ES2237289A1 - Cabezal para fresadora. - Google Patents

Abstract

Cabezal para fresadora, con un codo que puede girar respecto a la máquina en torno a un primer eje provisto de un primer sistema de accionamiento, y una cabeza que puede girar respecto al codo en torno a un segundo eje provisto de un segundo sistema de accionamiento siendo dichos sistemas de accionamiento independientes en el que el sistema de accionamiento utiliza una transmisión de engranajes cilíndricos con dentado helicoidal que se mantienen continuamente precargados por la acción de muelles coaxiales que compensan de forma continua discontinuidades; y el bloqueo/desbloqueo del codo respecto a la máquina y de la cabeza respecto al codo se realiza con juegos de bloqueos basados en un tornillo con cabeza en forma de T alojada en un sangrado circunferencial, la fuerza de bloqueo de la cabeza del tornillo en la ranura se consigue utilizando presión hidráulica, resortes o ambos. De aplicación en máquina herramienta.

Description

Cabezal para fresadora.

En la tecnología convencional se utiliza un cabezal para máquina fresadora constituido por un codo que gira respecto a la máquina y una cabeza porta-herramienta que gira respecto al codo.

Con la combinación de ambos giros se trata de conseguir el posicionamiento espacial deseado de la herramienta (fresa) de trabajo.

Los cabezales tipo "twist"(cabezal con 2 ejes de giro ortogonales y el elemento giratorio denominado cabeza alojado en una horquilla), pueden trabajar con los ejes de giro cabeza y codo bloqueados (para trabajo en 3 ejes), o desbloqueados con giro continuo (para trabajo en 5 ejes).

En los cabezales tipo "twist" convencionales se emplean mecanismos sinfín/corona para conseguir los movimientos de giro en codo y cabeza, mecanismo que presenta problemas de desgaste que obliga a ajustes periódicos.

El cabezal objeto del invento supera el mencionado problema con las siguientes disposiciones:

a) El sistema de accionamiento de la cabeza y el codo es una transmisión de engranajes cilíndricos con dentado helicoidal que se mantienen continuamente precargados por la acción de muelles coaxiales que compensan de forma continua desgastes, saltos, sobreesfuerzos o discontinuidades cualesquiera.

En el accionamiento para giro del codo la pareja de engranes precargados ataca sobre una rueda dentada, mientras que en la cabeza al estar alojada en una horquilla, con el fin de obtener un empuje simétrico, el ataque lo realizan dos engranes precargados sobre dos ruedas dentadas situadas una en cada brazo de la horquilla.

Ambos accionamientos llevan asociado un captador que puede situarse coaxial con el eje de giro o con una transmisión independiente

b) El bloqueo/desbloqueo del codo respecto a la máquina y de la cabeza respecto al codo se realiza con juegos de bloqueos hidromecánicos, donde cada bloqueo define un cuerpo que hace de pistón, un cuello que hace de émbolo y una cabeza, en forma de T con la función de apriete/desapriete, estando dichos bloqueos dispuestos en unos orificios practicados en la máquina -o en el codo en su caso-; estando las cabezas en T alojadas en un sangrado circunferencial practicado en el codo -o en la cabeza en su caso- y estando cada muelle dispuesto en torno al cuello de un tornillo, alojado en el orificio y ejerciendo presión contra el cuerpo y contra la propia máquina -o contra el codo en su caso-;

Los sistemas de bloqueo del codo y cabeza permiten asegurar la posición alcanzada, en rangos de 0,001 grados. La fuerza ejercida por el sistema de bloqueo es capaz de soportar los esfuerzos de fresado del cabezal a plena potencia.

Para comprender mejor el objeto de la presente invención, se representa en los planos una forma preferente de realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.

La figura 1 es una vista esquemática de una sección longitudinal de una realización práctica del cabezal objeto del invento, en la que se observa el sistema de accionamiento de la cabeza (2) y sus sistemas de bloqueo/desbloqueo respecto al codo (1).

La figura 2 es una vista esquemática de una sección longitudinal de una realización práctica del cabezal objeto del invento, en la que se observa el sistema de accionamiento del codo (1) y sus sistema de bloqueo/desbloqueo respecto a la máquina (17).

Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento.

El cabezal se compone de dos partes, un codo (1) y una cabeza (2) porta-herramientas, unidas entre si.

El codo (1) para su posicionamiento gira alrededor del eje A, mientras que la cabeza (2) lo hace alrededor del eje B.

El posicionamiento en el espacio del eje cabezal donde va la herramienta de fresado (eje C) se consigue mediante el posicionamiento entre sí en unos ángulos determinados de la cabeza (2) y codo (1).

