PT105888B

PT105888B - INCREMENTAL PLASTER PRINTING MACHINE

Info

Publication number: PT105888B
Application number: PT105888A
Authority: PT
Inventors: Ricardo Jose Alves De Sousa; Jorge Augusto Fernandes Ferreira; Sonia Raquel De Jesus Heleno Marabuto; Daniel Afonso
Original assignee: Univ Aveiro
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-09-12
Also published as: PT105888A

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UMA MÁQUINA PARA REALIZAR OPERAÇÕES DE ESTAMPAGEM INCREMENTAL EM CHAPA METÁLICA, COM 6 GRAUS DE LIBERDADE PARA O MOVIMENTO DO PUNÇÃO CONFORMADOR, SENDO TRÊS EIXOS DE TRANSLAÇÃO E TRÊS EIXOS COMPLEMENTARES DE ROTAÇÃO, E FORÇAS MÁXIMAS ADMISSÍVEIS ELEVADAS GRAÇAS A UMA CINEMÁTICA QUE RECORRE A UMA PLATAFORMA DE STEWART COM 6 ACTUADORES. A ACTUAÇÃO DA BASEM MÓVEL RESULTA DO CONTROLO DO CURSO DAS SEIS JUNTAS PARALELAS (20), SENDO CADA JUNTA (20) FORMADA POR UMA ARTICULAÇÃO PASSIVA COM DOIS GRAUS DE LIBERDADE, UM ACTUADOR LINEAR (19) E UMA SEGUNDA ARTICULAÇÃO PASSIVA, COM TRÊS GRAUS DE LIBERDADE. A MÁQUINA É CONSTITUÍDA POR UMA ESTRUTURA DE SUPORTE PARA ALOJAMENTO DOS MÓDULOS DA PLATAFORMA (1) E DA ÁRVORE (2), QUE COMPREENDE TAMBÉM A MESA DE CONFORMAÇÃO EMBUTIDA NO PRÓPRIO MÓDULO DE ESTRUTURA (3) E O MÓDULO DE ENCASTRAMENTO (4). A FERRAMENTA DE CONFORMAÇÃO, ALOJADA NA ÁRVORE POSSUI ROTAÇÃO LIVRE EM TORNO DO SEU PRÓPRIO EIXO, MINIMIZANDO O ATRITO DURANTE O PROCESSO. A PRESENTE INVENÇÃO É APLICÁVEL NA INDÚSTRIA BIOMÉDICA, PARA A PRODUÇÃO DE TALAS E IMPLANTES CRANIANOS E NA PROTOTIPAGEM RÁPIDA.The present invention relates to a machine for carrying out fastening operations in sheet metal, with 6 degrees of freedom for the movement of the confectioner's punch, being three translating shafts and three complementary rows of rotation, and high permissible maximum forces thanks to A KINEMATIC THAT WALKS TO A STEWART PLATFORM WITH 6 ACTUATORS. THE ACTION OF THE MOBILE BASEM RESULTS FROM THE CONTROL OF THE COURSE OF THE SIX PARALLEL JOINTS (20), WITH EACH BOARD (20) IS FORMED BY A PASSIVE ARTICULATION WITH TWO DEGREES OF FREEDOM, A LINEAR ACTUATOR (19) AND A SECOND PASSIVE ARTICULATION, THREE DEGREES OF FREEDOM. THE MACHINE IS CONSTITUTED BY A SUPPORT STRUCTURE FOR ACCOMODATION OF THE PLATFORM (1) AND TREE MODULES (2), WHICH ALSO UNDERSTAND THE CONFORMING TABLE EMBEDDED IN THE STRUCTURE MODULE (3) AND THE ENCLOSURE MODULE (4). THE CONFORMATION TOOL, LODGED IN THE TREE HAS FREE ROTATION AROUND THEIR OWN AXLE, MINIMIZING THE ATTRITION DURING THE PROCESS. The present invention is applicable in the biomedical industry, for the production of rascal implants and implants and in rapid prototyping.

Description

DESCRIÇÃODESCRIPTION

Máquina para estampagem incremental de chapaIncremental Sheet Stamping Machine

Domínio técnico da invenção processo de estampagem incremental de chapa (do Inglês Incremental Sheet Forming - ISF) consiste em deformar incrementalmente uma chapa encastrada num suporte por meio de força aplicada num punção cilíndrico, que pode ter ou não uma ponta arredondada, como ensinam Jeswiet et al. em Asymmetric Single Point Incremental Forming of Sheet Metal, CIRP Annals-Manufacturing Technology Vol 54 Issue 2, (2005) pp 88-114.Technical Field of the Invention Incremental Sheet Forming (ISF) process consists of incrementally deforming a recessed sheet into a support by force applied to a cylindrical punch, which may or may not have a rounded tip, as taught by Jeswiet et al. in Asymmetric Single Point Incremental Forming of Sheet Metal, CIRP Annals-Manufacturing Technology Vol 54 Issue 2, (2005) pp 88-114.

