ES2328524T3 - Unidad de cabezal portafresas conpacto. - Google Patents
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Abstract
Unidad de cabezal portaútiles para mecanizar con arranque de virutas piezas a mecanizar, con una columna (8), que define un eje (Z) longitudinal, con un cuerpo (14) rotativo apoyado en la columna (8), que puede rotar por medio de un primer mecanismo (37) de accionamiento con respecto a la columna (8) alrededor de un primer eje (B) de rotación, y con un husillo (11) de máquina herramienta apoyado en el cuerpo (14) rotativo, que lleva en su extremo libre un útil (17) y que puede rotar alrededor de un segundo eje (A) de rotación por medio de un segundo mecanismo (50) de accionamiento con respecto al cuerpo (14) rotativo, donde el cuerpo (14) rotativo presenta un cuerpo principal en forma de C con una superficie (23) periférica, superficies (26) frontales axiales y una escotadura (31) prevista en la superficie (23) periférica, que discurre a través de todo el cuerpo (14) rotativo entre las patas en C del cuerpo principal y que está abierta hacia las superficies (26) frontales, donde para el apoyo rotativo y la conducción del cuerpo (14) rotativo con respecto a la columna (8), se ha previsto exclusivamente al menos un mecanismo (36) de conducción en arco que actúa entremedias, que se ha dispuesto a lo largo del contorno del cuerpo principal del cuerpo (14) rotativo, y donde el husillo (11) de máquina herramienta se ha apoyado giratoriamente en el cuerpo (14) rotativo en ambas patas en C del cuerpo principal y se ha montado al menos por secciones entre las patas en C del cuerpo principal en la escotadura (31), sobresaliendo sobre la superficie (23) periférica el útil (17) en una posición cero orientada a lo largo del eje (Z) longitudinal y pudiendo sobresalir hacia fuera en caso de una rotación alrededor del segundo eje (A) de rotación sobre las superficies (26) frontales axiales del cuerpo (14) rotativo.
Description
Unidad de cabezal portafresas compacto.
El presente invento se refiere a una unidad de
cabezal portaútiles con un husillo de máquina herramienta, por
ejemplo, una unidad de cabezal portafresas con un husillo
portafresas motorizado, así como a una máquina, por ejemplo, una
fresadora, con una unidad de husillo portaútiles de ese tipo.
En la solicitud de patente revelada
posteriormente con el número de referencia 10 2005 043 835.0,
presentada el 13.09.2005, se describe una fresadora de pórtico, que
presenta un pórtico apoyado en montantes laterales, que se apoya en
una mesa sólidamente anclada en la bancada. En el pórtico
desplazable en dirección X horizontal, se ha sujetado un brazo en
disposición perpendicular, que puede moverse en dirección Y
horizontal perpendicular a la dirección X por medio de un carro de
movimientos cruzados. El brazo presenta una columna portante móvil
en dirección Z vertical, que lleva un cabezal portafresas con un
husillo portafresas motorizado.
El propio cabezal portafresas presenta una
horquilla, que puede girar alrededor de un eje C coincidente con el
eje Z por medio de un motor de par de torsión. En dos brazos de la
horquilla es recibida rotativamente alrededor de un eje A de giro,
perpendicular al eje C, la carcasa del husillo de un husillo
portafresas. Como accionamiento para la rotación de la carcasa del
husillo alrededor del eje A, sirve otro motor de par de torsión. El
husillo portafresas presenta una fresa accionada a motor, que
sobresale de la carcasa del husillo hacia fuera para llevar a cabo
en funcionamiento una operación de mecanización con desprendimiento
de virutas en una pieza a mecanizar colocada en la mesa de la
máquina.
La fresadora se ha previsto para fabricar
herramientas, moldes y modelos o para la producción en las
industrias automovilística, aérea y espacial y es apropiada para
fabricar piezas tridimensionales muy grandes y complicadas, que
pueden presentar detalles superficiales extremadamente delicados.
Son posibles costosas mecanizaciones simultáneas de cinco ejes con
elevada precisión, empleando un consumo de tiempo relativamente
reducido.
Es evidente que este tipo de cabezales
portafresas, que utilizan una combinación de, por ejemplo, un eje C
de giro vertical y un eje A de rotación, por ejemplo horizontal,
perpendicular al anterior llevan aparejados determinados
inconvenientes. En la colocación de la fresa en la posición angular
necesaria para el mecanizado con respecto a la pieza a mecanizar,
puede ser necesario, en caso de posición angular desfavorable
alrededor del eje A, dado el caso una rotación de la fresa de un
ángulo considerable alrededor del eje C. Esto, en especial, si a
causa de la necesaria conducción de cables para el suministro de
energía y la transmisión de señales, el giro alrededor del eje C
está limitado a aproximadamente \pm 180º con respecto a un
posición cero predeterminada. En caso extremo, puede ser necesario,
para una modificación de posición sólo reducida, un giro inverso
alrededor del eje C en aproximadamente un giro completo. Con ello,
se aminora sensiblemente la velocidad de mecanizado. Es cierto que
también se podrían utilizar anillos rozantes para la transmisión de
energía y de señales, aunque éstos elevan los costes de un cabezal
portafresas.
Además, utilizando un cabezal portafresas con
ejes A y C no es posible una compensación electrónica de defecto de
orientación o sólo lo es con un elevado gasto. Por ello, todos los
componentes del cabezal portafresas y de la fresadora deben ser
fabricados y deben trabajar con una precisión muy alta para mantener
la requerida calidad.
A partir del documento WO 00/25976 A2, se conoce
un cabezal portaútiles articulado, que se basa en el principio de
la cinemática de barras. Dicho cabezal presenta una plataforma
portaútiles, que puede moverse según tres ejes, al menos tres
barras instaladas articuladamente en la plataforma portaútiles,
desplazables paralelamente y mutuamente independientes, y al menos
tres accionamientos de movimiento lineal dispuestos a distancia
alrededor de la plataforma portaútiles, mutuamente paralelos para
las barras articuladas en la plataforma. Las barras pueden moverse
hacia todos los lados en la plataforma portaútiles y están
articuladas rotativamente en los accionamientos de movimiento
lineal alrededor de ejes, que discurren perpendicularmente a la
dirección de movimiento de los accionamientos de movimiento lineal.
Se puede disponer en la plataforma portaútiles un husillo
motorizado, que puede moverse entonces alrededor de dos ejes de
rotación y a lo largo de un eje lineal. Debido al apoyo de la
plataforma portaútiles, puede llevarse el husillo motorizado
rápidamente a cada una de las posiciones requeridas en el interior
de la cámara de medición. Obviamente, la cámara de medición es
relativamente reducida debido a una longitud del eje lineal
fuertemente limitada y a un ángulo de rotación limitado
aproximadamente a \pm 40º, por lo cual el campo de utilización es
limitado. Grandes piezas tridimensionales como, por ejemplo, en la
construcción de moldes para modelos y en la construcción de
herramientas para moldes, que son habituales, apenas se pueden
realizar.
