ES2208251T3 - Aparato para mecaniar pinzas y soportes de frenos de disco para automoviles. - Google Patents

Abstract

Un aparato para mecanizar pinzas y soportes de frenos de disco de automóvil, que comprende un cabezal mecanizador portaherramientas, que puede ser desplazado a lo largo de un eje vertical y de dos ejes horizontales con respecto a una pieza en bruto sujeta en un dispositivo portapiezas, y un cambiador de herramientas, cuyo aparato está caracterizado porque el cabezal mecanizador (36) tiene, a un nivel progresivamente mas bajo a lo largo de dicho eje vertical, al menos un husillo (44) de alta velocidad, al menos un husillo (46) de baja velocidad, y al menos un husillo (48) con avance, todos ellos situados sustancialmente en ángulo recto con dicho eje vertical y accionados por uno o varios motores (42) montados en el cabezal; el cambiador de herramientas (52) está dispuesto para cooperar con dicho husillo de alta velocidad para cambiar su herramienta mediante el movimiento del cabezal mecanizador; el dispositivo portapiezas (54; 154) está preparado para portar dos conjuntos de piezas en brutoen unos respectivos soportes (56, 58; 170) y puede girar para desplazar los soportes sucesivamente entre una posición de trabajo cercana al cabezal y una posición de cambio de piezas alejada del cabezal.

Description

Aparato para mecanizar pinzas y soportes de frenos de disco para automóviles.

Memoria técnica

Esta invención está relacionada con un aparato para mecanizar pinzas y soportes de frenos de disco para automóviles.

Según es sabido en la técnica, la fabricación de las pinzas y soportes de los frenos de disco se inicia con una pieza en bruto de hierro o aluminio fundido que es sometida a una serie de etapas de mecanizado, tales como fresado, refrentado, taladrado, perforado y terrajado, cuyas operaciones pueden efectuarse siguiendo distintos ejes.

Actualmente, la fabricación en serie de pinzas y soportes suele realizarse mediante cadenas de mecanización altamente automatizadas, capaces de alcanzar unos tiempos típicos de unos 20 segundos por ciclo, lo cual da lugar a producciones del orden de varios miles de piezas por día (es decir, varios cientos de piezas por hora). El inconveniente que tiene este sistema es la gran rigidez de la cadena dedicada, que se queda obsoleta en cuanto se cambia la producción. Si este cambio se produce antes de lo previsto inicialmente, por ejemplo cuando un modelo de automóvil no ha tenido éxito, puede tener lugar un gran quebranto económico, ya que no siempre puede adaptarse la cadena a otro tipo de producción y se pierde la inversión hecha en el equipo.

Por otro lado, existe un sistema muy flexible que consiste en realizar el mecanizado en un taller mecánico. Esto, sin embargo, exige varios minutos para cada ciclo de trabajo, por lo que este sistema solo es económicamente viable cuando la producción requerida es inferior a 20 piezas por hora, tal como sucede con las pinzas y soportes para camiones y automóviles de lujo.

Cuando se requiere una producción del orden de 50 a 100 piezas por hora, o cuando el tiempo de vida de un modelo es incierto, ninguno de estos sistemas resulta claramente satisfactorio. En el primer caso, porque el riesgo de no recuperar la inversión es muy elevado y, en el segundo caso, porque el coste de la pieza es excesivamente alto.

El objeto principal de esta invención es proporcionar un aparato para mecanizar pinzas y soportes de frenos de disco para automoción cuya producción sea claramente mayor que la de un taller de mecanizado y que pueda ser equipado de nuevo en caso de cambio de fabricación.

La invención logra estos y otros objetos y ventajas, según se apreciará por la siguiente descripción, con un aparato para mecanizar pinzas y soportes de frenos de disco para automoción que tiene las características que se establecen en la reivindicación 1.

Las reivindicaciones dependientes definen otras características ventajosas de la invención.