Este processo difere da estampagem convencional na medida em que não apresenta um punção com a forma intermédia ou final da geometria a obter na peça, nem requer o uso de matrizes que confinem o escoamento plástico da chapa a uma determinada geometria. A conformação incremental não é feita num único passo, ao contrário da estampagem convencional, nem em estágios determinados como é o caso da estampagem convencional com ferramentas progressivas.This process differs from conventional stamping in that it does not have a punch with the intermediate or final shape of the geometry to be obtained in the workpiece, nor does it require the use of dies that confine the plastic flow of the sheet to a particular geometry. Incremental forming is not done in a single step, unlike conventional stamping, nor at certain stages such as conventional stamping with progressive tools.

As trajectórias que a ferramenta de conformação descreve podem ser geradas a partir de software CAM (do Inglês Computed Aided Manufacturing) , e também incluir algoritmos de correcção de desvios especificamente formulados para o material e geometria a conformar como ensinam Rauch M. et al. em Tool path programming optimization for incremental sheet forming applications,Computer-Aided Design(2009).The trajectories described by the forming tool can be generated from CAM (Computed Aided Manufacturing) software, and also include deviation correction algorithms specifically formulated for the material and geometry to conform as taught by Rauch M. et al. in Tool path programming optimization for incremental sheet forming applications, Computer-Aided Design (2009).

As peças obtidas por estampagem incremental podem facilmente ser utilizadas para aplicação na prototipagem rápida, pois o processo permite a concepção de protótipos funcionais a partir de um ficheiro STL (do Inglês Sterolitography). Este processo também encontra aplicação na indústria biomédica, mais especificamente na produção de talas e implantes cranianos personalizados para cada paciente. Adicionalmente, a estampagem incremental também é utilizada na produção de pequenos lotes e componentes de substituição que foram descontinuados pelo fabricante.Incremental stamping parts can easily be used for rapid prototyping application as the process allows the design of functional prototypes from an STL (Sterolitography) file. This process also finds application in the biomedical industry, specifically in the production of splints and custom cranial implants for each patient. Additionally, incremental stamping is also used in the production of small batches and replacement components that have been discontinued by the manufacturer.

A estampagem incremental tem actualmente limitações na conformação de geometrias com paredes muito inclinadas, tornando-se difícil a conformação de paredes verticais.Incremental stamping currently has limitations in forming highly inclined wall geometries, making it difficult to form vertical walls.

Este facto deve-se ao aumento de formabilidade com o aumento do ângulo que a chapa faz em relação ao punção, mas que em contrapartida leva a uma excessiva redução de espessura, que frequentemente rompe a chapa.This is due to the increased formability as the angle of the plate increases with respect to the punch, but in turn leads to excessive thickness reduction, which often breaks the plate.

presente invento pretende ultrapassar esta limitação, pois permite uma maior gama de trajectórias do punção, visto possuir seis graus de liberdade, em oposição à grande maioria das máquinas existentes que possuem apenas três. Permite também melhor controlo da deformação da chapa, através da definição do ângulo de conformação para cada posição da ferramenta.The present invention aims to overcome this limitation by allowing a wider range of punch paths as it has six degrees of freedom as opposed to the vast majority of existing machines having only three. It also allows better control of plate deformation by defining the forming angle for each tool position.

Outra vantagem associada à invenção é o aumento da eficácia de conformação. Este parâmetro é contabilizado pela razão disponibilizada entre a força ferramenta, e a força que deformar o material. Este conformação é realizada pelo equipamento na é efectivamente utilizada para coeficiente é máximo quando a por um punção posicionado perpendicularmente à superfície da geometria a obter. Em outros equipamentos utilizados para estampagem incremental, nomeadamente as máquinas-ferramenta adaptadas, a conformação é sempre realizada com punções na posição vertical, o que reduz a eficácia de conformação, sobretudo em geometrias complexas e com paredes muito inclinadas, desperdiçando a força disponível em fenómenos de geração de atrito na interface material/ferramenta. Este invento pretende realizar a conformação, sempre que for possível, com o punção posicionado perpendicularmente à superfície da chapa.Another advantage associated with the invention is the increased forming efficiency. This parameter is accounted for by the ratio available between the tool force and the force that deforms the material. This conformation is realized by the equipment and is effectively used for coefficient is maximum when the by a punch positioned perpendicular to the surface of the geometry to be obtained. In other equipment used for incremental stamping, such as adapted machine tools, forming is always performed with vertical punches, which reduces the forming efficiency, especially in complex geometries with very inclined walls, wasting the available force in phenomena. of friction generation at the material / tool interface. This invention is intended to achieve forming where possible with the punch positioned perpendicular to the surface of the plate.

