ES2301137T3 - Dispositivo de transferencia y linea de unidades de mecanizado provista del mismo. - Google Patents
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Abstract
Línea de unidades de fabricación (5) para la ejecución de una secuencia de operaciones de mecanizado en un conjunto de piezas (2) que se alimentan sucesivamente en un extremo de carga (8) de la línea y avanzan por la línea hasta el extremo de descarga (9) de la línea, en la que dicha línea comprende unos medios (10) para transferir las piezas (2) desde el extremo de carga (8) a la primera unidad (5) de la línea, desde cada unidad (5) a la siguiente, y desde la última unidad (5) de la línea al extremo de descarga (9), caracterizada porque dichos medios de transferencia comprenden una pluralidad de dispositivos de transferencia, estando situado cada uno de ellos corriente arriba y/o corriente abajo de una unidad de mecanizado a lo largo de la línea, comprendiendo cada dispositivo de transferencia: - una estructura de soporte (11); - un par de primeros brazos (L1, L2) articulados a la estructura de soporte (11) alrededor de dos ejes horizontales paralelos entre sí (A1, A2); - un par de segundos brazos (L3, L4), que presentan unos primeros extremos articulados en los primeros brazos (L1, L2) y unos segundos extremos articulados a una estructura móvil (S) alrededor de dos ejes horizontales paralelos entre sí (F3, F4); - un primer brazo auxiliar y un segundo brazo auxiliar (T1, T2), respectivamente, asociados a uno de dichos primeros brazos (L2) y a uno de dichos segundos brazos (L4) y que definen entre sí un doble paralelogramo articulado, presentando dicho primer brazo auxiliar (T1) un extremo articulado a la estructura de soporte (11) alrededor de un eje horizontal (F5) paralelo a dichos ejes (A1, A2) de articulación de dichos primeros brazos (L1, L2), y un extremo opuesto articulado a un tercer brazo auxiliar (L4) montado de manera oscilante alrededor del eje (F2) de articulación entre el primer brazo y el segundo brazo (L2, L4) al cual el sistema de doble paralelogramo articulado está asociado, presentando dicho segundo brazo auxiliar (T2) un extremo articulado a un cuarto brazo auxiliar (L6), que está montado asimismo de modo que puede girar alrededor de dicho eje de articulación (F2) entre dichos primeros y segundos brazos (L2, L5) y que está rígidamente conectado al tercer brazo auxiliar (L5) mencionado anteriormente de modo que forma un ángulo predeterminado respecto al mismo, presentando dicho brazo auxiliar (T2) su segundo extremo articulado en la estructura móvil (S) alrededor de un eje (F7) paralelo a los ejes horizontales de articulación (F3, F4) mencionados anteriormente de dichos segundos brazos (L3, L4); - un par de motores (M1, M2) que controlan el giro de los dos primeros brazos (L1, L2) alrededor de sus ejes de articulación (A1,A2) de la estructura de soporte (11) mencionada anteriormente de modo independiente entre sí; y - una unidad de control electrónico que controla los motores eléctricos (M1, M2) de todos los dispositivos de transferencia (10) de la línea de modo coordinado, para reducir los tiempos muertos que transcurren en la sustitución de la pieza mecanizada en cada unidad de fabricación de la línea.
Description
Dispositivo de transferencia y línea de unidades
de mecanizado provista del mismo.
La presente invención se refiere a una línea de
unidades de fabricación para la ejecución de una secuencia de
operaciones de mecanizado en un conjunto de piezas alimentadas
sucesivamente en el extremo de carga de la línea y que avanzan por
la línea hasta el extremo de descarga de la línea, en la que dicha
línea comprende unos medios para transferir las piezas desde el
extremo de carga a la primera a la primera unidad de la línea,
desde cada unidad de la línea a la siguiente, y desde la última
unidad de la línea al extremo de descarga.