A partir del documento DE 198 50 603 A1, se
conoce una unidad de cabezal portafresas con un apoyo cardánico de
un husillo portafresas. La unidad de cabezal portafresas presenta
una carcasa de apoyo, que se ha fijado en una columna de husillo
móvil en las direcciones X, Y y Z, una carcasa rotativa, que es
recibida rotativamente alrededor de un primer eje B en la carcasa
de apoyo. El movimiento de rotación alrededor del eje B se realiza
por motores de par de torsión, que se han embridado a ambos lados en
la carcasa de apoyo y que accionan directamente la carcasa
rotativa. En la carcasa rotativa, se ha dispuesto rotativamente
alrededor de un eje A horizontal una carcasa alojamiento del
husillo, que se rota por medio de motores de par de torsión
dispuestos a ambos lados. La carcasa de alojamiento del husillo
lleva un husillo portafresas motorizado con accionamiento directo
para una fresa. Por medio de los dos ejes A, B de rotación
mutuamente ortogonales de la unidad de cabezal portafresas, que no
discurren paralelamente al eje Z, el husillo portafresas puede
rotarse con rapidez directamente a la posición de mecanizado
requerida en cada caso. No es necesaria una rotación alrededor un
eje C coincidente con el eje Z. Por ello, es posible una
compensación electrónica de defectos de orientación en este tipo de
unidad de cabezal portafresas con ejes A y B de rotación.
Aunque el apoyo cardánico, tal como se ha
propuesto en el documento DE 198 50 603 A1, se construye
relativamente grande. Cada carcasa se ha configurado básicamente en
forma de caja para recibir dentro otra carcasa junto con un árbol
de accionamiento para ella. Por ello, están notablemente limitados
también los ángulos de rotación alrededor de los ejes A, B.
El documento US 2 445 039 A describe una máquina
herramienta con un útil, que se ha montado medio de una montura en
un brazo portante horizontal, que se ha fijado a una columna
vertical. La montura presenta una sección central que envuelve el
brazo portante con medios de fijación, que hacen posible una
colocación y una fijación de la montura en posición angular
discrecional alrededor del eje longitudinal del brazo portante
cilíndrico, y un mecanismo de conducción en arco, que se prolonga
en forma de una brida circular interrumpida desde una cara de la
sección central por encima de su cara delantera y hasta la cara
opuesta. En la cara exterior del mecanismo de conducción en arco,
se ha apoyado el útil, que se ajusta alrededor del mecanismo de
conducción en arco y que se puede fijar por medio de los
correspondientes medios de apriete en una posición de giro deseada
alrededor del eje central del mecanismo de conducción en arco. La
colocación y fijación del útil se realiza manualmente.
El documento US 4 101 405 A describe una máquina
herramienta con una cremallera arqueada, que se ha apoyado
giratoriamente en un bastidor de la máquina y que se acciona
giratoriamente mediante un servomotor a través de un piñón. La
cremallera, que presenta una extensión de 90º, lleva en uno de sus
extremos un casquillo de cojinete, en el que se ha apoyado
giratoriamente un árbol de un brazo portante, que lleva un útil en
su otro extremo. El brazo portante es girado por otro servomotor en
el casquillo de cojinete.
Partiendo de todo lo anterior, es una misión del
presente invento obviar los inconvenientes o bien las insuficiencias
anteriores. En especial, es una misión del presente invento crear
una unidad de cabezal portaútiles dinámica apropiado para la
construcción de herramientas, moldes y modelos, que se construya de
modo relativamente compacto y haga posible un ángulo de rotación
relativamente grande. Preferiblemente, la construcción de la unidad
de cabezal portaútiles debería hacer posible una compensación de
defectos de orientación.
Otra misión adicional del presente invento es
crear una máquina herramienta con una unidad de cabezal portafresas
semejante, con la cual se puedan producir también grandes piezas
tridimensionales con alta velocidad de mecanización.
Éstas y otras misiones adicionales del presente
invento se resuelven por medio de la unidad de cabezal portaútiles
según el invento con las características de la reivindicación 1 y de
la máquina herramienta según la reivindicación 26.
La unidad de cabezal portaútiles según el
invento prevista para el mecanizado con arranque de virutas de
piezas a mecanizar presenta una columna, que define, por ejemplo,
un eje Z longitudinal vertical en uso, un cuerpo rotativo apoyado
en la columna, que puede rotar con respecto a la columna por medio
de un primer mecanismo de accionamiento alrededor de un primer eje
B de rotación preferiblemente perpendicular al eje Z longitudinal,
y un husillo de la máquina herramienta apoyado en el cuerpo
rotativo, que puede rotar por medio de un segundo mecanismo de
accionamiento alrededor de un segundo eje A de rotación. Los eje A y
B de rotación discurren preferiblemente de modo mutuamente
perpendicular y cortan al eje Z aproximadamente en el centro del
husillo de la máquina herramienta. El husillo de la máquina
herramienta lleva un útil en su extremo libre. El cuerpo rotativo
presenta un cuerpo principal en forma de C con una superficie
periférica, superficies frontales axiales y una escotadura prevista
en la superficie periférica, que discurre entre las patas en C del
cuerpo principal a través de todo el cuerpo rotativo y está abierta
hacia las superficies frontales.
Según el invento, se ha dispuesto o se han
dispuesto para el apoyo rotativo y la conducción del cuerpo rotativo
con respecto a la columna exclusivamente un mecanismo o bien varios
mecanismos de conducción en arco, que actúan entremedias. El al
menos un mecanismo de conducción en arco se ha dispuesto según el
invento a lo largo del contorno del cuerpo principal del cuerpo
rotativo. Lleva a cabo el apoyo y la conducción él solo; otros
medios para ello ni son necesarios ni se han previsto. El husillo de
la máquina herramienta se ha apoyado giratoriamente en el cuerpo
rotativo en las dos patas en C del cuerpo principal y se coloca, al
menos por secciones, entre las patas de la C del cuerpo principal
en la escotadura, sobresaliendo el útil en una posición cero
dirigida a lo largo del eje Z longitudinal por encima de la
superficie periférica y, en caso de una rotación alrededor del
segundo eje A de rotación, puede sobresalir sobre las superficies
frontales axiales del cuerpo rotativo. De ese modo se crea la base
para una construcción sencilla, compacta y un ángulo de rotación un
relativamente grande de casi o incluso más de 180 grados.