A continuación se describirá la invención haciendo referencia a varias realizaciones preferidas que se muestran, a título de ejemplo no limitativo, en los dibujos adjuntos, en los cuales:

las Figuras 1, 2 y 3 son respectivamente una vista lateral, una vista frontal y una vista trasera, parcialmente seccionadas, de un ejemplo de pinza de freno que se pretende mecanizar con el aparato de la invención;

la Figura 4 es una vista en alzado lateral de una primera realización preferida del aparato de la invención;

la Figura 5 es una vista en planta del aparato de la Figura 4;

la Figura 6 es una vista en alzado frontal del aparato de la Figura 4;

la Figura 7 es una vista en sección transversal, a escala ampliada, de un cabezal de mecanización perteneciente al aparato de las Figuras 4 a 6;

la Figura 8 es una vista en planta de un dispositivo intercambiador de soportes portapiezas que forma parte del aparato de las Figuras 4 a 6;

la Figura 9 es una vista en sección transversal del dispositivo intercambiador de la Figura 8;

la Figura 10 es una vista parcialmente esquemática, en sección transversal y a una escala ampliada, de una cuna basculante, que tiene un elemento sujetapiezas, perteneciente al aparato de las Figuras 8 y 9;

la Figura 11 es una vista en alzado lateral de una segunda realización preferida del aparato de la invención;

la Figura 12 es una vista en planta del aparato de la Figura 11.

Las Figuras 1, 2 y 3 muestran una pinza típica de un freno de disco, conocida por los expertos en la técnica, que se pretende mecanizar con el aparato de la invención. La pinza de freno típica requiere refrentado en la zona 10, fresado de gran calibre en la zona 12, taladrado y perfilado en una cámara cilíndrica, perforado y/o terrajado, así como fresado y rectificado puntual en las zonas 16 y 18, y otras operaciones que pueden variar según los diferentes casos. La función especial de esta pieza exige genéricamente, por ejemplo, que a veces los ejes de refrentado de la zona 10 y de fresado de la zona 12 formen un ángulo pequeño, y suele suceder que los ejes de los orificios 18 no sean paralelos el uno con el otro y/o con el eje de la cámara. Aparecen las mismas peculiaridades y similares operaciones en el soporte de freno, que no ha sido representado por mayor simplicidad.

Con referencia a las Figuras 4, 5 y 6, una bancada 20 sostiene unas guías de rodadura 22 horizontales por las que se desliza un carretón 24. El carretón puede desplazarse a lo largo de un eje horizontal X, accionado por un medio motriz no representado, a través de un tornillo a bolas 26. El carretón 24 está provisto también de unas guías 28 horizontales que se cruzan con las guías 22. Las guías 28 soportan una columna 30, de modo también deslizante, que está accionada por un medio motriz 32 para que se desplace a lo largo de un eje horizontal Z, también por medio de un tornillo 34. Por último, la columna 30 sostiene un cabezal mecanizador 36 que se desliza sobre unas guías verticales 38 (eje Y). El cabezal mecanizador 36 está movido por el medio motriz 40, está portado por la columna 30 mediante un tornillo a bolas no representado, y está provisto de un motor eléctrico 42 para accionar los husillos portaherramientas 44, 46, 48, que se describen a continuación, además de un motor eléctrico 43 para controlar el avance de uno de los husillos, según se describe también a continuación.

Haciendo referencia a la Figura 7, los dos husillos superiores 44 del cabezal mecanizador 36 obtienen su movimiento de un eje 41 arrastrado por un motor de accionamiento 42, a través de un engranaje 45 con una relación de transmisión adecuada, que imparte a los husillos 44 una velocidad elevada (por ejemplo, 4500 r.p.m.). Unos actuadores hidráulicos 47 bloquean y desbloquean los husillos 44 cuando se cambia la herramienta, según se explicará mas adelante. Los husillos 44 de alta velocidad están previstos principalmente para taladrar, terrajar, fresar, refrentar, y realizar operaciones similares en zonas pequeñas de una pieza en bruto, según se indicará mas adelante.

Otro engranaje 49, provisto de un embrague 51, también depende del eje motriz 41. El engranaje 49 acciona un husillo 46, situado en una posición inferior y retrasada, con una relación de transmisión que proporciona una velocidad baja (por ejemplo, 500 r.p.m.). El husillo 46 tiene un tamaño y una geometría adecuados para que pueda portar una fresa de diámetro grande.

Finalmente, el husillo 48 también está accionado por el engranaje 49. Este husillo tiene capacidad para provocar el avance de la herramienta y, en consecuencia, está provisto de un mecanismo 53 que hace avanzar la herramienta, según es sabido en la técnica, bajo el control del motor eléctrico 43. El husillo 48 está previsto principalmente para el rectificado interno y externo (es decir, para fresar ranuras dentro del cilindro de la pinza de freno), según se explicará con mayor detalle mas adelante.