En las líneas del tipo citado anteriormente,
formadas por una sucesión de unidades de fabricación o centros de
trabajo, están previstos unos dispositivos de varios tipos para
transferir las piezas de una a otra unidad de la línea. En los
sistemas más habituales están previstos unos dispositivos de
transferencia que hacen que todas las piezas posicionadas en la
línea avancen un paso a lo largo de la línea. Esta solución
habitual, no obstante, no es particularmente eficiente.
Habitualmente, de hecho, las diversas unidades de la línea ejecutan
unos ciclos de operaciones de diferente duración. Con un sistema de
transferencia rígido del tipo descrito anteriormente, no obstante,
es necesario que todas las unidades hayan completado sus respectivos
ciclos de operaciones para poder empezar a ejecutar la etapa de
transferencia de cada pieza de una unidad a otra.
Anteriormente, también se habían propuesto
dispositivos de transferencia de tipo flexible, en los que entre
cada unidad de la línea y la siguiente unidad está posicionada una
unidad de transferencia que funciona independientemente de las
demás, para reducir en lo posible los tiempos muertos del ciclo
fabricación. El presente solicitante ha presentado, por ejemplo,
diferentes soluciones robotizadas (véase por ejemplo la patente nº
US 5 522 275), diseñados para transferir piezas entre las
estaciones de una línea de fabricación de cualquier tipo.
Obviamente, los dispositivos de transferencia en forma de robot
adolecen del inconveniente de ser relativamente costosos,
complicados, y dificultan la accesibilidad y limpieza de la zona de
trabajo y por consiguiente no siempre son aptos para ser aplicados
en una línea de centros de mecanizado. Por otro lado, la necesidad
de incrementar la productividad, es cada vez más importante,
particularmente en la industria de la automoción, también como
resultado de las tendencias que se han desarrollado en los últimos
años para concentrar frecuentemente una pluralidad de puestos de
fabricación en una sola planta.
En el campo particular de las líneas de
mecanización (considerar, por ejemplo, una línea de fabricación de
las culatas de los cilindros de los motores de los vehículos a
motor), la necesidad de una alta productividad siempre está
acompañada de la máxima reducción de los costes de fabricación. Una
solución para una línea de centros de mecanizado provista de
dispositivos para transferir piezas desde una unidad de la línea a
otra se describe en la solicitud de patente japonesa nº
JP-A-1114783. Dichos dispositivos
conocidos prevén unos dispositivos de transferencia fabricados,
cada uno de ellos, con un par de brazos montados articuladamente en
la parte inferior alrededor de un eje horizontal y oscilantes por
sus extremos superiores a lo largo de un arco vertical entre dos
posiciones extremas contiguas, respectivamente, respecto las dos
unidades de la línea posicionadas corriente arriba y corriente
abajo del dispositivo de transferencia. Dicha solución conocida
adolece del inconveniente de ser relativamente complicada y de no
ser eficiente, particularmente por que las piezas son transferidas
a lo largo de una trayectoria en arco y por consiguiente deben ser
elevadas desde una posición inicial para alcanzar el vértice del
arco, con la consiguiente inútil pérdida de energía.
Una primera solución a los problemas expuestos
anteriormente ha sido propuesta por el solicitante de la presente
invención en la patente europea nº EP 1 26 721 en la cual se basa el
preámbulo de la reivindicación 1, en dicha solución conocida, los
medios de transferencia comprenden un bastidor fijo que presenta una
pluralidad de soportes horizontales y vigas de guiado, en una
posición elevada. Dichas vigas se extienden en la dirección
longitudinal de la línea, cada una en la posición correspondiente al
espacio comprendido entre una unidad de funcionamiento y la unidad
contigua, y montada en cada una de ellas se encuentra un dispositivo
de transferencia, que presenta: de una deslizadera móvil por la
respectiva viga de soporte; un soporte vertical montado en dicha
deslizadera; y unos medios de agarre montados en el extremo inferior
de dicho soporte vertical y orientables alrededor del eje vertical.