Para conseguir un posicionamiento utilizable del eje cabezal C, es necesario que el posicionamiento de la cabeza (2) y codo (1) sea realizado sin escalones, es decir que los incrementos del posible posicionamiento estén dentro de un rango tan pequeño como sea posible. (En el cabezal del invento se consigue precisión de 0,001 grados).

Además de conseguirse un posicionamiento utilizable y preciso del eje C, en este cabezal es también posible el efectuar en forma continua una trayectoria controlada del eje C, y por tanto de la herramienta, que permite en combinación con el desplazamiento lineal de los carros de una máquina herramienta, el fresado de superficies curvilíneas. (fresado en 5 ejes).

Funcionamiento

Tal como se observa en la representación esquemática de la figura 2, el codo (1) va unido a un carro o componente de la máquina herramienta (17) y gira alrededor del eje A. Para el giro y control axial del codo (1) se utilizan los rodamientos (D1), (D2), pudiéndose emplear también casquillos o cojinetes.

El sistema de accionamiento es un servosistema de lazo cerrado compuesto de un motor de accionamiento y un sistema de medida (11), (12). El control del servosistema puede realizarse por medio de un Control Numérico, de un PLC o mediante tarjetas electrónicas de regulación y control de posicionamiento.

El accionamiento para el giro se realiza por medio de un motor independiente (no representado), que puede ser eléctrico o hidráulico, el motor esta unido a una pareja de engranes (14), precargados por un muelle coaxial (13) y que atacan sobre una rueda dentada (16), la cual esta unida solidariamente al conjunto del árbol de giro (15) del codo (1).

La medida de la posición del giro del codo (1) se consigue mediante un captador (12) que recibe el movimiento, mediante una transmisión (11) con mínimo juego, del giro del codo (1). La transmisión puede ser realizada con engranajes o con correa dentada.

Para conseguir dicho juego mínimo o lo que es lo mismo para evitar que el árbol (15) pueda transmitir errores de medida por sus deformaciones por torsión, se dispone que el engrane (11) de transmisión cinemática al captador (12) se posicione en el árbol (15) lo más alejado posible de la unión con la rueda dentada de transmisión (16).

Una vez conseguido el posicionamiento del codo (1), éste es bloqueado y fijado al carro o componente de la máquina herramienta (17), mediante la presión ejercida por el codo (1) contra el elemento (17) de referencia, que va alojado en el carro o componente de la máquina, pudiendo ser el elemento (17) el propio carro o componente de la máquina. La fuerza de bloqueo entre el codo (1) y el elemento de referencia (17) se consigue bien mediante presión hidráulica, bien utilizando resortes o utilizando ambos medios a la vez.

En el ejemplo de realización (representado con detalle en la figura 2), se observa el posicionamiento del codo (1) respecto al carro o componente de la máquina-herramienta (17) y como aquél es bloqueado en éste. Por simplificación se ha representado solamente uno, aunque se ubican varios juegos similares dispuestos circunferencialmente.

En el codo (1) se ha practicado un sangrado circunferencial (23) en el que se ubican las cabezas (24) de varios tornillos (22) de apriete con cuerpo (19) que hace de pistón, cuello (21) que hace de émbolo y cabeza (24) con función de apriete/desapriete, estando los cuerpos (19) de dichos tornillos (22) ubicados en unos orificios (18) dispuestos circunferencialmente. Se disponen también unos muelles de platillos (20) alojados en dichos orificios (18), escoltando al cuello (21) del correspondiente tornillo (22) y ejerciendo presión contra el cuerpo (19) y pared antagónica.

El codo (1) se bloquea/aprieta contra el elemento/componente (17) referencial por la acción ejercida por dichas cabezas (24) mediante la presión hidráulica que se hace actuar sobre una cara del pistón (19) y por los muelles de platillos (20). El desbloqueo para permitir el giro libre del codo (1), se consigue anulando la fuerza de bloqueo anterior y produciendo una fuerza en sentido contrario, mediante la presión hidráulica ejercida sobre la otra cara del pistón (19), de forma que se consigue una holgura de las cabezas (24), los tornillos (21) en su alojamiento (23) en el codo (1) y permite el giro libre de dicho codo (1).

En el ejemplo de realización (representado con detalle en la figura 1), se observa el posicionamiento de la cabeza (2) respecto al codo (1) y como aquella es bloqueada en éste.

La cabeza (2) va unida al codo (1) y gira alrededor del eje B. Para el giro se utilizan los rodamientos E y para el control axial los rodamientos F, pudiéndose emplear también casquillos o cojinetes.

El sistema de accionamiento es un servosistema de lazo cerrado compuesto de un motor de accionamiento y un sistema de medida. El control del servosistema puede realizarse por medio de un Control Numérico, de un PLC o mediante tarjetas electrónicas de regulación y control de posicionamiento.