Antecedentes da invençãoBackground of the invention

Os equipamentos actualmente utilizados para realizar estampagem incremental de chapa são divididos em três categorias principais.The equipment currently used to perform incremental sheet metal stamping is divided into three main categories.

A primeira categoria, e mais utilizada, é a das máquinas-ferramenta adaptadas, normalmente fresadoras, em que a fresa de corte é substituída pelo punção de conformação.The first and most widely used category is adapted machine tools, usually milling machines, where the cutter is replaced by the forming punch.

As limitações desta solução estão relacionadas com forças admissíveis, muito reduzidas, devido ao equipamento em causa ser projectado para o corte por arranque de apara, com esforços muito inferiores aos necessários para a conformação plástica.The limitations of this solution are related to the very small allowable forces due to the fact that the equipment in question is designed for chip cutting, with much lower efforts than those required for plastic forming.

Outro tipo de equipamento comummente utilizado para realizar estampagem incremental de chapa, é o robot manipulador com cinemática-série, como ensina Meier H. et al. em Increasing the part accuracy in dieless robot-based incremental sheet metal forming, CIRP Annals Manufacturing Technology 58 (2009) 233-238 0007-8506 2009.Another type of equipment commonly used for incremental sheet metal stamping is the series kinematic robot manipulator, as taught by Meier H. et al. in Increasing the Part Accuracy in Dieless Robot-Based Incremental Sheet Metal Forming, CIRP Annals Manufacturing Technology 58 (2009) 233-238 0007-8506 2009.

Este equipamento permite acrescentar mobilidade e flexibilidade ao processo. No entanto, a baixa rigidez do robot manipulador causa elevados desvios no posicionamento do punção, agravando os erros na geometria final das peças obtidas, o que constitui uma limitação na obtenção de peças funcionais.This equipment allows to add mobility and flexibility to the process. However, the low rigidity of the manipulator robot causes large deviations in the positioning of the punch, aggravating the errors in the final geometry of the obtained parts, which constitutes a limitation in obtaining functional parts.

Recentemente, têm vindo a ser comercializados equipamentos dedicados à estampagem incremental, com translação nos três eixos principais, e com a mesa de conformação animada de movimento de translação vertical. A empresa Amino Corporation® colocou no mercado um equipamento apenas com o propósito de realizar conformação incremental. A maior limitação destes equipamentos é a área de conformação reduzida, assim como a posição do punção sempre vertical, dificultando a conformação de geometrias mais complexas e paredes com inclinação acentuada.Recently, equipment dedicated to incremental stamping, with translation in the three main axes, and with the animated table of vertical translation movement has been commercialized. Amino Corporation® has marketed equipment only for the purpose of incremental forming. The major limitation of this equipment is the reduced forming area, as well as the ever vertical punch position, making it difficult to shape more complex geometries and steeply sloping walls.

Assim, na estampagem incremental do prior art a ferramenta de conformação é animada de movimento de translação para descrever as trajectórias de conformação necessárias, para obter a geometria final da peça, em sucessivos incrementos verticais. Porém, a invenção aqui apresentada, ao garantir seis graus de liberdade para o movimento do punção, permite um posicionamento mais conveniente relativamente à chapa, aliando elevada rigidez, repetibilidade e precisão dimensional dos componentes conformados.Thus, in prior art incremental stamping, the forming tool is animated by translational motion to describe the forming paths required to obtain the final part geometry in successive vertical increments. However, the invention presented here, by guaranteeing six degrees of freedom for the movement of the punch, allows a more convenient positioning with respect to the plate, combining high rigidity, repeatability and dimensional accuracy of the shaped components.

Assim, a presente invenção também pode realizar conformação na posição horizontal (da ferramenta), o que traz vantagens na remoção de fluído lubrificante da zona de conformação. Além disso, a configuração cinemática em paralelo da plataforma Stewart, que anima o movimento do punção, permite atingir margens de erro muito reduzidas. 0 controlo integrado em malha fechada (retroacção) dos actuadores lineares paralelos permite a correcção do posicionamento do punção durante a conformação. 0 sistema de controlo da presente invenção tem ainda a vantagem do erro de posicionamento final ser o resultado da média dos erros gerados em cada articulação mecânica, ao contrário de sistemas cinemáticos em série em que os erros de posicionamento são cumulativos.Thus, the present invention can also perform forming in the horizontal (tool) position, which has advantages in removing lubricating fluid from the forming zone. In addition, the parallel kinematic configuration of the Stewart platform, which animates the punch movement, allows for very small error margins. Integrated closed loop (feedback) control of the parallel linear actuators allows the positioning of the punch to be corrected during forming. The control system of the present invention further has the advantage that the final positioning error is the result of the average errors generated at each mechanical joint, as opposed to series kinematic systems where positioning errors are cumulative.