Asimismo, están provistos unos medios motrices para controlar la
corredera y dichos medios de agarre y unos elementos de control
diseñados para controlar los medios motrices de los diversos
dispositivos de transferencia de la línea independientemente entre
sí, según una secuencia coordinada.
Asimismo, cabe destacar que forman parte del
estado de la técnica (ver EP 1 234 642 A1) los
dispositivos de manipulación con dos brazos articulados.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar una solución alternativa a los problemas expuestos
anteriormente en referencia al estado de la técnica.
Para alcanzar dicho propósito, el objetivo de la
presente invención es una línea de unidades de fabricación
provista de unos elementos de transferencia que presentan las
características especificadas en la reivindicación 1.
Otras ventajas y características de la invención
se pondrán de manifiesto en las reivindicaciones subordinadas.
La invención se describe a continuación haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, que se proporcionan meramente a
título de ejemplo no limitativo y en los cuales:
- la Figura 1 es una vista en perspectiva de una
línea de centros de trabajo en los que se utilizan los medios de
transferencia según la invención;
- la Figura 2 es una vista en perspectiva de un
dispositivo de transferencia según la invención;
- la Figura 3 es otra vista en perspectiva del
dispositivo de transferencia de la Figura 2, sin algunas partes;
- la Figura 4 es un esquema que representa el
principio de funcionamiento del dispositivo de transferencia según
la invención;
- las Figuras 5A-5H son unas
elevaciones laterales que representan las diferentes configuraciones
asumidas por el dispositivo de transferencia de la Figura 2 durante
el ciclo normal de funcionamiento; y
- la Figura 6 es una vista en perspectiva de una
línea de mecanizado según una variante de la invención.
En la Figura 1, la referencia numérica 1 designa
en su conjunto una línea de unidades de mecanización, en el caso
particular de la mecanización de las culatas de unos cilindros 2 de
los motores de combustión interna. La línea 1 comprende un conjunto
de unidades de fabricación o centros de trabajo de tipo conocido en
las cuales un árbol que soporta una herramienta está provisto de la
posibilidad de moverse por tres ejes ortogonales entre sí, para
ejecutar una serie de operaciones de mecanizado en la pieza 2, que
está posicionada fijamente en una plataforma de piezas 3 frente
cada unidad de mecanización. La Figura 1 representa las bases 4 de
dos unidades de mecanización 5 contiguas. Cada unidad 5 comprende
un árbol 6, móvil en dirección vertical, en la dirección horizontal
paralela a la dirección A de la línea, y en la dirección ortogonal
a la dirección A.
Por supuesto, los medios que soportan la pieza 2
en la posición correspondiente a cada unidad de trabajo pueden
también ser aptos para orientar la pieza, como se representa en el
ejemplo de la Figura 6, estando soportada la plataforma de soporte
de la pieza 3 está soportada por sus extremos entre dos discos que
se pueden orientar alrededor de un eje horizontal paralelo a la
dirección A de la línea.
Tanto en el caso de la línea representada en la
Figura 1 como en el caso de la línea representada en la Figura 6,
corriente arriba y corriente abajo de cada unidad de trabajo la
línea comprende una estación de trabajo intermedia 7, en la que se
puede posicionar la pieza antes de introducirla en la unidad de
mecanizado y/o antes de sacarla, cuando la mecanización ha
finalizado, de la unidad de mecanización. Asimismo, prevista
corriente arriba y corriente abajo de la línea está posicionada una
estación 8 para cargar las piezas en la línea y una estación 9 par
descargar las piezas de la línea (ver la Figura 6).
En el caso de los ejemplos representados, está
previsto un total de dos unidades de mecanización 5, con dos
correspondientes estaciones de trabajo 3 posicionadas frente a
estas a lo largo de la línea. Asimismo, la línea tiene previstas
tres estaciones de trabajo intermedias 7 corriente arriba y
corriente abajo de cada una de las estaciones de trabajo 3 y dos
estaciones de trabajo de carga y descarga 8, 9. Por supuesto, dicha
configuración se proporciona únicamente a título de ejemplo no
limitativo, resultando evidente que los mismos principios son
aplicables a cualquier otro número de unidades de mecanización y por
consiguiente a cualquier otro número de estaciones 3 y 7 a lo largo
de la línea. De nuevo en el caso del ejemplo particular
representado, el avance de las piezas 2 a lo largo de la línea se
obtiene proporcionando particularmente tres dispositivos de
transferencia designados por la referencia numérica 10 en las
Figuras.