Continuando la referencia a las Figuras 4 a 6, un bastidor 50 que se eleva desde la bancada 20 porta un cambiador 52 de herramientas (visible únicamente en la Figura 4), conocido por si mismo, por ejemplo del tipo que utiliza un tambor (aunque podría ser de otro tipo, como los que utilizan una cadena, una pluralidad de brazos, etc.), y capaz de colocar diferentes herramientas en una posición adecuada para que sean asidas selectivamente por los husillos 44 del cabezal mecanizador 36.

Finalmente, la bancada 20 sostiene un dispositivo 54 de intercambio de los soportes portapiezas, situado delante del cabezal mecanizador 36. El dispositivo 54, que se muestra con mayor detalle en las Figuras 8 y 9, es un tambor que gira sobre un eje horizontal paralelo al eje X y que está provisto de un medio motriz hidráulico 55, capaz de accionar el tambor haciéndolo voltear entre la posición representada en el dibujo y una posición girada 180º sobre su eje.

El tambor 54 tiene dos huecos opuestos, en los que se alojan unos respectivos soportes portapiezas, en forma de unas cunas 56, 58, que pueden girar sobre unos respectivos ejes A1, A2 paralelos al eje de volteo del dispositivo intercambiador, y que sirven de soporte a unos respectivos juegos de cuatro piezas en bruto 60, 62 alineadas paralelamente al eje X. El dispositivo intercambiador 54 lleva montados dos motores eléctricos 64, 65 que accionan, a través de unos respectivos tornillos sinfín, unos engranajes 67, 69 que forman parte integral de las cunas 56, 58. Se proveen medios para la recuperación de huelgos y el bloqueo en las paradas, conocidos en la técnica, que no se han representado por mayor simplicidad.

Finalmente, la cuna 58 lleva un motor eléctrico 71, que acciona un tornillo sinfín 73 unido a unos engranajes 75. Los engranajes 75 forman parte integral de los respectivos elementos sujetadores de las respectivas piezas en bruto, de manera que las piezas puedan girar sobre los respectivos ejes B formando un ángulo recto con el eje de la cuna. En este caso también pueden proveerse medios para la recuperación de los huelgos y el bloqueo durante las paradas, los cuales no se han representado porque son conocidos en la técnica.

Obviamente, todos los medios motrices del aparato pueden ser controlados mediante control numérico y, particularmente en los motores de los husillos, puede controlarse tanto la velocidad como la posición de parada mediante técnicas conocidas en el campo del mecanizado automático.

La Figura 10 muestra un elemento sujetapiezas preferido, para una pinza de freno simple, que forma parte de la cuna soporte 56. En la cuna 56 está montada una plantilla 76 de referencia, diseñada preferiblemente según la solicitud anterior de Patente Italiana Nº 1 266 018, solicitada el 31 de Mayo de 1994, y titulada "Atrezzo di supporto, riferimento e ritegno di corpi solidi su macchine utensili particularmente corpi semilavorati di contenimento di pinze di freni a disco". Una pinza de freno 78 reposa sobre la plantilla 76 y queda sujeta mediante los elementos de fijación 80, 82 que están accionados por los cilindros hidráulicos 84, 86. La cuna 56 incluye cuatro elementos portapiezas según se ha descrito e ilustrado en la Figura 10.

La cuna 58 puede estar provista también de unos elementos sujetapiezas similares al representado en la Figura 10, aunque en este caso las plantillas deberán estar montadas en las respectivas plataformas giratorias (según puede apreciarse en la Figura 8). No obstante, como la cuna 58 está prevista para sostener piezas en bruto que ya han sido sometidas a un primer ciclo de operaciones pesadas en la cuna 56, suele ser preferible utilizar un dispositivo de sujeción convencional que use como referencia una o varias de las superficies que fueron mecanizadas en el primer ciclo de operaciones.

Naturalmente, las cunas 56, 58 podrían estar diseñadas para sostener únicamente dos piezas de trabajo, en lugar de cuatro piezas cada una.

Alternativamente, según una implementación diferente de la invención, el husillo 46 está inclinado con respecto al eje Y, formando un ángulo pequeño, típicamente inferior a 1º, de manera que pueda efectuar un fresado inclinado sobre la superficie 10 de una pinza de freno montada en el dispositivo con el cilindro horizontal, obteniéndose el movimiento de avance por interpolación de los ejes Z e Y.

