ES2232692T3 - Maquina-herramienta para el mecanizado al menos en tres ejes de piezas de trabajo. - Google Patents
Maquina-herramienta para el mecanizado al menos en tres ejes de piezas de trabajo.Info
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Abstract
Máquina-herramienta para el mecanizado, al menos en tres ejes, de piezas de trabajo con un montante (1) en forma de carcasa, que presenta: - paredes laterales (2, 3), - un espacio interno (6) y - un lado frontal (7) abierto hacia el espacio (9) de trabajo, con un husillo (12) de trabajo, dispuesto básicamente en el espacio interno (6) y que sobresale en una dirección z hacia el espacio (9) de trabajo, con un respectivo carro (15, 16) de accionamiento, guiado en cada pared lateral (2, 3) y desplazable en línea recta en una dirección y, con bielas (17, 18), articuladas a los carros (15, 16) de accionamiento mediante articulaciones giratorias (19, 20), unidas entre sí a través de una articulación giratoria (23) y que sostienen el husillo (12) de trabajo, y con accionamientos para los carros (15, 16) de accionamiento, caracterizada porque los carros (15, 16) de accionamiento están realizados, en cada caso, con posibilidad de desplazamiento sobre dos carriles (27, 28) de guía distanciados entre sí en la dirección z, estando dispuestos los carriles (27, 28) de guía respectivamente en el lado de la pared lateral (2, 3), dirigido hacia el espacio interno (6) y abierto hacia el espacio interno (6), porque en el carro (15, 16) de accionamiento respectivo están situados patines (29, 30) de guía que envuelven los carriles (27, 28) de guía, formando cada carril (27, 28) de guía una guía junto con los patines (29, 30) de guía que corren sobre éste, y porque los accionamientos están configurados como motores lineales (31, 32) dispuestos entre las guías, estando colocada una primera parte (33) de los motores lineales (31, 32) en el carro (15, 16) de accionamiento y una segunda parte (35), en la pared lateral (2, 3).
Description
Máquina-herramienta para el
mecanizado al menos en tres ejes de piezas de trabajo.
La invención se refiere a una
máquina-herramienta según el preámbulo de la
reivindicación 1.
Una máquina-herramienta de este
tipo, conocida del documento DE19806085A1 (en correspondencia con el
documento US6328510B1), presenta en cada caso en el lado frontal,
dirigido hacia el espacio de trabajo, una guía para un carro. De
esta publicación no se pueden extraer otros detalles.
Del documento EP0893196A2 se conoce una
máquina-herramienta que presenta un montante en
forma de bastidor, en el que está guiado un carro x con posibilidad
de desplazamiento horizontal. En el carro x, también configurado en
forma de bastidor, está guiado un carro y con posibilidad de
desplazamiento vertical. El carro y soporta, a su vez, un husillo
de trabajo con posibilidad de desplazamiento en la dirección z. El
carro y está guiado con posibilidad de desplazamiento en dos
carriles de guía colocados en los largueros verticales del carro x
y dirigidos uno hacia otro. Dos carriles de guía están dispuestos,
en cada caso, uno detrás de otro en la dirección z y paralelamente
entre sí. El carro y está guiado sobre los carriles de guía,
dirigidos hacia el local de trabajo, mediante dos patines de guía
respectivamente, mientras que está guiado sobre los carriles de
guía, opuestos al local de trabajo, mediante un patín de guía
respectivamente. La fijación del carro Y en la dirección x se
realiza al estar guiado éste, en cada caso, sobre dos carriles de
guía distanciados entre sí en la dirección x.
Del documento WO00/76704A1 se conoce una
máquina-herramienta de columna, cuyo carro x se
puede desplazar sobre un bastidor base horizontal. Con este fin
están previstos en la dirección z, uno detrás de otro, dos carriles
de guía que discurren en la dirección x y entre estos, un husillo
bola-rodillo para el accionamiento.
Del documento US6012884A se conoce una
máquina-herramienta, en la que un carro x se puede
desplazar sobre dos carriles horizontales distanciados verticalmente
entre sí. Sobre el carro x está dispuesto con posibilidad de
desplazamiento un carro y que se puede desplazar verticalmente y que
está guiado sobre dos carriles de guía distanciados entre sí en la
dirección x. Accionamientos lineales, no descritos ni explicados
detalladamente, están asignados a los carriles de guía.