Breve descrição das figurasBrief Description of the Figures

Para uma mais fácil compreensão da invenção juntam-se em anexo as figuras, as quais, representam realizações preferenciais do invento que, contudo, não pretendem, limitar o objecto da presente invenção.For an easier understanding of the invention, attached are figures which represent preferred embodiments of the invention which, however, are not intended to limit the scope of the present invention.

Na figura 1 faz-se a representação esquemática da máquina para operações de estampagem incremental, com a indicação clara dos componentes constituintes. Podem observar-se os diversos módulos que compõem o invento: o módulo da plataforma (1) constituído pelo sistema cinemático da máquina (plataforma Stewart); o módulo da árvore (2) que aloja a ferramenta de conformação e permite o movimento relativo de rotação passiva entre a chapa e o punção; o módulo de encastramento (4) da chapa a conformar, composto de duas molduras que apertam entre si a peça e o módulo de estrutura (3) da máquina. A actuação da base móvel ligada ao módulo da árvore (2) resulta do controlo do curso das seis juntas paralelas (20) entre as bases. Cada junta (20) é formada por uma articulação passiva com dois graus de liberdade, um actuador linear (19), e uma segunda articulação passiva, com três graus de liberdade, podendo o grau de liberdade suplementar ser conseguido por meio da rotação livre em torno do seu eixo da haste do actuador inserida no êmbolo.Figure 1 shows the schematic representation of the machine for incremental stamping operations, clearly indicating the constituent components. The various modules that make up the invention can be observed: the platform module (1) consisting of the machine kinematic system (Stewart platform); the spindle module (2) which houses the forming tool and allows relative passive rotation movement between the plate and the punch; the recess module (4) of the sheet to be formed, composed of two frames that clamp the part and the frame module (3) of the machine. The actuation of the movable base connected to the spindle module (2) results from controlling the travel of the six parallel joints (20) between the bases. Each joint (20) is formed by a two-degree passive joint, a linear actuator (19), and a second three-degree passive joint, and the additional degree of freedom can be achieved by free rotation in around its axis of the actuator rod inserted into the piston.

Na figura 2 faz-se a representação em corte da árvore da máquina, sistema que aloja o punção de conformação, e permite o movimento relativo de rotação passiva entre ferramenta de conformação e a chapa. Este sistema é formado de base por um conjunto de rolamentos que permitem ao punção suportar as cargas envolvidas no processo de estampagem incremental de chapa, sem que no entanto a ferramenta deflicta demasiado, se deforme, ou sofra ruptura por encurvadura. São eles: um rolamento axial de rolos de agulhas (13) para suportar esforços de compressão uniaxial; um rolamento combinado de agulhas com esferas de contacto angular (12), para suportar esforços de flexão provocados por forças tangenciais a actuar na ponta da ferramenta de conformação; e também um rolamento de esferas de contacto angular (14), para proporcionar guiamento e minimizar os deslocamentos na extremidade da árvore. Todo este conjunto está montado sobre um veio (6), e por sua vez alojado numa caixa exterior (5) . No interior do veio (6) está inserido um cone porta-ferramentas (8) que aloja o punção de conformação (9) . 0 porta-ferramentas (8) está restrito à árvore através de uma barra de tracção (7), que atravessa todo o veio (6) pelo seu interior. As peças com referências (10) e (11) são tampas que fecham o conjunto para evitar contaminações por impurezas. Neste módulo, o invento contempla ainda um sistema de células de carga (15)para medição de forças e para efeitos de controlo do processo assim como de autoproteção contra sobrecargas.Figure 2 shows a sectional representation of the machine spindle, a system that houses the forming punch, and allows the relative passive rotation movement between the forming tool and the plate. This system is made up of a set of bearings that allow the punch to withstand the loads involved in the incremental sheet metal stamping process, without however deflecting, deforming or buckling rupture. They are: a needle roller thrust bearing (13) to withstand uniaxial compression forces; a combined angular contact ball needle bearing (12) to withstand bending forces caused by tangential forces acting on the forming tool tip; and also an angular contact ball bearing (14) to provide guidance and minimize displacements at the spindle end. This whole assembly is mounted on a shaft (6), and in turn housed in an outer housing (5). Inside the shaft (6) is inserted a tool holder cone (8) housing the forming punch (9). The tool holder (8) is restricted to the spindle by a drawbar (7), which runs through the entire shaft (6) inside. Reference parts 10 and 11 are closures that close the assembly to prevent contamination by impurities. In this module, the invention further contemplates a load cell system (15) for force measurement and for process control as well as self-overload protection purposes.