El accionamiento para el giro se realiza mediante un motor independiente (25) que puede ser eléctrico o hidráulico, y una transmisión que constituyen la cadena cinemática (CC), la cual transmite el movimiento a dos engranes (8), unidos por el casquillo (7) y precargados por el muelle coaxial (9), que engranan con las ruedas dentadas (10), situadas una en cada brazo de la horquilla y unidas solidariamente a la cabeza (1).

La medida de la posición del giro de la cabeza (2) se consigue mediante un captador (6) montado coaxial en el eje de giro cabeza.

Una vez conseguido el posicionamiento de la cabeza (2), ésta es bloqueada y fijada al codo (1), mediante la presión ejercida por las coronas dentadas (10) contra el codo (1), de modo similar al explicado anteriormente entre el codo (1) y el elemento (6) de referencia de la máquina-herramienta. La fuerza de bloqueo se consigue bien mediante presión hidráulica, bien utilizando resortes o utilizando ambos medios a la vez.

En el ejemplo de realización (representado con detalle en la figura 1), se observa el posicionamiento de la cabeza (2) respecto al codo (1) como aquella es bloqueada en éste. Se ubican varios juegos similares dispuestos circunferencialmente, en dos series enfrentadas aunque, dada su duplicidad y simetría se hace referencia únicamente a una de ellas.

En las ruedas dentadas (10) que forman un todo único con la cabeza (2) se ha practicado un sangrado circunferencial (3) en el que se ubican las cabezas en T de varios tornillos de apriete con cuerpo (4) que hace de pistón, estando los conjuntos de bloqueo ubicados en unos orificios dispuestos circunferencialmente en ambos brazos de la horquilla. Se disponen también unos muelles de platillos (5) alojados en dichos orificios del codo (1) con la función desbloqueo.

La fuerza de bloqueo entre las ruedas dentadas (10) y el codo (2) se consigue bien mediante presión hidráulica, bien utilizando resortes o utilizando ambos medios a la vez.

En el ejemplo de realización (representado con detalle en la figura 1), se observa el posicionamiento de la cabeza (2) se bloquea/aprieta contra el codo (1), por la fuerza ejercida por los tornillos (3), mediante la presión hidráulica que se hace actuar sobre el pistón (4). Existen varios tornillos (3) repartidos circunferencialmente para ejercer la fuerza de bloqueo. El desbloqueo para permitir el giro libre de la cabeza (2), se consigue anulando la fuerza de bloqueo anterior y produciendo una fuerza en sentido contrario, mediante los muelles (5), de forma que se consigue una holgura de los tornillos (3) en su alojamiento, permitiendo el giro libre de dicha cabeza (2).

Se comprende fácilmente que para el bloqueo/desbloqueo del codo (1) respecto a la máquina (17) y de la cabeza (2) respecto al codo (1) se puede invertir los términos disponiéndose los sangrados y cabezas de los tornillos en la máquina (17) en vez de en el codo (1) (en lo relativo al eje A) y/o en el codo (1) en vez de en la cabeza (2) (en lo relativo al eje B).

También queda incluido en el invento que en vez de orificios ciegos que ubican los cuerpos de los tornillos, se practique un sangrado de modo que en vez de tornillos independientes se utilice un elemento continuo anular.

En la transmisión de engranajes citada, los engranajes se mantienen continuamente precargados por la acción de muelles coaxiales (9) que compensan de forma continua desgastes, saltos, sobreesfuerzos o discontinuidades cualesquiera.

Claims (1)

1. Cabezal para fresadora, del tipo "twist" con un codo (1) que puede girar respecto a la máquina (17) en tomo a un primer eje (A) provisto de un primer sistema de accionamiento, y una cabeza (2) que puede girar respecto al codo (1) en tomo a un segundo eje (B), ortogonal respecto de (A) provisto de un segundo sistema de accionamiento siendo dichos sistemas de accionamiento independientes; caracterizado porque:

a) el sistema de accionamiento utiliza una transmisión de engranajes cilíndricos con dentado helicoidal que se mantienen continuamente precargados por la acción de muelles coaxiales que compensan de forma continua desgastes, saltos, sobreesfuerzos o discontinuidades cualesquiera.

b) el bloqueo/desbloqueo del codo (1) respecto ala máquina (17) y de la cabeza (2) respecto al codo (1) se realiza con juegos de bloqueos basados en un tornillo con cabeza en forma de T alojada en un sangrado circunferencial, la fuerza de bloqueo de la cabeza del tornillo en la ranura se consigue bien mediante presión hidráulica, bien utilizando resortes o utilizando ambos medios a la vez.