Del documento EP0861990A2 se conocen sistemas de
guiado lineal, en los que se prevén zapatas de freno.
La invención tiene el objetivo de configurar una
máquina-herramienta del tipo genérico de modo que se
logre un guiado seguro y un accionamiento sin torsión a la vez que
una forma de construcción compac-
ta.
ta.
Este objetivo se alcanza según la invención
mediante las características de la reivindicación 1. Debido a la
disposición de las guías y de los accionamientos lineales, situados
entre estas, en el lado de las paredes laterales, dirigido hacia el
espacio interno, se logra un guiado sin torsión de los carros de
accionamiento y una transmisión directa de las fuerzas de atracción
de los accionamientos lineales a los carros. De aquí resulta en
general una construcción muy rígida de todo el sistema de
movimiento del husillo del útil. Las guías y los accionamientos
lineales están situados de modo que se puede acceder a estos
fácilmente, por lo que se pueden montar y desmontar sin
complicaciones. Las guías y los accionamientos están dispuestos en
la profundidad del montante.
De acuerdo con la variante según la
reivindicación 2, se puede integrar un sistema de seguridad a las
guías.
Se puede integrar también un dispositivo de
medición de desplazamiento según la reivindicación 3 a la
construcción según la invención.
Otras características, detalles y ventajas de la
invención resultan de la descripción siguiente de un ejemplo de
realización mediante el dibujo. Muestran:
Fig. 1 una vista frontal de la
máquina-herramienta,
Fig. 2 un corte vertical a través de la
máquina-herramienta en correspondencia con la línea
de corte II-II de la figura 1 y
Fig. 3 un corte parcial horizontal a través de la
máquina-herramienta en correspondencia con la línea
de corte III-III de la figura 1.
La máquina-herramienta,
representada en el dibujo, para el mecanizado, al menos en tres
ejes, de piezas de trabajo mediante un útil de accionamiento
giratorio, presenta un montante 1 en forma de paralelepípedo
compuesto por dos paredes laterales verticales 2, 3, paralelas
entre sí, un piso 4 y una parte superior 5, que unen las paredes
laterales 2, 3 entre sí. El montante 1 envuelve como espacio
interno 6 un llamado espacio de actores y está configurado abierto
en sus dos lados frontales 7, 8. Delante del lado frontal 7 hay un
espacio 9 de trabajo, en el que está dispuesto un sujetapiezas 11,
sólo esbozado, sobre una bancada 10 de máquina unida al montante
1.
En el espacio interno 6 está dispuesto un husillo
12 de trabajo configurado como husillo de motor, que sobresale a
través del lado frontal 7 hacia el espacio 9 de trabajo y que
sostiene un útil 13 de accionamiento giratorio para el mecanizado
de una pieza 14 de trabajo dispuesta en el sujetapiezas 11.
Usualmente, el lado frontal 7 está tapado mediante una cubierta no
representada, que cuando el husillo 12 de trabajo realiza
movimientos se mueve junto con éste en dirección horizontal x y
vertical y, pero que no es un elemento portante del montante 1,
sino que sólo sirve para separar el espacio 9 de trabajo del espacio
interno 6. El husillo 12 de trabajo se puede mover en la dirección
z, vertical respecto al plano x-y. Sin embargo,
también es posible que el sujetapiezas 11 se pueda mover de forma
conocida en la dirección z.
Con el fin de mover los husillos 12 de trabajo
están previstos dos carros 15, 16 que se pueden mover en la
dirección Y, están guiados en los lados internos de las paredes
laterales 2, 3 y que están unidos entre sí mediante dos bielas 17,
18. Cada biela 17, 18 está unida al carro 15, 16 correspondiente
mediante una articulación giratoria 19, 20 con el eje giratorio 21,
22 que discurre en la dirección z. Las dos bielas 17, 18, a su vez,
están unidas entre sí mediante una articulación giratoria 23 con el
eje giratorio 24 que discurre en la dirección z. Junto a la biela
18 está colocado, colindante con la articulación giratoria 23, un
soporte 25 de husillo de trabajo en forma de tubo, en el que está
dispuesto el husillo 12 de trabajo. Debido a que los tres ejes
giratorios 21, 22, 24 discurren en la dirección z y los carros 15,
16, en la dirección Y, el husillo 12 de trabajo se puede desplazar,
en caso de movimientos de los carros 15, 16, paralelamente a sí
mismo en el plano x-y dentro de una zona 26 de
trabajo situada en este plano.
