PT2005110E - Dispositivo para reposição por batente de uma ferramenta de uma máquina de acabamento - Google Patents

Description

ΡΕ2005110 1 DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO PARA REPOSIÇÃO POR BATENTE DE UMA FERRAMENTA DE UMA MÁQUINA DE ACABAMENTO" O presente invento é relativo a um dispositivo para a reposição de posição de uma ferramenta transportada por uma máquina de acabamento frente a uma peça a acabar por meio desta ferramenta, este dispositivo permitindo em particular realizar, com a ajuda de um sensor ou elemento análogo disposto segundo um dos eixos de trabalho do suporte de ferramenta, uma medida segundo os três eixos do espaço, tendo em vista ajustar em permanência o posicionamento relativo da ferramenta e da peça (ver, por exemplo, o documento EP-0638 781-A).

Sabe-se que, de maneira mais geral, as oficinas de produção ou centros de acabamento onde se efectuam a grande velocidade e com uma precisão elevada acabamentos repetitivos de peças em série por meio de máquinas-ferramentas, de preferência com comando numérico, o ambiente não é climatizado de maneira que podem ser constatadas variações de temperatura não negligenciáveis, esta temperatura podendo oscilar entre 15 e 35° usualmente segundo a hora do dia e o período do ano, com gradientes de temperatura mais ou menos importantes. 2 ΡΕ2005110

Resultam tensões nas diversas partes da máquina assim como nas peças a acabar, e variações de cotas de acabamento a respeitar para cada peça, sendo estas variações prejudiciais a uma produção fiável, que respeite tolerâncias apertadas nas peças fabricadas.

Para ter em conta estas tensões nos órgãos da máquina e nas peças, é portanto necessário repor, com uma frequência maior ou menor, as origens das partes móveis desta máquina, nomeadamente as que transportam a ferramenta de acabamento, quer dizer, as referências de medida de cotas desta ferramenta segundo os três eixos do espaço dos seus deslocamentos comandados quando da operação realizada na pela a acabar, com uma precisão que fica sempre imperativamente fixada aquém de limites impostos.

Sabe-se também que estas máquinas-ferramentas, que compreendem de maneira esquematicamente resumida, um suporte de ferramenta munido com uma ou várias brocas de acabamento que podem ser substituídas uma à outra no suporte de ferramenta segundo a natureza do acabamento a efectuar na peça, esta ferramenta sendo deslocável segundo um primeiro eixo dito eixo Z frente à peça a acabar imobilizada num porta-peça fornecendo uma cota de referência absoluta em relação à broca de acabamento do suporte de ferramenta.

Este é além disso apto a ser deslocado segundo as direcções dos eixos X e Y, respectivamente perpendiculares 3 ΡΕ2005110 entre si e à direcção do eixo Z, sendo estes movimentos de translação no caso presente combinados com movimentos de rotação em torno destes eixos, a amplitude destas translações segundo cada eixo do suporte de ferramenta em relação ao porta-peça sendo determinada separadamente e em ciclo aberto em função do acabamento a realizar.

Ou, se os meios de suporte e de deslocamento do suporte de ferramenta segundo o eixo Z são simples e fáceis de realizar devido a uma massa relativamente limitada destes meios, passa-se de outro modo no que diz respeito aos equipamentos móveis segundo os eixos X e Y, o equipamento de comando do deslocamento segundo o eixo X transportando geralmente o equipamento de comando do suporte de ferramenta segundo o eixo Y, que suporta ele mesmo o suporte de ferramenta móvel segundo o eixo Z, estes dois equipamentos apresentando massas importantes, largamente superiores à do suporte de ferramenta propriamente dito. A reposição periódica da máquina de acabamento e em particular dos seus equipamentos segundo os três eixos anteriormente referidos, é necessária para determinar por uma medida directa a cota absoluta da ferramenta em relação a uma referência dada a fim de ter em conta variações climáticas que podem modificar o posicionamento relativo destes equipamentos no decurso do funcionamento da máquina, esta referência estando ligada ao porta-peça. Esta reposição é portanto difícil e constitui uma operação 4 ΡΕ2005110 complexa.

Uma solução conhecida consiste em utilizar em permanência ou a intervalos de tempo pré-determinados, um sensor que segue o contorno da peça a acabar e mede a decalagem eventual do ponto de contacto em relação a uma referência registada, de maneira a permitir agir sobre as partes móveis da máquina para respeitar as cotas de acabamento com a precisão imposta pelas tolerâncias a respeitar.