Por un mecanismo de conducción en arco debe
entenderse en el sentido utilizado aquí una conducción lineal
arqueada para la realización de movimientos circulares o arqueados
muy exactos. El elemento a rotar, por ejemplo, el cuerpo rotativo,
se conduce y se apoya en otra pieza constructiva, por ejemplo, la
columna, sólo por medio del mecanismo de conducción en arco según
el invento. No es necesario otro apoyo más. Por ello, ya no se
necesita más configurar una pieza constructiva, que reciba
rotativamente otro elemento en forma de horquilla o de caja según
el estado actual de la técnica. Las piezas constructivas se pueden
dimensionar notablemente más pequeñas y se reduce a un mínimo la
necesidad de espacio. Esto da por resultado una construcción
compacta de la unidad de cabezal portaútiles con menor contorno de
interferencia, pudiéndose reducir esencialmente tanto los costes,
como también las masas a mover. Son posibles aceleraciones más altas
de los ajes accionados de modo que se pueden hacer realidad una
unidad de cabezal portaútiles y una máquina herramienta altamente
dinámicas. Dado el caso, se pueden dimensionar más reducidos los
accionamientos X, Y y Z existentes para proceder con la unidad de
cabezal portaútiles en las tres direcciones espaciales. Previendo el
mecanismo de conducción en arco según el invento, se pueden llevar
a cabo una conducción precisa y una mecanización exacta y rápida
incluso de formas complejas. Esto, en especial, porque la
construcción del cuerpo rotativo según el invento y el mecanismo de
conducción en arco hacen posible movimientos de rotación de hasta
\pm 90º con respecto a una posición cero e incluso más. La
posición cero puede prefijarse, por ejemplo, por medio de la
dirección del eje Z.
Utilizando los dos ejes A y B de rotación
ortogonales de la unidad de cabezal portaútiles, que discurren ambos
no paralelamente y, en especial, en ángulo recto respecto del eje
Z, es posible una compensación de defectos de orientación. A tal
efecto, la cámara de medición puede medirse exactamente en un
proceso de calibrado con diferentes posicionados de la unidad de
cabezal portafresas, y las desviaciones detectadas entre los valores
reales y teóricos de los posicionados pueden ser consultados
durante la mecanización por medio de una unidad de control para
recolocar automáticamente la unidad de cabezal portafresas en la
posición precisa. Con ello, se pueden aminorar las exigencias en la
exactitud de fabricación y de montaje de las piezas constructivas,
en conducciones y en cojinetes con calidad invariable de los
productos generados. Además, se ahorran costes.
La unidad de cabezal portaútiles según el
invento se ha previsto en una aplicación preferida como unidad de
cabezal portafresas para recibir un husillo portafresas. Dicha
unidad presenta preferiblemente un husillo portafresas motorizado
con un accionamiento a motor propio para el útil del husillo
portafresas. Se puede prever también un husillo portafresas con un
accionamiento de husillo especial, por ejemplo, derivado de un
accionamiento principal. El husillo portafresas se coloca
preferiblemente en un alojamiento de husillo, que se monta
rotativamente en el cuerpo rotativo y hace posible un recambio
sencillo y rápido de útil. También son posibles otras aplicaciones
de la unidad de cabezal portaútiles según el invento, por ejemplo,
para perforación y para otras operaciones de mecanizado con
arranque de virutas.
Para realizar el mecanismo de conducción en arco
según el invento, presenta éste al menos un carril guía en forma de
arco circular, que bien sea se monta ya sea en el cuerpo rotativo
y/o en el husillo o bien en el alojamiento del husillo, y al menos
un carro guía asociado, apoyado en el carril guía, que se fija
entonces a la columna y/o al cuerpo rotativo. Se puede conseguir
también una elevada rigidez, si se prevén dos carriles guía
alrededor del respectivo eje A o bien B de rotación coaxialmente así
como axialmente a distancia de modo mutuamente paralelo. Además, se
asocian preferiblemente a cada carril guía al menos dos carros guía
mutuamente distanciados. En función de la distancia entre los
carros guía, se pueden adecuar la rigidez y el ángulo de rotación
máximo posible según los distintos requerimientos. Los carros guía
se apoyan en los carriles guía por medio de superficies de
acoplamiento exactamente adaptadas y preferiblemente mediante bolas
o similares para hacer posible un movimiento considerablemente
preciso y libre de holguras junto con rozamiento reducido. Los
carros guía y los carriles guía podrían unirse mutuamente sólo de
modo deslizante.
El carril guía se ha configurado en forma de
segmento de arco circular, que encierra un ángulo de segmento de
arco. Para grandes ángulos de rotación, el ángulo de segmento de
arco es de al menos 180º, preferiblemente de al menos 200º. Puede
tener por conveniencia hasta 270 grados o incluso más de modo que el
husillo de la máquina herramienta se pueda colocar formando un
ángulo agudo con el eje Z para poder elaborar también estructuras
superficiales complicadas con entalladuras o similares. Para
facilitar el montaje y para conseguir una elevada precisión de
conducción, se prefiere una configuración del carril guía en una
pieza. Asimismo, es posible una configuración en varias piezas con
segmentos de carril individuales fabricados y colocados exactamente
a inglete.
En una forma de realización especialmente
preferida, el mecanismo guía en forma de segmento de arco circular
se inserta de modo activo entre la columna y el cuerpo rotativo. Un
modo constructivo muy compacto para grandes ángulos de rotación se
consigue cuando además se fija el carril guía o bien se fijan los
carriles guía en el cuerpo rotativo, mientras que la columna abarca
los carros guía. Como columna se puede utilizar una columna
portante básicamente alargada, que presenta por su extremo orientado
hacia el cuerpo rotativo dos prolongaciones de columna, que sólo
envuelvan ligeramente el elemento rotativo. Después de que no se
haya de soportar ningún árbol central del cuerpo rotativo, se elige
la escotadura de las prolongaciones de la columna en la dirección Z
longitudinal claramente menor que la mitad de la extensión
longitudinal o altura del elemento rotativo. La extensión de las
prolongaciones de la columna puede ser sólo una pequeña fracción,
por ejemplo, sensiblemente menos que un cuarto de la extensión
longitudinal del elemento rotativo. Las prolongaciones de la columna
deben recibir únicamente los carros guía y envuelven una sección de
los carriles guía montados en el cuerpo rotativo.
El cuerpo rotativo presenta preferiblemente un
cuerpo principal sensiblemente cilíndrico con una forma de C, cuyas
forma y tamaño se definen por los carriles guía en forma de arco
circular. Los carriles guía se montan, por ejemplo, en las caras
frontales axiales básicamente enrasados con la superficie periférica
del cuerpo rotativo y opuestamente a los carros guía dispuestos en
las prolongaciones de la columna. Entre los extremos libres de los
carriles guía, el cuerpo principal presenta también una escotadura,
que discurre paralelamente y a través del primer eje B de rotación,
en especial perpendicularmente al segundo eje A de rotación, en la
que se ha dispuesto de forma móvil el husillo portaútiles o bien el
alojamiento del husillo. La anchura de la escotadura o bien la
distancia perpendicular entre los extremos libres de los carriles
guía es mayor que la dimensión del husillo de la máquina
herramienta o bien del alojamiento del husillo medida en la
dirección de la distancia perpendicular. Por consiguiente, el
husillo de la máquina herramienta puede penetrar alrededor del
primer eje B de rotación, en caso de una rotación alrededor del
segunda eje A de rotación, a través de los planos de rotación
definidos por las superficies frontales axiales del cuerpo principal
o bien por los carriles guía.