Las bielas 17, 18, unidas a los carros 15, 16 de
accionamiento, están realizadas de manera que el ángulo a, que
encierran las bielas 17, 18, sólo cambia en un valor reducido en
toda la zona de trabajo durante el movimiento del husillo 12 de
trabajo a cualquier posición. Esto provoca que las dos bielas 17,
18 se refuercen mutuamente, elevándose la rigidez de la cinemática
de acoplamiento del husillo 12 de trabajo, comparada con otras
máquinas-herramientas conocidas, con una reducción
simultánea de la masa en movimiento. Por esta razón, las fuerzas
para el arranque de virutas, producidas en el filo del útil 13,
provocan una desviación menos del husillo 12 de trabajo. Con esta
máquina-herramienta, conocida en su construcción
básica del documento DE19806085A1 (en correspondencia con el
documento US6328510B1), se pueden realizar así operaciones pesadas
con arranque de virutas manteniendo al mismo tiempo una precisión
elevada, en comparación con otras
máquinas-herramientas conocidas. Simultáneamente se
puede ahorrar tiempo de trabajo adicional a través de aceleraciones
mayores debido a la reducción de la masa.
Los carros 15, 16 están realizados con
posibilidad de desplazamiento sobre los carriles 27, 28 de guía
dispuestos en la dirección z distanciados entre sí, en cada caso,
en el lado interno de las paredes laterales 2 ó 3, para lo que
disponen de patines 29, 30 de guía que envuelven los carriles 27, 28
de guía. Cada carril 27, 28 de guía forma una guía junto con los
patines 29 ó 30 de guía que corren sobre éste. Entre los carriles
27, 28 de guía, colocados en una pared lateral 2 ó 3
respectivamente, y los patines 29, 30 de guía correspondientes
están previstos motores lineales 31, 32 como accionamientos. La
parte primaria 33, respectivamente, de cada motor lineal 31, 32
está colocada en el lado dirigido a la pared lateral 2 ó 3 vecina,
entre los pares de patines 29, 30 de guía. El suministro de
corriente a las partes primarias 33 se realiza a través de
conexiones eléctricas 34 sólo esbozadas. La parte secundaria 35 de
cada motor lineal 31 ó 32, asignada a cada parte primaria 33 y
formada por placas magnéticas 35a, está colocada en la pared
lateral 2 ó 3 respectiva entre los carriles 27, 28 de guía
dispuestos por pares distanciados entre sí en el lado interno de la
pared lateral 2 ó 3 respectiva. La parte primaria 33 y la parte
secundaria 35 se pueden enfriar, en cada caso, mediante dispositivos
de refrigeración 36, 37.
La posición de cada motor lineal 31, 32 se
detecta mediante un dispositivo 38, 39 de medición de
desplazamiento. Los dispositivos 38, 39 de medición de
desplazamiento están dispuestos entre el motor lineal 31, 32
respectivo y la guía 27, 29 ó 28, 30 vecina del espacio 9 de
trabajo. La parte inmóvil 40 en forma de regla de cada dispositivo
38, 39 está colocada en la correspondiente pared lateral 2, 3,
mientras que la parte móvil 41, configurada como dispositivo de
exploración, está colocada en el respectivo carro 15, 16.