Na figura 3 faz-se a representação em pormenor do módulo de encastramento. Este sistema proporciona o encastramento modular da chapa para realizar estampagem incremental, e ainda, a remoção desta, quando ainda está encastrada, para tratamentos de acabamento sem alterar as condições de fronteira. É composto por duas molduras, (16) que apertam uma contra a outra para encastrar a chapa, com força de aperto controlada nos parafusos por chave dinamómetrica. Adicionalmente, foram incluídas estruturas de reforço (17), para adaptar a área de conformação a chapas ou placas de diferentes dimensões. Todo este conjunto formado pelas peças (16) e (17) pode ser regulável em altura para adicionar maior flexibilidade ao processo através de suportes laterais (18) que se aparafusam às vigas da estrutura.Figure 3 shows a detailed representation of the recess module. This system provides modular embossing of the plate for incremental stamping, and removal of the embossing for finishing treatments without changing boundary conditions. It consists of two frames (16) which clamp together to recess the plate, with tightening force controlled on the screws by a torque wrench. Additionally, reinforcing structures (17) have been included to adapt the forming area to sheets or plates of different sizes. This entire assembly formed by parts (16) and (17) can be height adjustable to add greater flexibility to the process through side supports (18) that bolt to the frame beams.

Descrição detalhada da invençãoDetailed Description of the Invention

Nos pontos que se seguem, descreve-se a presente invenção de forma pormenorizada, sem carácter limitativo, e a título exemplificativo, por meio de uma forma de realização preferencial.In the following points, the present invention is described in detail, without limitation, and by way of example by way of a preferred embodiment.

A presente invenção é composta de quatro módulos principais: o primeiro é o grupo cinemático que anima a ferramenta de conformação de movimento em seis eixos; o segundo é o módulo da árvore (2) que aloja o punção e permite a interacção pretendida entre a ferramenta de conformação e o material; o terceiro é o sistema de encastramento da chapa, amovível; o quarto é a estrutura de suporte que aloja ambos os módulos e garante o seu correcto posicionamento relativo.The present invention is composed of four main modules: the first is the kinematic group that animates the six-axis motion forming tool; the second is the spindle module (2) which houses the punch and allows the desired interaction between the forming tool and the material; the third is the removable plate recess system; The fourth is the support structure that houses both modules and ensures their correct relative positioning.

primeiro módulo da plataforma (1) é composto por uma plataforma Stewart, com configuração 6-6 (seis graus de liberdade) nesta realização preferencial, que consiste numa base fixa, ligada à estrutura da máquina, e uma base móvel, ligada ao módulo da árvore (2) . A actuação da base móvel resulta do controlo do curso das seis juntas paralelas (20) entre as bases. Cada junta (20) é formada por uma articulação passiva com dois graus de liberdade, um actuador linear (19), e uma segunda articulação passiva, com três graus de liberdade, podendo o grau de liberdade suplementar ser conseguido por meio da rotação livre em torno do seu eixo da haste do actuador inserida no êmbolo. Desta forma o invento garante o posicionamento mais conveniente relativamente à chapa durante a conformação.The first platform module (1) is comprised of a 6-6 configuration (six degrees of freedom) Stewart platform in this preferred embodiment consisting of a fixed base attached to the machine frame and a movable base attached to the tree (2). The actuation of the movable base results from controlling the travel of the six parallel joints 20 between the bases. Each joint (20) is formed by a two-degree passive joint, a linear actuator (19), and a second three-degree passive joint, and the additional degree of freedom can be achieved by free rotation in around its axis of the actuator rod inserted into the piston. In this way the invention ensures the most convenient positioning relative to the plate during forming.