Cuando el aparato funciona tal como se ha descrito anteriormente, mientras el cabezal de mecanización realiza un conjunto de operaciones sobre las piezas en bruto sujetas en una de las cunas, por ejemplo la cuna 58, un operario 68 carga cuatro piezas en bruto en la cuna 58 después de haber descargado las piezas previamente mecanizadas. La descarga puede ser manual, o puede hacerse dejando que las piezas caigan de la cuna cuando esta apunta hacia abajo, antes de que vuelva a enderezarse para la recarga. A continuación se voltea el dispositivo 54, y durante el volteo la cuna gira típicamente 180º, de manera que las piezas quedarán situadas en la posición adecuada con respecto al cabezal de mecanizado. El cabezal de mecanizado 36 ejecuta el programa de trabajo sobre las piezas en bruto, mientras se descargan las piezas de la cuna 56 y se reemplazan por otras piezas que requieran ser mecanizadas.

Las piezas son típicamente sometidas a dos ciclos de mecanizado: en un primer ciclo se montan en la cuna 56, que carece de eje B, y en la cual se realizan preferiblemente las operaciones mas pesadas, tales como fresar, perforar o refrentar superficies grandes; en un segundo ciclo se montan en la cuna 58, en la cual la existencia de dos ejes de rotación A y B permite presentar las piezas ante las herramientas con ángulos arbitrarios, con el fin de ejecutar operaciones normalmente menos pesadas tales como taladrar, terrajar, fresar, rectificar, etc., con orientaciones prácticamente arbitrarias.

Las operaciones de menor esfuerzo, tales como el fresado y el terrajado, se efectuarán generalmente con los husillos 44, capaces de trabajar en paralelo para realizar simultáneamente las mismas operaciones en dos piezas en bruto situadas lado a lado, siempre que el cabezal de mecanizado haya sido diseñado con una distancia entre los husillos 44 que sea igual a la distancia entre dos elementos sujetapiezas adyacentes (a alternados).

La estructura del aparato permite solapar la mayoría de los movimientos y operaciones que sean accesorios al propio mecanizado. Por ejemplo, en lo relativo a los tiempos de mecanizado, las operaciones de volteo de las cunas sobre los ejes A1 y A2, así como algunas de las rotaciones sobre los ejes B, podrían quedar enmascaradas por el movimiento de volteo que realiza el tambor 54 para intercambiar las cunas. Por otra parte, podría realizarse fácilmente la carga y la descarga de las piezas en una de las cunas mientras los husillos efectúan las operaciones de mecanizado sobre las piezas en bruto de la otra cuna.

En una segunda realización preferida, representada en las Figuras 11 y 12, el cabezal de mecanizado y los elementos de control para el movimiento del mismo y para el cambio de herramientas son sustancialmente idénticos a los elementos correspondientes de la primera realización. Sin embargo, el dispositivo intercambiador 54 es sustituido por un plato giratorio 154 con un eje vertical. El plato 154 tiene una cuna 170 que puede girar sobre un eje horizontal A2, similarmente a la cuna 58 de la primera realización. El arco de rotación de la cuna 170 puede abarcar una vuelta entera, aunque, alternativamente, puede estar restringido a unos pocos grados.

El plato giratorio 154 tiene un primer par de elementos sujetapiezas 190, preferiblemente del tipo representado en la Figura 10. En el lado opuesto, la cuna 170 lleva un segundo par de elementos sujetapiezas 192, también similares al de la Figura 10, aunque podrían ser convencionales. Los elementos sujetapiezas 192 pueden girar también sobre sus respectivos ejes en ángulo recto con el eje A2 de volteo de la cuna, por ejemplo tal como se describió con referencia a la Figura 8, o de otra manera conocida.

Naturalmente, en caso necesario, los elementos sujetapiezas 190 podrían estar provistos también de una capacidad de rotación similar.

Se entiende que la segunda realización de la invención es capaz de efectuar las mismas operaciones que la primera, intercambiándose las posiciones de operación mediante la rotación de 180º del plato, y empleando los ejes A2 similarmente a los correspondientes ejes de la primera realización.