Las partes secundarias 35, los carriles 27, 28 de
guía y las partes inmóviles 40 de los dispositivos 38, 39 de
medición de desplazamiento están montados mediante tornillos 42, 43,
44 en el lado interno, abierto hacia el espacio 9 de trabajo, de la
pared lateral 2 ó 3 respectiva, por lo que se puede acceder a estos
fácilmente, así como montar o desmontar sin dificultad. Lo mismo
pasa con las parte primarias 33, los patines 29, 30 de guía y las
partes móviles 41 de los dispositivos 38, 39 de medición de
desplazamiento. La disposición de los motores lineales 31, 32 entre
las guías 27 a 30 provoca un guiado sin torsión de los carros 15,
16. Asimismo, las fuerzas de atracción del motor lineal 31 ó 32 se
pueden transmitir directamente a los carros 15 ó 16 correspondientes
y producen así una deformación reducida del carro 15 ó 16. La forma
de construcción rígida de los carros 15, 16, así como la
disposición favorable de los motores lineales 31, 32 y los
dispositivos 38, 39 de medición de desplazamiento favorecen el
comportamiento de regulación de la
máquina-herramienta y, por tanto, la calidad del
mecanizado.
El montaje resulta fácil, por ejemplo, si se
montan primero las partes primarias 33 en el carro 15 ó 16
respectivo y después se coloque el carro 15, 16 sobre los carriles
27, 28 de guiado respectivos. A continuación se lleva el carro 15 ó
16 a una posición extrema superior o inferior y una parte de las
placas magnéticas 35a, que forman la parte secundaria 35, se
atornilla a la zona libre del lado interno de la pared lateral 2, 3
respectiva. A continuación se lleva el carro 15, 16 respectivo a la
otra posición extrema y se atornilla la otra parte de las placas
magnéticas 35a.
Para compensar el peso de los carros 15, 16 está
previsto en la pared lateral 2 ó 3 del montante 1 un dispositivo 45
de compensación de peso que está compuesto básicamente por un muelle
46 de gas conformado como unidad de pistón-cilindro,
cuyo vástago 47 de pistón está colocado en una consola inferior 48
del carro 15, 16 respectivo. El muelle 46 de gas ejerce sobre el
carro correspondiente una fuerza de tracción dirigida hacia arriba
en la dirección y, mediante la que se compensa el peso del carro 15
ó 16 respectivo con todas las partes que éste sostiene. Teniendo en
cuenta que las bielas 17, 18 y el soporte 25 de husillo de trabajo
con el husillo 12 de trabajo también se pueden mover en la dirección
x, cambia el peso en el carro 15 ó 16 respectivo durante el
funcionamiento de la máquina de modo que no ocurre una compensación
completa de los pesos a través del dispositivo 45 de compensación
de peso, lo que no tiene importancia. Los muelles 46 de gas se
pueden usar, además de para compensar el peso, para mover los
carros 15 ó 16 en trabajos de mantenimiento mediante una
alimentación de gas, no representada, y un control correspondiente,
si está conectado el suministro de energía de los motores lineales
31, 32.
Además, entre los patines 29, 30 de guía,
asignados en cada caso a un carril 27 ó 28 de guía, está dispuesta
una zapata 49 de freno que está montada en el carro 15, 16
respectivo también mediante tornillos 50. Las zapatas 49 de freno
están abiertas mediante aire a presión durante el funcionamiento. En
caso de una interrupción del suministro de tensión a los motores
lineales 31, 32 se extrae el aire de las zapatas 49 de freno y se
cierran de manera que los carros 15, 16 se sujetan como mediante un
freno mecánico de estacionamiento 27, 28.