A configuração cinemática em paralelo do módulo da plataforma (1) (plataforma Stewart), permite alcançar margens de erro muito reduzidas, e em conjunto com o controlo integrado dos actuadores lineares (19), permite a correcção de trajectórias de conformação em malha fechada (retroacção).The parallel kinematic configuration of the platform module (1) (Stewart platform) allows very small margins of error to be achieved and, together with the integrated control of linear actuators (19), allows the correction of closed loop forming paths ( feedback).

módulo da árvore (2) é um sistema de alojamento do punção de conformação que permite deslizar passivamente sobre a chapa com atrito minimizado. Adicionalmente, sempre que é sujeito a forças tangenciais no plano da chapa, o punção roda passivamente sobre o seu eixo de simetria, contribuindo assim para minimizar o atrito gerado no processo.Spindle module (2) is a conformation punch housing system that allows passive sliding over the minimized friction plate. Additionally, whenever it is subjected to tangential forces in the plate plane, the punch rotates passively about its axis of symmetry, thus helping to minimize the friction generated in the process.

módulo da árvore (2) permite o alojamento de punções de conformação com diâmetro desde 2 até 30 milímetros, com um sistema universal de aperto por parafuso lateral, nesta realização preferencial. No entanto, o alojamento do punção também pode ser feito por uma pinça metálica de aperto, ambas as configurações normalizadas para um cone portaferramentas ISO 40. O sistema de lubrificação da chapa a conformar pode, opcionalmente, ser alojado na árvore, seguindo continuamente o percurso do punção ao mesmo tempo que jorra por gravidade o fluído lubrificante na zona de conformação, imediatamente à frente da ferramenta. Opcionalmente, pode ser espalhada massa lubrificante pela superfície a conformar, antes do inicio do processo de conformação.The spindle module (2) allows the accommodation of conformation punches with a diameter from 2 to 30 mm with a universal side screw clamping system in this preferred embodiment. However, the punch housing can also be made by a metal clamping forceps, both standard configurations for an ISO 40 tool holder cone. The forming plate lubrication system can optionally be housed in the tree, continuously following the path. while gravity gushes the lubricating fluid into the forming zone immediately in front of the tool. Optionally, grease may be spread over the forming surface prior to the beginning of the forming process.

módulo da árvore (2) é ligado ao módulo da plataforma (1) unicamente por meio do sistema de células de carga (triaxiais nesta realização preferencial), que permitem instrumentar as forças e momentos envolvidos na conformação para fins de controlo do processo.The spindle module (2) is connected to the platform module (1) solely by means of the load cell system (triaxial in this preferred embodiment), which allows to instrument the forces and moments involved in forming for process control purposes.

módulo de encastramento constitui a mesa de conformação, sendo composto por dois conjuntos de molduras (16) que encastram a chapa a conformar. Pode ainda ser encastrada conjuntamente com a chapa a conformar uma chapa de reforço, denominada mecanismo chapa de suporte (do inglês backingplate) . 0 de regulação da mesa é constituído por quatro parafusos com respectiva contra-porca.Recessed module forms the forming table, and is composed of two sets of frames (16) which embed the forming plate. It can also be recessed together with the plate forming a reinforcement plate, called backingplate mechanism. The adjustment table consists of four screws with their lock nut.

aperto dos parafusos permite a subida da mesa de sistema permite o encastramento de chapas com diferentes espessuras e dimensões, através do mecanismo de regulação das molduras (16). A chapa encastrada nas molduras é fixa à máquina através de uma estrutura reticulada.Tightening of the screws allows the system table to be raised and the plates of different thicknesses and dimensions can be fitted through the frame adjustment mechanism (16). The recessed sheet in the frames is fixed to the machine by a lattice structure.

encastramento da chapa é feito por meio de ligações aparafusadas ou equivalentes, segundo se observa na Figura 3, em que a chapa a conformar e a chapa de suporte são apertadas entre duas molduras (16) . A força de aperto é controlada por meio de uma chave dinamómetrica, e pode ser alterada conforme a peça e o material a conformar.Recessing of the plate is by means of bolted or equivalent connections, as shown in Figure 3, wherein the forming plate and the support plate are clamped between two frames (16). The clamping force is controlled by means of a torque wrench and can be changed depending on the workpiece and the material to be formed.

sistema de fixação da chapa permite ainda que esta seja desacoplada da estrutura da máquina sem que se altere o seu encastramento às molduras, através do desaperto dasThe plate clamping system also allows the plate to be detached from the machine frame without changing its recess to the frames by loosening the

cantoneiras, gussets, permitindo assim, as thus allowing the mesmas condições same conditions de in fronteira border que what se verificam durante a occur during the conformação. conformation. 0 módulo 0 module da gives estrutura da máquina machine structure (3) é constituído (3) consists of por per

quatro montantes ligados entre si por vigas horizontais de aço perfilado. Desta forma, a configuração da invenção é feita com um andar superior, que aloja o conjunto do módulo da plataforma (1) e do módulo da árvore (2), um andar intermédio, que aloja o módulo da mesa de conformação, que actua como mesa de conformação, e que está solidária à estrutura por meio de suportes laterais (18) reguláveis em altura, e de suportes na base de cada montante para garantir estabilidade (andar inferior).four mounts joined together by horizontal beams of profiled steel. Thus, the configuration of the invention is made with an upper floor housing the platform module assembly (1) and the spindle module (2), an intermediate stage housing the forming table module which acts as forming table, and which is attached to the structure by means of height-adjustable side supports (18), and supports at the base of each mullion to ensure stability (lower floor).