Um tal sensor é no entanto frágil, complexo de utilização e custoso de manutenção. Ele é, por outro lado, sensível às limalhas de acabamento e ao líquido de arrefecimento projectado sobre a peça no decurso deste último, que correndo o risco de ser deteriorado rapidamente. 0 presente invento diz respeito a uma máquina de acabamento compreendendo um sensor e um batente de reposição dos equipamentos móveis da máquina de acabamento, nomeadamente de comando numérico, que simplifica de maneira essencial a metodologia usada para efectuar esta reposição, graças à utilização de um sensor que se possa substituir quando da medida à ferramenta de acabamento, o sensor cooperando com um batente especial montado no porta-peça e fornecendo as cotas absolutas de posicionamento segundo os três eixos do espaço, permitindo deduzir as variações relativas de posicionamento da ferramenta em relação às 5 ΡΕ2005110 referências impostas pela operação de acabamento a efectuar.

Para este efeito, a máquina de acabamento considerada, para a reposição por batente das origens absolutas da máquina de acabamento, nomeadamente de comando numérico, munida de um suporte de ferramenta próprio para se deslocar segundo as direcções perpendiculares dos três eixos X, Y e Z do espaço frente a uma peça a acabar montada num porta-peça fixo em relação à ferramenta móvel, caracteriza-se pelo facto de que ele comportar um sensor apto a se substituir a ferramenta de acabamento da máquina para um deslocamento segundo o eixo Z do suporte de ferramenta, este sensor estando adaptado para entrar em contacto com um esforço limitado contra um batente fixado no porta-peça e comportando uma face plana que se estende perpendicularmente à direcção do eixo Z e duas outras faces cujos planos são inclinados em relação a este eixo, as normais a estes planos inclinados delimitando respectivamente com a direcção do eixo Z duas superfícies planas perpendiculares uma à outra para materializar as direcções dos eixos X e Y, o ângulo dos planos de faces inclinadas do batente, materializando as direcções dos eixos X e Y com o plano da face plana perpendicular ao eixo, é igual a 30° e o sensor é constituído por um corpo de revolução próprio para ser fixado no suporte de ferramenta da máquina segundo a direcção do eixo z e apresenta uma extremidade esférica, realizando um contacto pontual com cada um dos planos do batente. 6 ΡΕ2005110

Numa variante de realização, o batente apresenta a forma de uma pirâmide truncada, com uma face plana e duas das suas faces laterais consecutivas inclinadas.

Numa outra variante, o batente pode comportar três elementos distintos dos quais cada um apresenta uma das faces própria para cooperar com o sensor para materializar as direcções dos eixos X, Y e Z.

Graças a estas disposições, o deslocamento do sensor com o suporte de ferramenta segundo o eixo z fornece, em função da face do batente conhecida contra a qual a parte esférica deste sensor vem a entrar em contacto, uma informação sobre o posicionamento relativo da peça em relação à ferramenta, permitindo a reposição das cotas absolutas de acabamento, realizando uma correcção das derivas térmicas que intervêm em funcionamento.

Cada contacto do sensor com uma das faces do batente torna a fechar momentaneamente o ciclo de medida permitindo determinar imediatamente os erros de posicionamento, que são directamente medidos e corrigidos numericamente pelo comando da máquina que repõe assim a ferramenta em relação à peça.

Outras caracteristicas de um dispositivo de reposição por batente de uma ferramenta de máquina de acabamento conforme o invento, aparecerão agora através da descrição que se segue de um exemplo de realização dado a 7 ΡΕ2005110 título indicativo e não limitativo, fazendo referência aos desenhos anexos, nos quais: - A Figura 1 é um esquema de principio, ilustrando os elementos fixos e móveis de uma máquina de acabamento de comando numérico comportando um dispositivo conforme o invento. - A Figura 2 é uma vista em perspectiva do sensor aprontado com o dispositivo da Figura 1. - A Figura 3 é uma vista igualmente em perspectiva do batente adaptado para cooperar com o sensor da Figura 2, segundo um primeiro modo de realização. - A Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma variante de realização do batente segundo a Figura 3.

Na Figura 1, a referência 1 designa no seu conjunto uma máquina de acabamento, de preferência de comando numérico, cujos elementos essenciais são muito esquematicamente sugeridos no desenho, estes elementos sendo eles mesmos bem conhecidos da técnica e não exigindo que sejam aqui descritos mais em detalhe.