Asignados al piso 4 y a la parte superior 5,
están previstos para cada carro 15, 16 un amortiguador 51, 52 de fin
de carrera, a los que están asignados topes 53, 54 correspondientes
en el carro 15 ó 16 respectivo. Así se logra que estos
amortiguadores 51 ó 52 de fin de carrera actúen, si uno de los
carros 15, 16 sobrepasa el trayecto de desplazamiento máximo
superior o inferior predeterminado en el control. Asimismo es
imaginable que, en caso de fallo del control o de cualquier otra
avería, aumenta demasiado la distancia relativa entre ambos carros
15, 16 en la dirección y vertical de modo que el husillo 12 de
trabajo abandona la zona 26 de trabajo en la dirección x horizontal
y el soporte 25 del husillo de trabajo golpea contra una pared
lateral 2 ó 3, incluidas las partes montadas allí. Con el fin de
evitar esto está previsto un limitador 55 de distancia que puede
constar, por ejemplo, de una banda 56 flexible, cuyos extremos
están sujetos, en cada caso, mediante una placa 57 de presión en el
lado inferior de cada carro 15, 16, que está unida al carro 15, 16
mediante tornillos 58. Esta banda 56 flexible presenta una rigidez
tal que, en caso de fallo de los motores lineales 31, 32, elimina o
transforma la energía cinética de toda la masa en movimiento en el
plano x-y, dado el caso, conjuntamente con los
amortiguadores 51, 52 de fin de carrera, sin que el soporte 25 del
husillo de trabajo u otra pieza en movimiento colisione con ninguna
limitación mecánica. Como transformación de la energía ocurre una
deformación elástica de la banda 56, almacenándose la energía como
energía potencial. La banda 56 flexible puede estar hecha de
distintos materiales. Preferentemente se usa una banda tejida de
poliamida como se conoce de los medios de absorción de carga en la
técnica de transportación. Sin embargo, las bandas de este tipo no
transforman toda la energía absorbida en calor. Al final de un
trayecto de emergencia de este tipo ocurre más bien un retorno
elástico. Aquí el trayecto de emergencia es el trayecto del soporte
25 del husillo de trabajo. La banda 56 sufre en un caso de
emergencia como éste un alargamiento permanente y hay que cambiarla
correspondientemente.
Claims (4)
1. Máquina-herramienta para el
mecanizado, al menos en tres ejes, de piezas de trabajo
- -
- con un montante (1) en forma de carcasa, que presenta:
- -
- paredes laterales (2, 3),
- -
- un espacio interno (6) y
- -
- un lado frontal (7) abierto hacia el espacio (9) de trabajo,
- -
- con un husillo (12) de trabajo, dispuesto básicamente en el espacio interno (6) y que sobresale en una dirección z hacia el espacio (9) de trabajo,
- -
- con un respectivo carro (15, 16) de accionamiento, guiado en cada pared lateral (2, 3) y desplazable en línea recta en una dirección y,
- -
- con bielas (17, 18), articuladas a los carros (15, 16) de accionamiento mediante articulaciones giratorias (19, 20), unidas entre sí a través de una articulación giratoria (23) y que sostienen el husillo (12) de trabajo, y
- -
- con accionamientos para los carros (15, 16) de accionamiento,
caracterizada porque los carros (15, 16)
de accionamiento están realizados, en cada caso, con posibilidad de
desplazamiento sobre dos carriles (27, 28) de guía distanciados
entre sí en la dirección z, estando dispuestos los carriles (27,
28) de guía respectivamente en el lado de la pared lateral (2, 3),
dirigido hacia el espacio interno (6) y abierto hacia el espacio
interno (6), porque en el carro (15, 16) de accionamiento
respectivo están situados patines (29, 30) de guía que envuelven
los carriles (27, 28) de guía, formando cada carril (27, 28) de
guía una guía junto con los patines (29, 30) de guía que corren
sobre éste, y porque los accionamientos están configurados como
motores lineales (31, 32) dispuestos entre las guías, estando
colocada una primera parte (33) de los motores lineales (31, 32) en
el carro (15, 16) de accionamiento y una segunda parte (35), en la
pared lateral (2,
3).
3).
2. Máquina-herramienta según la
reivindicación 1, caracterizada porque sobre cada carril
(27, 28) de guía están dispuestos dos patines (29, 30) de guía
distanciados entre sí, entre los que está dispuesto una zapata (49)
de freno colocada en el carro (15, 16) de accionamiento.
3. Máquina-herramienta según una
de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque está
previsto un dispositivo (38, 39) de medición de trayecto entre una
guía (27, 29) de cada carro (15, 16) de accionamiento y el motor
lineal (31, 32).
4. Máquina-herramienta según la
reivindicación 1, caracterizada porque las segundas partes
(35) de los motores lineales (31, 32) y los carriles (27, 28) de
guía están atornillados a la pared lateral (2, 3) partiendo del
espacio interno (6).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10144541 | 2001-09-11 | ||
| DE10144541 | 2001-09-11 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1291123B1 (es) |
| DE (2) | DE10215582B4 (es) |
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