y por el otro a conductos (23, 24)
que acaban cerca del acoplamiento de la herramienta, instalada en
dicha estructura (2).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH10572000 | 2000-05-25 | ||
| CH1057/00 | 2000-05-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2226998T3 true ES2226998T3 (es) | 2005-04-01 |
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ID=4555172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES01104019T Expired - Lifetime ES2226998T3 (es) | 2000-05-25 | 2001-02-20 | Cabezal de accionamiento para maquinas herramientas automaticas con unidad de mandril intercambiable en saledizo. |
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| Country | Link |
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| EP (1) | EP1205275B1 (es) |
| AT (1) | ATE275459T1 (es) |
| DE (1) | DE60105373T2 (es) |
| ES (1) | ES2226998T3 (es) |
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