En un perfeccionamiento de esta forma de
realización, el cuerpo rotativo cilíndrico presenta dos segmentos
de disco circular en forma de C, dispuestos en la dirección del
primer eje B de rotación, paralelamente y a distancia uno de otro,
que están mutuamente unidos por medio de dos nervios de unión, que
se han dispuesto de modo mutuamente paralelo en la dirección del
segundo eje A de rotación. Entre los nervios de unión, se ha
configurado una abertura de paso que conduce a la escotadura del
husillo, que hace posible el paso de cables para la transmisión de
señales y el suministro de energía de los mecanismos de
accionamiento primero y segundo.
El primer mecanismo de accionamiento para la
rotación del cuerpo rotativo alrededor del primer eje B de rotación
presenta un motor fijado en la columna, preferiblemente un
servomotor, así como un mecanismo de engranajes reductor
intercalado activamente entre el motor y el cuerpo rotativo. En una
configuración preferida del mecanismo de engranajes, se ha previsto
en la superficie periférica del cuerpo rotativo cilíndrico,
preferiblemente en un segmento de disco, un dentado frontal
configurado preferiblemente como dentado oblicuo, con el cual
encaja engranando un piñón montado en el árbol de accionamiento del
motor. Se ha previsto preferiblemente únicamente un escalón de
reducción. Se puede crear un accionamiento puesto en tensión
electrónicamente, siempre que se utilicen, por ejemplo, dos
servomotores, que se disponen mutuamente a distancia en dirección
perimetral del cuerpo principal, y produzca un control de los
motores de modo que los servomotores trabajen algo en oposición.
Con ello se crea de modo sencillo un accionamiento duradero sin
holguras y libre de mantenimiento. Se puede poner asimismo en
tensión mecánica con un tren de engranajes o mediante un medio
elástico.
Para detectar el ángulo de rotación relativo
entre la columna y el elemento rotativo, se ha previsto un primer
dispositivo de medición, que puede estar formado, por ejemplo, por
una cinta de medición en uno de los segmentos de disco y un cabezal
lector instalado en la columna, que capta la posición angular
relativa de modo preferiblemente sin contacto. A partir de la
técnica, se conocen para ello diferentes sistemas de medición que
operan, por ejemplo, ópticamente, magnéticamente o capacitivamente
o también por sistemas de medición táctiles.
Para realizar el movimiento de rotación
alrededor del segundo eje A de rotación, se ha apoyado
giratoriamente un árbol en el cuerpo rotativo, por ejemplo, en los
nervios de unión, mediante medios de apoyo apropiados, por ejemplo
cojinetes de rodillos transversales, sobre el que descansa de modo
resistente al giro el husillo de la máquina herramienta o bien la
escotadura del husillo. El segundo mecanismo de accionamiento puede
estar formado, en este caso, por conveniencia por un motor de par
de torsión, que se ha dispuesto para el accionamiento directo y
para controlar el giro del husillo portaútiles. No es necesario un
mecanismo de engranajes. Con ello, se pueden mejorar la dinámica y
la rigidez de la unidad de cabezal portaútiles. El ángulo de
rotación relativo entre el husillo portaútiles y el cuerpo rotativo
se capta por medio de un dispositivo de medición adicional con un
codificador rotativo montado en el árbol y un captador de giro
fijado en el cuerpo rotativo.
También se puede producir opcionalmente el apoyo
y la conducción del husillo de la máquina herramienta en el cuerpo
rotativo por medio de un mecanismo de conducción en arco según el
invento. El mecanismo de conducción en arco se forma entonces
convenientemente por medio de uno o dos carriles guía circulares o
en forma de arco montados en el husillo portaútiles o bien en el
alojamiento del husillo y en el carro guía fijado en el cuerpo
rotativo. En cuanto a posibles configuraciones y ventajas del
mecanismo de conducción en arco, se remite a las explicaciones
anteriores.
Según otro aspecto adicional del presente
invento, se ha creado una máquina herramienta, en especial una
fresadora, realizada, por ejemplo, en construcción de pórtico, que
presenta un brazo que se puede colocar en direcciones X, Y y Z en
una cámara de medición tridimensional, que presenta una unidad de
cabezal portaútiles, en especial una unidad de cabezal portafresas,
con las características mencionadas anteriormente. Se puede crear
una máquina herramienta apropiada para piezas tridimensionales muy
grandes y una mecanización simultánea de cinco ejes con un cabezal
portaútiles de filigrana, con el cual también se pueden producir
detalles superficiales complicados y extremadamente delicados con
precisión y velocidad de mecanizado elevadas.
Otros detalles ventajosos adicionales del
invento se deducen de las reivindicaciones subordinadas, del dibujo
así como de la descripción correspondiente. En el dibujo, se ha
representado un ejemplo de realización del objeto del invento. Lo
muestran las figuras:
Figura 1 una fresadora de pórtico según el
invento en una representación esquemática en perspectiva;
Figura 2 una representación ampliada de un
cabezal portafresas según el invento utilizado en la fresadora de
pórtico de la figura 1, en una representación en perspectiva
simplificada;
Figura 3 el cabezal portafresas expuesto en la
figura 2 con la columna desmontada en una representación en
perspectiva esquemática, a otra escala; y
Figura 4 otra forma de realización más de un
cabezal portafresas según el invento en una representación de
principios simplificada.
En la figura 1, se ha ilustrado de modo
esquematizado una fresadora 1 de pórtico según el presente invento.
La fresadora 1 de pórtico presenta un pórtico 4 apoyado en montantes
2, 3 laterales macizos alargados, que se puede desplazar en una
dirección X horizontal mostrada por una doble flecha y que es
conducido con precisión sobre guías 6, 7 únicamente insinuadas
aquí, que se han previsto en los dos montantes 2, 3 laterales. En el
pórtico 4, se ha sujetado en disposición vertical una columna 8
portante, que puede moverse por medio de una carro de movimientos
cruzados a lo largo del pórtico 4 en la dirección Y horizontal
indicada y por medio de un carro Z en dirección Z vertical. La
columna 8 portante soporta un cabezal 9 portafresas con un husillo
11 portafresas, que sirve para el mecanizado con arranque de virutas
de una pieza a mecanizar, que no se ha ilustrado aquí con mayor
detalle y que se ha de didponer en una mesa 12 de la máquina
sólidamente anclada a la bancada. El cabezal 9 portafresas con el
husillo 11 portafresas se puede colocar discrecionalmente, por
consiguiente, en las tres direcciones X, Y y Z de coordenadas de una
cámara 13 de medición tridimensional determinada por los montantes
2, 3 laterales. Los mecanismos de accionamiento para los ejes
lineales, por ejemplo, los motores lineales, las correspondientes
guías, los carros, los sistemas de medición de desplazamientos y
los controles no se ha representado explícitamente en la figura 1 en
aras de la sencillez. Son conocidos como tales y no son objeto del
invento.