A invenção aqui descrita realiza preferencialmente a conformação com a ferramenta na direcção vertical, e no sentido descendente, permitindo que o peso próprio dos componentes móveis actue como uma vantagem, quer na deformação do material, quer no equilíbrio estrutural estático do conjunto.The invention described herein preferably performs forming with the tool in the vertical and downward direction, allowing the eigen weight of the moving components to act as an advantage both in material deformation and in the static structural balance of the assembly.

No entanto, a presente invenção também pode realizar conformação na posição horizontal, que traz vantagens na remoção de fluido lubrificante da zona de conformação.However, the present invention can also perform horizontal forming, which has advantages in removing lubricating fluid from the forming zone.

As reivindicações seguintes definem o âmbito da invenção, na sua forma de realização preferencial e também, outras variantes da presente invenção.The following claims define the scope of the invention in its preferred embodiment and also other embodiments of the present invention.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 - Máquina para estampagem incremental de chapa,1 - Incremental Sheet Stamping Machine,

caracterizada characterized por compreender for understanding os seguintes the following módulos: Modules: módulo module da gives plataforma platform (D (D constituído constituted por um sistema by a system cinemático kinematic com seis graus with six degrees de in liberdade; freedom; módulo module da gives árvore (2 tree (2 ) ) que aloja a which houses the ferramenta de tool of

conformação e o punção que está alojado no portaferramentas (8) ligado ao módulo da plataforma (1) unicamente por meio do sistema de células de carga;conformation and the punch that is housed in the tool holder (8) connected to the platform module (1) solely by means of the load cell system;

- módulo de estrutura (3) da máquina;- machine module (3);

módulo de encastramento (4) da chapa a conformar, compreendendo dois conjuntos de molduras (16) que apertam entre si a peça a conformar.embossing module (4) of the sheet to be formed, comprising two sets of frames (16) which clamp together the piece to be formed.

2 - Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por o módulo da plataforma (1) consistir numa base fixa ligada à estrutura da máquina, e uma base móvel ligada ao módulo da árvore (2) e que apresenta seis juntas paralelas (20).Incremental plate forming machine according to the preceding claim, characterized in that the platform module (1) consists of a fixed base attached to the machine frame, and a movable base attached to the spindle module (2) and has six parallel joints (20).

3 - Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por cada junta paralela (20) ser formada por uma articulação passiva com dois graus de liberdade, um actuador linear (19), e uma segunda articulação passiva, com três graus de liberdade.Incremental plate forming machine according to the preceding claims, characterized in that each parallel joint (20) is formed by a passive joint with two degrees of freedom, a linear actuator (19), and a second passive joint, with three degrees of freedom.

4 - Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o módulo da árvore (2) apresentar um punção que roda passivamente sobre o seu eixo de simetria sempre que é sujeito a forças tangenciais no plano da chapa.Incremental plate forming machine according to the preceding claims, characterized in that the spindle module (2) has a punch that rotates passively about its axis of symmetry whenever it is subjected to tangential forces in the plate plane.

5 - Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o módulo da estrutura da máquina (3) ser constituído por quatro montantes ligados entre si por vigas horizontais de aço perfilado.Incremental sheet metal forming machine according to the preceding claims, characterized in that the machine frame module (3) consists of four struts connected to each other by horizontal beams of profiled steel.

6 - Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por o módulo da árvore (2) apresentar um conjunto de rolamentos com um rolamento axial de rolos de agulhas (13), um rolamento combinado de agulhas com esferas de contacto angular (12) e também um rolamento de esferas de contacto angular (14), sendo que todo este conjunto está montado sobre um veio (6), e por sua vez alojado numa caixa exterior (5) e em que, no interior do veio (6) está inserido um cone porta-ferramentas (8) que aloja o punção de conformação (9).Incremental sheet metal stamping machine according to any of the preceding claims, characterized in that the spindle module (2) has a bearing assembly with a needle roller thrust bearing (13), a combined contact ball needle bearing. angle (12) and also an angular contact ball bearing (14), the whole of which is mounted on a shaft (6), and in turn housed in an outer housing (5) and wherein within the shaft (6) A tool holder cone (8) is inserted that houses the forming punch (9).