También resulta evidente que, los dispositivos
de transferencia 10 representados en la Figura 1 y en la Figura 6
son sustancialmente idénticos entre sí, con la diferencia de que en
el caso de la Figura 6 dicho dispositivo adopta una orientación al
revés de la solución adoptada en la Figura 1.
Haciendo referencia a la descripción de la
solución particular de las Figuras 1-5, la figura 4
es una representación esquemática del principio de funcionamiento
de cada dispositivo 10.
Haciendo referencia a la Figura 4, cada
dispositivo de transferencia 10 presenta una estructura
sustancialmente similar a la de un dispositivo de conexión
paralelo, con dos brazos inferiores L1, L2 articulados por sus
extremos inferiores a una estructura base inferior 11 alrededor de
dos ejes paralelos A1, A2, horizontales y perpendiculares a la
dirección longitudinal A de la línea. El giro de los brazos
inferiores L1, L2 alrededor de los ejes A1, A2 es controlado de
modo independiente por dos respectivos motores M1, M2 mediante unas
unidades reductoras R1, R2 de tipo conocido (ver Figuras 3, 3A).
También en la Figura 4, los dos brazos L1, L2 presentan sus
extremos opuestos a las articulaciones A1, A2, a su vez están
articulados por F1, F2 a dos brazos superiores L3, L4, a su vez
articulados en F3, F4 a una estructura superior S que de ese modo
resulta ser desplazable, controlada por los motores M1, M2,
respecto a la estructura fija 11 tanto en la dirección vertical como
en la dirección horizontal de la línea. Para garantizar el
mantenimiento de la estructura superior S en una posición paralela
respecto a la superficie base, la estructura de conexión paralela
formada por los cuatro brazos L1, L2, L3, L4 se complementa con un
sistema de paralelogramo doblemente articulado, que comprende un
primer brazo articulado T1 que presenta un extremo articulado por
F5 a la estructura base 11 y el otro extremo articulado por F6 al
brazo L5 que es giratorio alrededor de la articulación F2 entre los
dos brazos L2, L4. El brazo L5 es fijo en giro respecto al segundo
brazo L6, que forma un ángulo fijo respecto el segundo brazo L5. El
brazo L6 está conectado mediante el brazo articulado T2 a la
estructura superior S, estando el brazo T2 articulado a la
estructura superior S en la correspondiente posición F7.
Las partes principales de la conexión
representada en la Figura 4 se representan también en las Figuras 2
y 3. Como se puede observar en dichas figuras, la estructura
superior S presenta en general una configuración en forma de T, con
el plano superior rígidamente fijado a una barra longitudinal 12,
que soporta unos medios de soporte 13 para recibir y soportar una o
más piezas a mecanizar.
Gracias a la estructura y a la organización
descritas anteriormente, el dispositivo de transferencia 10 es apto
para que la barra de soporte 12 sea conducida debajo de la pieza a
recoger y dicha barra pueda ser levantada hacia la parte superior
para sacar la pieza de la estructura en la que estaba
provisionalmente soportada para ser a continuación desplazada en la
dirección longitudinal A de la línea hasta ser depositada de nuevo
en la próxima estación.
La secuencia de las Figuras
5A-5H representa las sucesivas configuraciones que
presenta el dispositivo en el curso del ciclo de movimiento, a
partir de una posición en la que la barra 12 ya está elevada y está
transfiriendo las piezas 2 a una posición avanzada, en la que la
barra desciende para descargar las piezas 2 en la estación de
trabajo de destino, y después otra vez hacia atrás, pasando por
debajo, hasta volver a la posición en la que la barra, elevándose,
puede cargar las piezas 2 en ella misma. En dichas figuras, el brazo
T1 está articulado por F5 a un soporte que está rígidamente
conectado a la base 11.