El cabezal 9 portafresas según el invento se ha
ilustrado en las figuras 2 y 3 con mayores detalles, en parte
sensiblemente esquematizado y a diferentes escalas. Al cabezal 9
portafresas le corresponden básicamente la columna 8 portante que
sirve de soporte, un cuerpo 14 rotativo montado rotativamente
alrededor de un primer eje B de rotación en la columna 8 portante,
así como el husillo 11 portafresas, que se ha dispuesto de modo
recambiable en un alojamiento 16 del husillo y que lleva en su
extremo libre un útil 17, por ejemplo, una fresa. El alojamiento 16
del husillo se ha apoyado rotativamente alrededor de otro eje A de
rotación en el cuerpo 14 rotativo. El primer eje B de rotación es
un eje horizontal, que discurre perpendicularmente a la dirección Z
y paralelamente a la dirección Y. El segundo eje A de rotación se ha
orientado perpendicularmente al eje B y discurre en el plano YZ. En
la posición cero del cabezal 9 portafresas ilustrada en la figura 1,
en la que la fresa 17 sobresale hacia abajo perpendicularmente en
la dirección Z, se ha orientado el segundo eje A de rotación
paralelamente a la dirección del eje Y, perpendicularmente al eje Z.
Los tres ejes A, B y Z se cortan mutuamente en un punto, que queda
en aproximadamente el centro o en el centro de gravedad del husillo
11 portafresas.
La columna 8 portante presenta una carcasa 18 de
forma sensiblemente paralelepipédica recta, que se ha suprimido en
la figura 3 por razones de claridad, para ilustrar los componentes
básicos dispuestos en su interior, explicados más adelante. En el
extremo inferior de la carcasa 18, dirigido hacia el cuerpo 14
rotativo, en las figuras, se han previsto prolongaciones 19a 19b de
la carcasa, que envuelven ligeramente y sujetan el cuerpo 14
rotativo por las caras axiales, observado en dirección del eje
B.
El cuerpo 14 rotativo presenta una forma
sensiblemente cilíndrica y simétrica con respecto a los planos
centrales definidos por los ejes A y B de rotación. Contiene dos
elementos o segmentos 21a, 21b de disco circular, vistos en planta
desde arriba, que se han dispuesto de modo mutuamente concéntrico y
paralelamente a distancia en la dirección del eje B, así como dos
nervios 22a, 22b de unión sensiblemente paralelepipédicos rectos,
que se extienden en la dirección del eje B entre los elementos 21a,
21b de disco y los unen mutuamente, y que se han conformado
preferiblemente de una pieza juntamente con los elementos 21a, 21b
de disco. Cada uno de los elementos 21a, 21b de disco presenta una
superficie 23 periférica cilíndrica exterior, una superficie 24
radialmente interior y una superficie 26 frontal axial dirigida
hacia fuera. La superficie 24 radialmente interior presenta dos
paredes 27a, 27b, que se extienden a distancia y mutuamente
paralelas desde los extremos 28a, 28b libres de las patas en C de
los elementos 21a, 21b de disco y que están mutuamente unidas por
medio de una pared 29 interior redondeada. Las paredes 27a, 27b y
29 delimitan una escotadura 31, que discurre a través de todo el
cuerpo 14 rotativo, se prolonga, por tanto, a lo largo del eje B,
partiendo de la superficie 26 frontal axial de un primer elemento
21a de disco a través del mismo y entre los nervios 22a, 22b de
unión, así como además a través del otro elemento 21b de disco
hasta su superficie 26 frontal axial. La altura y la anchura de la
escotadura 31 se eligen de tal modo que se pueda alojar en su
interior el husillo 11 portafresas y pueda girar éste alrededor del
segundo eje A de rotación. La distancia perpendicular entre las
paredes 27a y 27b de la superficie 24 interior es, pues,
ligeramente mayor que la anchura del alojamiento 16 del
husillo.
husillo.
En la superficie 26 frontal axial de cada
elemento 21a, 21b de disco, se ha previsto un carril 32 guía en
forma de segmento de arco circular. El carril 32 guía discurre desde
un primer extremo 33a libre, que se encuentra en la proximidad del
extremo 28a libre de una pata en C del elemento 21a, 21b de disco, a
lo largo del contorno 23 casi enrasado con éste hasta un segundo
extremo 33b libre, que se ha dispuesto en la proximidad del segundo
extremo 28b libre de la segunda pata en C del elemento 21a, 21b de
disco. El ángulo del segmento de arco abarcado por el carril guía
tiene aproximadamente 270º con respecto a un centro, que queda en el
eje B. En el carril 32 guía de uno de cada elemento 21a, 21b de
disco, se han montado articuladamente, en este caso, dos carros 34
guía, que se han fijado mutuamente distanciados en dirección
periférica en la columna 8 portante, en especial en las
prolongaciones 19a o bien 19b de la carcasa. Los carros 34 guía
forman conjuntamente con los carriles 32 guía un mecanismo 36 de
conducción en arco según el invento, que hace posible un movimiento
arqueado preciso del cuerpo 14 rotativo con respecto a la columna 8
portante alrededor del primer eje B de rotación. La distancia entre
los carros 34 guía, que se han asociado a un carril 32 guía, es lo
más pequeña posible, para conseguir una gran zona de rotación,
aunque suficientemente grande para mantener una disposición de
conducción rígida. La distancia angular entre los carros 34 guía
es, en este caso, de aproximadamente 60 a 90 grados, mientras que
el diámetro exterior de los carriles 32 guía o del cuerpo 14
rotativo es de aproximadamente 50 a 60 cm.
Para la rotación motorizada del cuerpo 14
rotativo alrededor del primer eje B de rotación, se ha previsto un
primer mecanismo 37 de accionamiento, que presenta aquí dos
servomotores 38 mutuamente distanciados alrededor del contorno del
cuerpo rotativo y fijados en la columna 8 portante, así como
mecanismos 39 de engranajes reductores, que unen en cuanto a
accionamiento los servomotores con el cuerpo 14 rotativo. Para ello,
los servomotores 38 llevan en sus árboles de accionamiento, no
ilustrados aquí con más detalle, un piñón 41 en cada caso,
engranando los piñones 41 con un dentado 42 frontal, previsto en la
superficie 23 periférica del elemento 21b de disco, que discurre
juntamente alrededor del contorno. El dentado del piñón 41 y el
dentado 42 frontal se han realizado preferiblemente como dentados
helicoidales. Se pueden prever más escalones de reducción. Por
medio de un mecanismo de control, que no se ha ilustrado aquí más
detalladamente, se puede provocar que los servomotores 38 trabajen
de modo ligeramente opuesto para poner en tensión el accionamiento
37.
Para captar la posición angular relativa entre
la columna 8 portante y el cuerpo 14 rotativo, se ha previsto un
primer dispositivo 43 de medición. El dispositivo 43 de medición
presenta aquí una cinta medidora dispuesta en el elemento 21a de
disco, que se desplaza alrededor de la superficie 23 periférica, y
un cabezal 46 de lectura fijado en la columna, que se ha dispuesto
a pequeña distancia de la cinta 44 medidora para detectar la
posición angular con respecto al eje B. Las señales de medición
captadas se envían al dispositivo de control, que controla las
posiciones en el eje B y en el eje A, a través de líneas que no se
han ilustrado aquí con más detalle y que discurren igual que las
líneas de suministro de energía para los mecanismos de accionamiento
a través de la columna 8.