Esta máquina comporta uma armação fixa 2 sobre a qual está disposto um conjunto 3 que suporta um suporte de ferramenta 4 constituído por um mandril de fixação 5 para uma ferramenta de acabamento, do género de uma broca 6 de perfuração ou de fresagem nomeadamente 0 mandril de fixação 5 pode rodar sobre ele mesmo ΡΕ2005110 de maneira a permitir a montagem, ao lado da broca 6, de um sensor 7 susceptivel de se substituir momentaneamente em posição à broca, por meio de um mecanismo clássico de tambor ou análogo. 0 conjunto 3 comporta um mecanismo 8 cujo detalhe de realização já não importa ao invento, salvo ser preciso que este mecanismo esteja arranjado de maneira a permitir imprimir nomeadamente à broca 6 e no caso vertente ao sensor 7, um movimento de deslocamento segundo a direcção do primeiro eixo, esquematizado em z no desenho.

Este conjunto comporta igualmente outros mecanismos, respectivamente 9 e 10, adequados para permitir ao suporte de ferramenta 4 deslocamentos independentes do precedente, efectuando-se segundo dois eixos, respectivamente X e Y, que são perpendiculares entre si e ao eixo z, estes dois eixos estando esquematicamente figurados no desenho com o eixo X de facto rodado de 90° para aparecer no plano da figura e facilitar a compreensão de montagem. A armação 2 comporta, por outro lado, um suporte 11 para um porta-peça 12 no qual a peça a acabar 13 é convenientemente imobilizada em relação à broca 6, a qual está, por exemplo, prevista para realizar nesta peça uma perfuração cega 14, consecutivamente ao deslocamento desta broca segundo a direcção Z, uma vez convenientemente posicionada diante da peça por deslocamento do suporte de 9 ΡΕ2005110 ferramenta 4 montado no conjunto 3 segundo as direcções dos outros eixos X e Y.

Em consequência das variações climáticas no ambiente da máquina 1 e pelas razões já expostas, é necessário proceder a intervalos de tempo apropriados a uma reposição por batente das origens desta máquina, quer dizer em particular da cota absoluta que definia a posição relativa da broca 6 frente à peça 13, a fim de que as cotas de acabamento desta última respeitem as tolerâncias impostas, não obstante as variações que resultam dos desvios de temperatura ambiente no decurso de funcionamento.

Com este objectivo e conforme o invento, dispõe-se no porta-peça 12, frente ao sensor 7, um batente 15, a estrutura destes dois elemento sendo especialmente ilustrada nas Figuras 2 a 4.

Na Figura 2, vê-se nomeadamente que o sensor 7 comporta um dedo axial 16 munido numa extremidade de um conjunto 17 que permite a sua montagem e a sua imobilização sobre o suporte de ferramenta 4, este conjunto comportando meios de fixação cujo detalhe não tem incidência nas caracteristicas do dispositivo do invento.

Ao contrário do conjunto 17, o dedo 16 comporta uma extremidade esférica 18 destinada a entrar em contacto com o batente 15 do qual as Figuras 3 e 4 ilustram duas 10 ΡΕ2005110 variantes de realização.

Na figura 3, o batente 15 é formado por um bloco metálico 19 munido de perfurações 20 que permitem a sua fixação no porta-peça 12 tal como representado na Figura 1. O bloco 19 comporta três faces, respectivamente 21, 22 e 23, com as quais a extremidade esférica do sensor 7 é susceptivel de vir a entrar em contacto consecutivamente a um deslocamento apropriado do suporte de ferramenta 4. A face 21 estende-se perpendicularmente à direcção do eixo Z segundo a qual se desloca axialmente o sensor 7. As faces 22 e 23 estão inclinadas sobre a face 21 com um ângulo escolhido igual a 30° no exemplo considerado, estas faces estando realizadas de tal maneira que as normais a estes planos inclinados delimitam respectivamente com a direcção do eixo Z duas superfícies planas perpendiculares uma à outra permitindo assim materializar as direcções dos eixos X e Y.

Graças a estas disposições, o contacto da extremidade esférica 18 do sensor 7 com a face 21, perpendicular ao eixo Z, permite obter uma medida directa da decalagem segundo a direcção deste eixo. Em compensação, as decalagens constatadas segundo as direcções dos eixos x e Y, por contacto do sensor com as duas outras faces 22 e 23 respectivamente, abordam, não somente um deslocamento 11 ΡΕ2005110 segundo ma direcção do eixo Z como precedentemente, mas igualmente a tangente do ângulo de inclinação destas faces, seja aqui 0,577 para um ângulo de 30°. A Figura 4 ilustra uma variante de realização do batente 15 onde o bloco metálico 19, comportando as três faces de medida 21, 22 e 23, apresenta a forma de uma pirâmide truncada, as faces 21, 22 e 23 formando dois lados laterais consecutivos desta última.