La Figura 6 representa una variante, en la que
el dispositivo 10 se utiliza en una posición contraria. En este
caso, cada barra 12 está evidentemente provista de unos medios de
agarre, por ejemplo, en la forma de unas garras con unas mordazas
diseñadas para acoplarse con unos correspondientes orificios o
hendiduras fabricados en la pieza a mecanizar para suspenderla de
modo seguro de la estructura de la viga 12.
Naturalmente, los motores M1, M2 de los diversos
dispositivos de transferencia 10 de la línea están controlados por
una unidad de control electrónica para optimizar los movimientos de
las piezas por la línea en función de los tiempos de paro de cada
pieza en cada unidad de mecanizado. Preferentemente, la unidad de
control está programada de modo que tan pronto ha finalizado la
mecanización de una pieza en una determinada unidad de
mecanización, los dispositivos de transferencia corriente arriba y
corriente abajo de la unidad de mecanización están preparados para
recoger la pieza mecanizada inmediatamente e introducir en la unidad
una nueva pieza a mecanizar de modo que se minimizan los tiempos
muertos y se incrementa la productividad de la línea.
Tal como también puede apreciarse, tanto en el
caso de la solución de la Figura 1 como en el caso de la solución
de la Figura 6, cada dispositivo de transferencia 10 está provisto
con una estructura fija 11 en una posición correspondiente a la
estación intermedia 7 y está equipada con unos medios para
transferir simultáneamente un par de piezas a lo largo de la línea.
De este modo, en cada etapa del dispositivo de transferencia, una
primera pieza sale de la unidad de mecanización posicionado
corriente arriba y una segunda pieza entra a la unidad de
mecanización posicionada corriente abajo.
Por supuesto, sin perjuicio de los principios de
la invención, los detalles constructivos y la forma de realización
pueden variar ampliamente respecto a los que se han descrito y
representado anteriormente únicamente a título de ejemplo, sin
apartarse, por ello, del alcance de la presente invención.
Claims (7)
1. Línea de unidades de fabricación (5) para la
ejecución de una secuencia de operaciones de mecanizado en un
conjunto de piezas (2) que se alimentan sucesivamente en un extremo
de carga (8) de la línea y avanzan por la línea hasta el extremo de
descarga (9) de la línea, en la que dicha línea comprende unos
medios (10) para transferir las piezas (2) desde el extremo de
carga (8) a la primera unidad (5) de la línea, desde cada unidad
(5) a la siguiente, y desde la última unidad (5) de la línea al
extremo de descarga (9), caracterizada porque dichos medios
de transferencia comprenden una pluralidad de dispositivos de
transferencia, estando situado cada uno de ellos corriente arriba
y/o corriente abajo de una unidad de mecanizado a lo largo de la
línea, comprendiendo cada dispositivo de transferencia:
- una estructura de soporte (11);
- un par de primeros brazos (L1, L2) articulados
a la estructura de soporte (11) alrededor de dos ejes horizontales
paralelos entre sí (A1, A2);
- un par de segundos brazos (L3, L4), que
presentan unos primeros extremos articulados en los primeros brazos
(L1, L2) y unos segundos extremos articulados a una estructura móvil
(S) alrededor de dos ejes horizontales paralelos entre sí (F3,
F4);
- un primer brazo auxiliar y un segundo brazo
auxiliar (T1, T2), respectivamente, asociados a uno de dichos
primeros brazos (L2) y a uno de dichos segundos brazos (L4) y que
definen entre sí un doble paralelogramo articulado, presentando
dicho primer brazo auxiliar (T1) un extremo articulado a la
estructura de soporte (11) alrededor de un eje horizontal (F5)
paralelo a dichos ejes (A1, A2) de articulación de dichos primeros
brazos (L1, L2), y un extremo opuesto articulado a un tercer brazo
auxiliar (L4) montado de manera oscilante alrededor del eje (F2) de
articulación entre el primer brazo y el segundo brazo (L2, L4) al