El husillo 11 portafresas se ha montado de modo
resistente al giro en un árbol 47, que se ha recibido giratoriamente
en los nervios 22a, 22b de unión del cuerpo 14 rotativo. Para ello,
los nervios 22a, 22b de unión presentan perforaciones 48 de paso
coaxiales con el eje A de rotación con medios de apoyo, por ejemplo,
rodamientos de rodillos transversales, para el apoyo del árbol 47.
En ambos extremos del árbol 47, se han previsto motores de par de
torsión para el accionamiento directo y para controlar el giro del
árbol 47 alrededor del segundo eje A de rotación, por tanto en, por
ejemplo, servomotores 49 sin mecanismos de engranajes dimensionados
para elevados pares de giro, que forman un segundo mecanismo 50 de
accionamiento. Además se ha previsto entre el árbol 47 y el cuerpo
14 rotativo un segundo dispositivo 51 de medición de ángulos, que se
ha configurado aquí únicamente con fines de observación en forma de
un emisor 52 de giro fijado en el árbol 47 y de un captador 53 de
giro fijado en el elemento 21a de disco y que sirve para captar la
posición angular relativa del árbol 47 y del husillo 11 portafresas
fijado en él alrededor del eje A y para transmitirla al dispositivo
de control.
Tal como se desprende además de la figura 3,
entre los nervios 22a, 22b de unión y los elementos 21a, 21b de
disco se ha configurado una abertura 54 de paso en la zona superior
del cuerpo 14 rotativo, que conduce desde fuera a la escotadura 31.
La abertura 54 de paso posibilita un paso de líneas de suministro de
energía, de control y de otras líneas de señales a los mecanismos
37, 50 de accionamiento, a los dispositivos 43, 51 de medición de
ángulos y al husillo 11 portafresas. Por conveniencia, se ha
reducido también la masa del cuerpo 14 rotativo móvil de modo que
se ahorre energía de accionamiento.
La fresadora 1 según el invento descrita hasta
ahora con el cabezal 9 portafresas según el invento está preparada
para el mecanizado simultáneo con cinco ejes de superficies de
piezas a mecanizar y, en especial, para mecanizar grandes piezas
tridimensionales en la industria automovilística, la industria aérea
y la industria espacial con elevada exactitud de mecanización. La
fresadora trabaja tal como sigue.
En el funcionamiento, se coloca una pieza a
mecanizar en la cámara 13 de medición sobre la bancada 12. Un
control numérico de la fresadora activa adecuadamente los
accionamientos asociados a los ejes X, Y y Z lineales para conducir
el cabezal 9 portafresas a la posición apropiada, en cada caso, para
fresar. Toda la estructura de la máquina con los montantes 2, 3
laterales estacionarios, el pórtico 4 de estructura rígida, los
accionamientos lineales etc. se ha dimensionado para una elevada
rigidez dinámica. Se pueden conseguir, por consiguiente, avances
muy rápidos y elevadas aceleraciones de los ejes de incluso más de 5
m/s^{2} sin que con los rápidos avances y los elevados cambios de
carga se provoquen vibraciones u oscilaciones sensibles.
Al mismo tiempo que con el control de los
accionamiento lineales mencionados anteriormente, el control activa
los servomotores 38 y los motores 49 de par de torsión para provocar
un giro del cuerpo 14 rotativo con respecto a la columna 8
alrededor del primer eje B de rotación, así como un giro del árbol
47 con respecto al cuerpo 14 rotativo alrededor del segundo eje A
de rotación y, por consiguiente, una colocación controlada del
husillo 11 portafresas. Durante su rotación, el cuerpo 14 rotativo
es conducido con precisión por el mecanismo 36 de conducción en
arco. Los dos carriles 32 guía con los correspondientes carros 34
guía velan por un apoyo y una conducción rígidos y sin holguras. El
ángulo del segmento de arco relativamente grande de los carriles 32
guía y la distancia elegida adecuadamente entre los carros 34 guía
posibilitan un ángulo de giro de hasta por lo menos \pm 90º,
eventualmente incluso más de \pm 100º, con respecto a la posición
cero alrededor del primer eje B de rotación. Además, el husillo 11
portafresas puede ser rotado, condicionado por la configuración del
cuerpo 14 rotativo, en especial, la escotadura 31, al menos \pm
90º, incluso más de \pm 100º, con respecto a la posición cero
alrededor del segundo eje A de rotación. Además, el husillo 11
portafresas puede atravesar los planos de rotación de los carriles
23 guía con respecto al eje B de rotación. En estas zonas de
rotación, se pueden fresar superficies y detalles muy complejos con
una muy buena calidad.
Utilizando los dos ejes A y B de rotación
mutuamente perpendiculares, la fresa 17 puede ser trasladada por
recorridos directos a la posición de mecanización más próxima
requerida. No es necesario, en este caso, un giro inverso alrededor
de un eje, como en los cabezales portafresas habituales con eje C de
giro y un eje A de rotación. Se puede elevar notablemente la
velocidad de mecanización. Es posible además llevar a cabo una
compensación electrónica de defectos de orientación durante el
proceso de mecanización. Para ello, se mide del modo más completo
posible la cámara 13 de medición con un proceso de calibración, tras
el montaje del cabezal 9 portafresas en la fresadora 1 de pórtico,
con diferentes posiciones angulares para detectar las desviaciones
entre las posiciones reales y las teóricas y alimentarlas al
control. Durante un proceso de fresado, se recurre automáticamente
a estas desviaciones para la corrección de posición. Con ello, se
pueden rebajar las exigencias de exactitud en la fabricación y el
montaje de piezas constructivas de la fresadora 1, en general, y
del cabezal 9 portafresas, en especial, conservando una elevada
precisión de mecanizado, con lo cual se pueden reducir costes
notablemente.
Con la configuración según el invento, se puede
reducir notablemente el peso del cabezal 9 portafresas, lo que
posibilita aceleraciones más elevadas y aminora las tendencias a las
oscilaciones. Se puede conseguir además una dimensión y un contorno
de interferencia sensiblemente menores del cabezal 9 portafresas.
Por medio del mecanismo 36 de conducción en arco, la columna 8
portante sólo necesita envolver ligeramente el cuerpo 14 rotativo.
Se evitan los brazos de horquilla voluminosos para apoyar árboles de
giro, así como las piezas de carcasa encapsuladas unas dentro de
otras, de las disposiciones habituales. Se ha creado un cabezal 9
portafresas compacto, que hace posible el fresado de contornos muy
delicados en un espacio estrecho.
Con medidas apropiadas, como una puesta en
tensión electrónica libre de holguras de los mecanismos 39 de
engranajes, la previsión de motores de par de torsión para la
rotación del husillo 11 portafresas alrededor del eje A, la
configuración constructiva de los elementos, el mecanismo 36 de
conducción en arco preciso y libre de holguras, el volumen
constructivo y peso reducidos del cabezal 9 portafresas, etc., se
crea una base para una rigidez dinámica y una exactitud de
mecanización elevadas con altas seguridad, economía y durabilidad de
la fresadora 1.