Realiza-se assim um dispositivo de reposição por batente para máquina de acabamento de concepção muito simples, utilizando um sensor rigido de deslocamento axial e uma peça de contacto apresentando três faces das quais uma é perpendicular ao eixo Z e em que as outras duas remetem aos eixos X e Y na direcção deste mesmo eixo Z com uma inclinação apropriada, escolhida como 30° no exemplo descrito mas que pode ser diferente noutros modos de realização.

Este dispositivo permite efectuar uma medida precisa da posição da broca frente à peça a acabar, os desvios constatados em relação às cotas impostas sendo retomados pelo comando numérico da máquina a intervalos de tempo regulares que, intervindo directamente na cadeia cinemática desta, permitem um controlo preciso e renovável segundo qualquer frequência apropriada ao tipo de acabamento a realizar. 12 ΡΕ2005110

Este dispositivo utiliza peças que são perfeitamente robustas, praticamente indefornáveis e de um custo limitado, insensíveis à presença do líquido de arrefecimento no decurso do acabamento e às limalhas produzidas, estes dispositivos melhorando assim os desempenhos da máquina. 0 esforço de contacto entre o sensor e o batente pode, por outro lado, ser facilmente controlado e por consequência limitado aquém de um limite dado.

Bem entendido, é evidente que o invento não se limita aos exemplos mais especialmente descritos anteriormente e representados nos desenhos anexos; ele abrange, pelo contrário, todas as variantes e aplicações práticas. Em particular, o dispositivo proposto permite corrigir, não somente os desvios axiais, mas também variações de posições angulares, por medidas efectuadas em dois pontos distintos em cada eixo, independentemente um do outro. 0 dispositivo considerado pode igualmente prever que o sensor que coopera com o batente de controlo seja fixado de modo estável no suporte de ferramenta da máquina três eixos, sem mudança ou permuta desta ferramenta, o sensor sendo arranjado de maneira independente desta última. Do mesmo modo, a reposição do suporte de ferramenta 13 ΡΕ2005110 pode efectuar-se directamente sobre a peça, nomeadamente quando esta é acabada segundo as três direcções X, Y e Z.

Lisboa, 11 de Fevereiro de 2011

Claims (3)

1. ΡΕ2005110 1 REIVINDICAÇÕES 1. Máquina de acabamento (1) compreendendo um sensor, um batente para reposição por batente das origens absolutas da máquina de acabamento (1), nomeadamente de comando numérico, munida de um suporte de ferramenta (4) próprio para se deslocar segundo as direcções respectivamente perpendiculares de três eixos X, Y e Z do espaço frente a uma peça a acabar (13) montada num porta-peça (12) fixo em relação à ferramenta móvel (6), o sensor (7) sendo constituído por um corpo de revolução (16) próprio para ser fixado no suporte de ferramenta (4) da maquina segundo a direcção do eixo Z e apresentando uma extremidade esférica (18), o sensor estando apto para se substituir à ferramenta de acabamento da máquina para um deslocamento segundo o eixo Z do suporte de ferramenta (4), o sensor estando adaptado para vir a entrar em contacto com um esforço limitado contra o batente (15) fixado no porta-peça (12) e comportando uma face plana (21) que se estende perpendicularmente à direcção do eixo Z, caracterizada pelo facto de que o batente compreende duas outras faces (22, 23) cujos planos são inclinados sobre este eixo, as normais a estes planos inclinados delimitando respectivamente com a direcção do eixo Z duas superfícies planas perpendiculares uma à outra para materializar as direcções dos eixos X e Y, pelo facto de que o ângulo dos planos das faces inclinadas (22, 23) do batente (15), materializando as direcções dos eixos X e Y com o plano da face plana (21) perpendicular ao 2 ΡΕ2005110 eixo Z, é igual a 30°, e pelo facto de que, a extremidade esférica do sensor pode realizar um contacto pontual com cada um destes planos (21, 22, 23) do batente (15).
2. 2. Máquina de acabamento (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de que o batente apresenta a forma de uma pirâmide truncada, com uma face plana e duas faces laterais consecutivas inclinadas.
3. 3. Máquina de acabamento (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de que o batente (15) comporta três elementos distintos, dos quais cada um apresenta uma das suas faces (21, 22, 23) própria para cooperar com o sensor (7) para materializar as direcções dos eixos X, Y e Z. Lisboa, 11 de Fevereiro de 2011 ΡΕ2005110 1/2

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   1 ΡΕ2005110 REFERENCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento da patente Europeia. Ainda que tenha sido tomado o devido cuidado ao compilar as referências, podem não estar excluídos erros ou omissões e o IEP declina quaisquer responsabilidades a esse respeito. Documentos de patentes citadas na Descrição . EP 0638781 A