7 - Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por o porta-ferramentas (8) estar restrito à árvore através de uma barra de tracção (7), que atravessa todo o veio (6) pelo seu interior, com tampas (10) e (11) que fecham o conjunto.Incremental sheet metal forming machine according to the preceding claims, characterized in that the tool holder (8) is restricted to the spindle by means of a drawbar (7) which runs through the entire shaft (6) therein; with lids (10) and (11) that close the assembly.

8 - Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada pelo módulo de plataforma (1) ser constituído por uma plataforma Stewart, accionada por actuadores pneumáticos, eléctricos ou hidráulicos com servo-controlo integrado em malha fechada, com base no posicionamento e na força.Incremental plate forming machine according to the preceding claims, characterized in that the platform module (1) consists of a Stewart platform driven by pneumatic, electric or hydraulic actuators with integrated closed loop servo control based on the positioning and strength.

9 - Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por apresentar um movimento de deslizamento e rotação passiva do punção de conformação (9) sobre a chapa.Incremental plate forming machine according to the preceding claims, characterized in that it has a sliding movement and passive rotation of the forming punch (9) on the plate.

10 - Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por apresentar regulação em altura da mesa de conformação, por meio de parafusos.Incremental plate forming machine according to the preceding claims, characterized in that it has height adjustment of the forming table by means of screws.

11 - Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por realizar a medição de forças geradas durante o processo de estampagem incremental por meio de um sistema de células de carga (15) triaxiais dispostas com um desfasamento angular de 120 graus entre o módulo da plataforma (1) e o módulo da árvore (2).Incremental plate forming machine according to the preceding claims, characterized in that it performs the measurement of forces generated during the incremental printing process by means of a triaxial load cell system (15) arranged with an angular offset of 120 degrees. between the platform module (1) and the tree module (2).

12 - Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por incorporar um sistema de lubrificação por recirculação de óleo e pulverização de lubrificante sobre a chapa.Incremental plate forming machine according to the preceding claims, characterized in that it incorporates an oil recirculation lubrication system and lubricant spraying on the plate.

13 - Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por apresentar o alojamento de punções de conformação com diâmetro desde 2 até 30 milímetros, com um sistema universal de aperto por parafuso lateral.Incremental sheet metal stamping machine according to any of the preceding claims, characterized in that it has the housing of punching punches with a diameter from 2 to 30 mm, with a universal lateral screw clamping system.

14- Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por contemplar um sistema de células de carga (15).Incremental plate forming machine according to the preceding claims, characterized in that it comprises a load cell system (15).

15- Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por o módulo de estrutura da máquina, ser compreendido por quatro módulos de estrutura (3) ligados entre si por vigas horizontais de aço perfilado formando um andar superior que aloja o conjunto do módulo da plataforma (1) e do módulo da árvore (2), um andar intermédio que aloja o módulo de mesa de conformação (4) e que está solidário à estrutura por meio de suportes laterais (18) reguláveis em altura, e por um andar inferior que aloja suportes na base de cada montante.Incremental sheet metal forming machine according to any of the preceding claims, characterized in that the machine frame module is comprised of four frame modules (3) connected to each other by horizontal beams of profiled steel forming an upper floor housing the platform module (1) and spindle module (2) assembly, an intermediate stage housing the forming table module (4) and which is attached to the structure by means of height-adjustable side supports (18), and a lower floor housing supports at the base of each mullion.

16- Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por o aperto da chapa a conformar ser efectuado por duas molduras (16) que apertam uma contra a outra para encastrar a chapa, com uma força de aperto que é controlada nos parafusos por uma chave dinamómetrica, sendo incluídas estruturas deIncremental plate forming machine according to the preceding claims, characterized in that the clamping of the sheet to be formed is carried out by two frames (16) which clamp together to embed the sheet with a clamping force which is controlled. bolts by means of a torque wrench.

reforço reinforcement (17) , (17), sendo being que what este This one conjunto set formado pelas peças formed by the pieces (16) e (16) and (17) (17) pode can ser to be regulável em adjustable in altura através height through de in suportes brackets laterais sideways (18) (18) que what se aparafusam às vigas bolt to the rafters da gives

estrutura (4) da máquina.structure (4) of the machine.

17- Máquina para estampagem incremental de chapa de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por cada junta (20) no módulo da plataforma (1) ser compreendida por uma articulação passiva com dois graus de liberdade, um actuador linear (19), e uma segunda articulação passiva, com três graus de liberdade, sendo o grau de liberdade suplementar obtido por meio da rotação livre em torno do seu eixo da haste do actuador inserida no êmbolo.Incremental plate forming machine according to the preceding claims, characterized in that each joint (20) in the platform module (1) is comprised of a two-degree passive joint, a linear actuator (19), and a second passive joint, with three degrees of freedom, the additional degree of freedom being obtained by free rotation about its axis of the actuator rod inserted into the piston.