cual el sistema de doble paralelogramo articulado está asociado,
presentando dicho segundo brazo auxiliar (T2) un extremo articulado
a un cuarto brazo auxiliar (L6), que está montado asimismo de modo
que puede girar alrededor de dicho eje de articulación (F2) entre
dichos primeros y segundos brazos (L2, L5) y que está rígidamente
conectado al tercer brazo auxiliar (L5) mencionado anteriormente de
modo que forma un ángulo predeterminado respecto al mismo,
presentando dicho brazo auxiliar (T2) su segundo extremo articulado
en la estructura móvil (S) alrededor de un eje (F7) paralelo a los
ejes horizontales de articulación (F3, F4) mencionados anteriormente
de dichos segundos brazos (L3, L4);
- un par de motores (M1, M2) que controlan el
giro de los dos primeros brazos (L1, L2) alrededor de sus ejes de
articulación (A1,A2) de la estructura de soporte (11) mencionada
anteriormente de modo independiente entre sí; y
- una unidad de control electrónico que controla
los motores eléctricos (M1, M2) de todos los dispositivos de
transferencia (10) de la línea de modo coordinado, para reducir los
tiempos muertos que transcurren en la sustitución de la pieza
mecanizada en cada unidad de fabricación de la línea.
2. Línea según la reivindicación 1,
caracterizada porque dicha línea comprende unas estaciones de
trabajo de espera intermedias (7) dispuestas corriente arriba y
corriente abajo de cada unidad de fabricación y porque cada
dispositivo de transferencia (10) está previsto para transferir las
piezas desde una estación de trabajo intermedia (7) a una estación
de trabajo de mecanizado (3) de una unidad de fabricación (5)
dispuesta corriente abajo de dicha estación de trabajo intermedia
(7) y/o para transferir una pieza desde la estación de trabajo de
mecanizado (3) de una unidad de fabricación (5) dispuesta corriente
arriba de la estación de trabajo intermedia (7) a la misma.
3. Línea según la reivindicación 2,
caracterizada porque cada dispositivo de transferencia (10)
tiene su estructura de soporte (11) en una posición inferior y su
estructura móvil (S) en una posición superior, estando previsto
cada dispositivo de transferencia (10) sustancialmente en una
posición que corresponde a una respectiva estación intermedia (7)
corriente arriba y/o corriente abajo de la estación de trabajo (3)
de la unidad de fabricación (5) de la línea.
4. Línea según la reivindicación 2,
caracterizada porque cada dispositivo de transferencia (10)
tiene fijada su estructura de soporte (11) en una posición elevada
por encima de un bastidor de soporte fijo y su estructura móvil (S)
está dispuesta en una posición en la parte inferior respecto a la
estructura de soporte (11).
5. Línea según la reivindicación 3,
caracterizada porque la estructura móvil (S) de cada
dispositivo de transferencia está provista de unos medios para
recibir y soportar una o más piezas apoyadas sobre su parte
superior.
6. Línea según la reivindicación 4,
caracterizada porque la estructura móvil (S) de cada
dispositivo de transferencia está provista de unos medios de agarre
para agarrar y soportar desde arriba una o más piezas (2).
7. Línea según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
estructura móvil (S) de cada dispositivo de transferencia (10) está
provista de unos medios para transferir una pluralidad de piezas
(2) simultáneamente a lo largo de la línea.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITTO05A0511 | 2005-07-25 | ||
| IT000511A ITTO20050511A1 (it) | 2005-07-25 | 2005-07-25 | Linea di unita' operatrici per l'esecuzione di lavorazioni di macchina, provvista di dispositivi di trasferimento dei pezzi in lavorazione da un'unita' all'altra della linea |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2301137T3 true ES2301137T3 (es) | 2008-06-16 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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