En el marco del invento, son posibles numerosas
variaciones y modificaciones de la forma de realización descrita
anteriormente. Por ejemplo, el cabezal 9 portafresas puede
desplazarse también a lo largo de una dirección Z horizontal.
Además, la forma del cuerpo 14 rotativo se puede diferenciar de la
forma ilustrada, que se ha optimizado en lo que se refiere a una
masa y un tamaño de volumen constructivo lo menores posible. El
carril 32 guía se podría disponer también en la superficie 23
periférica del cuerpo 14 rotativo y ser envuelto por debajo por los
carros guía de la columna 8 portante. Por principio, también es
posible una conformación del mecanismo 36 de conducción en arco con
únicamente un carril 32 guía. Al contrario, se puede prever
adicionalmente al mecanismo 36 de conducción en arco al menos otro
mecanismo de conducción en arco más, por ejemplo, en disposición
paralela. Aunque esto no se desprenda de las figuras, los carros 34
guía se apoyan en los carriles 32 guía preferiblemente por medio de
un mecanismo de bolas circulantes o similar para posibilitar un
movimiento de marcha suave. En vez de los dos servomotores 38, se
podría prever también un motor único con un mecanismo de
engranajes, que puede presentar un juego de engranajes con varios
escalones reductores. Se puede utilizar un juego de engranajes
puesto en tensión mecánicamente sin holguras. Igualmente se pueden
sustituir los motores 49 de par de torsión por servomotores con
mecanismos de engranajes. Aunque con los motores de par de torsión,
se puede aumentar notablemente la dinámica del cabezal 9
portafresas. Como dispositivos 43, 51 de medición de ángulos se
pueden utilizar sistemas de medición discrecionales que trabajen
mecánica, óptica, magnética o capacitivamente, o también se pueden
derivar las posiciones angulares necesarias indirectamente de la
posición angular relativa, por ejemplo, de los árboles de
accionamiento de los motores o similares.
Otra forma de realización más del presente
invento se ilustra en la figura 4 en una representación de
principios sensiblemente simplificada. Siempre que haya
coincidencia en la construcción y/o en el funcionamiento, se remite
a la descripción precedente utilizando los mismos signos de
referencia. La forma de realización ilustrada en la figura 4 se
diferencia de la representada en las figuras 1 a 3 por que aquí se
ha previsto un mecanismo 36' de conducción en arco también para la
conducción del husillo 11 portafresas en su giro alrededor del
segundo eje A de rotación. Para ello, se ha configurado el
alojamiento 16 del husillo 11 portafresas de modo básicamente
cilíndrico y presenta en sus caras frontales, orientadas a la
superficie 24 interior del cuerpo 14 rotativo, unos carriles 32'
guía en forma de segmento anular o circular, con los cuales
colaboran en el carro 34' guía fijado en el cuerpo 14 rotativo. El
segundo mecanismo 50 de accionamiento puede estar formado, según
modelo del primer mecanismo 37 de accionamiento, por servomotores
38' y mecanismos 39' de engranajes fijados en el cuerpo 14
rotativo, que contienen el piñón fijado en el árbol de accionamiento
de los servomotores 38 y un dentado frontal dentado
transversalmente previsto en la superficie periférica del
alojamiento 16 del husillo. Prescindiendo del apoyo y conducción
precisos por medio del mecanismo 36' de conducción en arco
adicional, el cabezal 9 portafresas según la figura 4 funciona de
igual modo que el de las figuras 1 a 3, de modo que valen
adecuadamente la descripción precedente del modo de funcionamiento y
las ventajas para evitar repeticiones. Un mecanismo 36' de
conducción en arco también podría ser intercalado, por principio, a
efectos de la acción únicamente entre el cuerpo 14 rotativo y el
husillo 11 portafresas.
Aunque se hayan ilustrado aquí una fresadora 1
de pórtico y un cabezal 9 portafresas para la aplicación especial
de fresar estructuras superficiales, se entiende que la fresadora
también puede realizarse en otra forma constructiva o preverse como
máquina herramienta para otras aplicaciones de conformación, por
ejemplo, para perforar. Hasta aquí, el cabezal 9 portafresas forma,
en general, una unidad 1 de cabezal portaútiles, que lleva
rotativamente un husillo 11 de máquina herramienta alrededor de los
dos ejes A y B de rotación. Es obvio que, en relación con el
dispositivo especial explicado aquí, no debería ser prevista o
adoptada limitación alguna de la zona de protección. Antes bien,
las reivindicaciones adjuntas deberían comprender todas las
modificaciones, tal como existen en el ámbito de las
reivindicaciones.
Una fresadora 1 dispuesta para mecanizar piezas
grandes presenta un cabezal 9 portafresas al que corresponden una
columna 8 portante desplazable a lo largo de un eje Z longitudinal,
un cuerpo 14 rotativo apoyado y conducido rotativamente por medio
de un mecanismo 36 de conducción en arco alrededor de un primer eje
B de rotación perpendicular al eje Z longitudinal y un husillo 11
portafresas motorizado apoyado rotativamente en el cuerpo 14
rotativo alrededor de un segundo eje A de rotación perpendicular al
eje B de rotación. Los giros del cuerpo 14 rotativo y del husillo
11 portafresas son controlados por los mecanismos 37, 50 de
accionamiento asociados a los ejes A, B de rotación. El mecanismo
36 de conducción en arco presenta unos carros 34 guía fijados en la
columna 8 y un carril 32 guía en forma de segmento circular fijado
en el cuerpo 14 rotativo, que posibilitan una zona de giro
alrededor del primer eje B de rotación de al menos 180º. Una
escotadura 31 prevista en el cuerpo 14 rotativo para montaje del
husillo 11 portafresas hace posible una zona de rotación de al menos
unos 180º alrededor del segundo eje A de rotación. El cabezal 9
portafresas presenta una estructura compacta y ligera con un
reducido contorno de interferencia, que posibilita la fabricación de
superficies complejas con alta calidad en un tiempo de mecanizado
corto.
Claims (26)
1. Unidad de cabezal portaútiles para mecanizar
con arranque de virutas piezas a mecanizar,
con una columna (8), que define un eje (Z)
longitudinal,
con un cuerpo (14) rotativo apoyado en la
columna (8), que puede rotar por medio de un primer mecanismo (37)
de accionamiento con respecto a la columna (8) alrededor de un
primer eje (B) de rotación, y
con un husillo (11) de máquina herramienta
apoyado en el cuerpo (14) rotativo, que lleva en su extremo libre
un útil (17) y que puede rotar alrededor de un segundo eje (A) de
rotación por medio de un segundo mecanismo (50) de accionamiento
con respecto al cuerpo (14) rotativo,
donde el cuerpo (14) rotativo presenta un cuerpo
principal en forma de C con una superficie (23) periférica,
superficies (26) frontales axiales y una escotadura (31) prevista en
la superficie (23) periférica, que discurre a través de todo el
cuerpo (14) rotativo entre las patas en C del cuerpo principal y que
está abierta hacia las superficies (26) frontales,
donde para el apoyo rotativo y la conducción del
cuerpo (14) rotativo con respecto a la columna (8), se ha previsto
exclusivamente al menos un mecanismo (36) de conducción en arco que
actúa entremedias, que se ha dispuesto a lo largo del contorno del
cuerpo principal del cuerpo (14) rotativo, y
donde el husillo (11) de máquina herramienta se
ha apoyado giratoriamente en el cuerpo (14) rotativo en ambas patas
en C del cuerpo principal y se ha montado al menos por secciones
entre las patas en C del cuerpo principal en la escotadura (31),
sobresaliendo sobre la superficie (23) periférica el útil (17) en
una posición cero orientada a lo largo del eje (Z) longitudinal y
pudiendo sobresalir hacia fuera en caso de una rotación alrededor
del segundo eje (A) de rotación sobre las superficies (26) frontales
axiales del cuerpo (14) rotativo.
2. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1, caracterizada porque forma una unidad de
cabezal portafresas con un husillo (11) portafresas,
preferiblemente un husillo portafresas motorizado.
3. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1,caracterizado porque el primer eje (B) de
rotación se ha dirigido perpendicularmente al eje (Z) longitudinal,
el segundo eje (A) de rotación se ha orientado perpendicularmente
al primer eje (B) de rotación; y el eje (Z) longitudinal, el primer
eje (B) de rotación y el segundo eje (A) de rotación se cortan
mutuamente en aproximadamente el centro del husillo (11)
portafresas.
4. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo (36; 36')
de conducción en arco presenta al menos un carril (32; 32') guía en
forma de arco circular, que se ha montado ya sea en el cuerpo (14)
rotativo y/o bien en el husillo (11) de la máquina herramienta, y al
menos un carro (34; 34') guía poyado en el carril (32; 32') guía,
que se ha fijado ya sea a la columna (8) y/o bien al cuerpo (14)
rotativo.
5. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 4, caracterizado porque el mecanismo (36; 36')
de conducción en arco para el apoyo rotativo y la conducción de un
elemento (14; 11) presenta con respecto a otro elemento (8; 14) dos
carriles (32; 32') guía, que discurren coaxialmente alrededor del
respectivo eje (A; B) de rotación así como axialmente a distancia y
mutuamente paralelos.
6. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque cada carril (32;
32') guía se ha asociado a dos o varios carros (34; 34') guía
dispuestos a distancia unos de otros.
7. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el carril (32;
32') guía se ha configurado en forma de un segmente de arco
circular, que barre un ángulo de segmento de arco.
8. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo (36; 36')
de conducción en arco se ha instalado para hacer posible un
movimiento de giro del cuerpo (14) rotativo o bien del husillo (11)
de la máquina herramienta de al menos 180º.
9. Unidad de cabezal portaútiles según las
reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque el ángulo de
segmento de arco es de al menos 200º, preferiblemente de entre 220
y 270º.
10. Unidad de cabezal portaútiles según las
reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque la distancia
perpendicular entre los extremos (32a; 32b) libres del carril (32;
32') guía en forma de segmento de arco circular es mayor que la
dimensión del husillo (11) de la máquina herramienta medida en
dirección de la distancia perpendicular.
11. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 4, caracterizado porque el carril (32; 32')
guía se ha configurado de una pieza.
12. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1, caracterizado porque la columna (8) se ha
configurado en forma de un columna (8) portante alargada, que
presenta prolongaciones (19a; 19b) de columna por sus extremos
dirigidos hacia su cuerpo (14) rotativo, que envuelven ligeramente
el elemento (14) rotativo y llevan carros (34) guía del mecanismo
(36) de conducción en arco.
13. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 12, caracterizada porque las prolongaciones
(19a; 19b) de la columna presentan una dimensión en dirección (Z)
longitudinal, que es una fracción de la extensión longitudinal del
elemento (14) rotativo.
14. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1, caracterizada porque el cuerpo (14)
rotativo presenta un cuerpo principal básicamente cilíndrico, en
cuya, al menos una superficie (26) frontal axial, se ha dispuesto
el mecanismo (36) de conducción en arco.
15. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1, caracterizada porque el cuerpo (14)
rotativo presenta dos elementos (21a; 21b) de disco en forma de C,
dispuestos a distancia uno de otro y paralelamente en la dirección
del primer eje (B) de rotación, que se han unido mutuamente mediante
dos nervios (22a; 22b) de unión, que discurren paralemante entre sí
en la dirección del segundo eje (A) de rotación.
16. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 15, caracterizado porque los elementos (21a;
21b) de disco llevan en sus superficies (26) frontales unos
carriles (32) guía del mecanismo (36) de conducción en arco, que
preferiblemente presentan sensiblemente el mismo diámetro exterior
que los elementos (21a; 21b) de disco y que están apoyados en los
carros (34) guía del mecanismo (36) de conducción en arco fijados en
la columna (8).
17. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1, caracterizado porque el primer mecanismo
(37) de accionamiento presenta un motor (38) fijado en la columna
(8), preferiblemente un servomotor, así como un reductor (39)
intercalado activamente entre la columna (8) y el cuerpo (14)
rotativo.
18. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 17, caracterizado porque el mecanismo (39) de
engranajes presenta un dentado (42) frontal en una superficie (32)
periférica del cuerpo (14) rotativo configurado preferiblemente
como dentado helicoidal.
19. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación (17), caracterizado porque el primer mecanismo
(37) de accionamiento forma un accionamiento puesto en tensión
electrónicamente.
20. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1, caracterizado porque se ha previsto un
dispositivo (43) de medición para captar los ángulos de rotación
relativos entre la columna (8) y el cuerpo (14) rotativo.
21. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1, caracterizado porque en el cuerpo (14)
rotativo se ha apoyado giratoriamente un segundo árbol (47), que
define el segundo eje (A) de rotación, habiéndose fijado el husillo
(11) de la máquina herramienta sobre el árbol (47).
22. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1, caracterizado porque el segundo mecanismo
(50) de accionamiento presenta un motor (49) de par de torsión para
el accionamiento directo y el control del giro del husillo (11) de
la máquina herramienta.
23. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1, caracterizado porque se ha previsto un
segundo dispositivo (51) de medición para captar el ángulo de
rotación relativo entre el husillo (11) de la máquina herramienta y
el cuerpo (14) rotativo.
24. Unidad de cabezal portaútiles según la
reivindicación 1, caracterizado porque el husillo (11) de la
máquina herramienta se ha dispuesto de forma liberable en un
alojamiento (16) de husillo.
25. Unidad de cabezal portaútiles según una
reivindicación discrecional de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque se ha intercalado un mecanismo (36') de
conducción en arco activamente entre el cuerpo (14) rotativo y el
husillo (11) de la máquina herramienta.
26. Máquina herramienta, en especial una
fresadora, con una columna (8) portante que se puede colocar en una
cámara de medición tridimensional, que presenta una unidad (9) de
cabezal portaútiles, en especial una unidad de cabezal portafresas,
con las características de al menos una de las reivindicaciones
precedentes.
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