Obviamente, las realizaciones preferidas de la invención, según se han descrito anteriormente, son susceptibles de cambios y modificaciones que resultan evidentes para los expertos en la técnica. Por ejemplo, la estructura que acciona el cabezal podría tener un diseño diferente, según cualquiera de los mecanismos conocidos en la técnica, usar uno o mas motores, y tener o no tener embrague, y podrían transferirse al dispositivo sujetapiezas uno o varios ejes de movimiento, de tal manera que se obtengan los mismos movimientos relativos. El número de husillos del cabezal también podría ser diferente de la realización descrita y representada: por ejemplo, los husillos con avance podrían ser dos en lugar de uno, mientras que el husillo de fresar también podría duplicarse en ciertos casos. Estas y otras modificaciones se consideran incluidas dentro del alcance de la invención, el cual está definido en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (19)

1. Un aparato para mecanizar pinzas y soportes de frenos de disco de automóvil, que comprende un cabezal mecanizador portaherramientas, que puede ser desplazado a lo largo de un eje vertical y de dos ejes horizontales con respecto a una pieza en bruto sujeta en un dispositivo portapiezas, y un cambiador de herramientas, cuyo aparato está caracterizado porque

el cabezal mecanizador (36) tiene, a un nivel progresivamente mas bajo a lo largo de dicho eje vertical, al menos un husillo (44) de alta velocidad, al menos un husillo (46) de baja velocidad, y al menos un husillo (48) con avance, todos ellos situados sustancialmente en ángulo recto con dicho eje vertical y accionados por uno o varios motores (42) montados en el cabezal;

el cambiador de herramientas (52) está dispuesto para cooperar con dicho husillo de alta velocidad para cambiar su herramienta mediante el movimiento del cabezal mecanizador;

el dispositivo portapiezas (54; 154) está preparado para portar dos conjuntos de piezas en bruto en unos respectivos soportes (56, 58; 170) y puede girar para desplazar los soportes sucesivamente entre una posición de trabajo cercana al cabezal y una posición de cambio de piezas alejada del cabezal.

2. El aparato de la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de las piezas en bruto de dichos conjuntos se monta en un respectivo elemento sujetapiezas individual (60, 62; 190, 192) portado por el respectivo soporte.

3. El aparato de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque cada uno de dichos conjuntos de piezas en bruto comprende cuatro piezas.

4. El aparato de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque cada uno de dichos conjuntos de piezas en bruto comprende dos piezas.

5. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el cabezal portaherramientas comprende dos de dichos husillos (44) de alta velocidad.

6. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el cabezal portaherramientas comprende dos de dichos husillos (46) de baja velocidad.

7. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el cabezal portaherramientas comprende uno de dichos husillos (48) con avance.

8. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dichos uno o varios husillos de baja velocidad están inclinados con respecto a la dirección horizontal un máximo de 1º.

9. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dichos husillos (44) de alta velocidad sobresalen en dirección horizontal por delante de dicho husillo (46) de baja velocidad y de dicho husillo (48) con avance.

10. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el cabezal portaherramientas (36) incluye un único motor de accionamiento (42) para la rotación de todos los citados husillos.

11. El aparato de la reivindicación 10, caracterizado porque dicho cabezal portaherramientas incluye además un actuador de avance (43, 45) para dicho husillo (48) con avance.

12. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque dicho dispositivo portapiezas (54) es un dispositivo intercambiador que voltea sobre un eje horizontal y lleva dichos soportes (56, 58) en los lados opuestos del eje de volteo.

13. El aparato de la reivindicación 12, caracterizado porque dichos soportes son unas cunas (56, 58) dispuestas para que volteen sobre unos respectivos ejes paralelos al eje de volteo del dispositivo intercambiador.

14. El aparato de la reivindicación 13, caracterizado porque al menos una de dichas cunas lleva unos elementos sujetapiezas (60, 62) capaces de moverse alrededor de unos respectivos ejes en ángulo recto con el eje de volteo de la cuna.

15. El aparato de una de las reivindicaciones 2 a 11, caracterizado porque dicho dispositivo portapiezas es un plato (154) que gira sobre un eje vertical.

16. El aparato de la reivindicación 15, caracterizado porque dicho plato giratorio lleva dichos soportes sobre su cara superior.

17. El aparato de la reivindicación 16, caracterizado porque los elementos sujetapiezas (192) que lleva el primero de dichos soportes portapiezas (170) son capaces de un movimiento rotativo sobre unos respectivos ejes que son paralelos al eje del plato.

18. El aparato de la reivindicación 17, caracterizado porque dicho primer soporte portapiezas (170) es una cuna capaz de girar sobre un eje al menos un arco de algunos grados, bajo el control de dicho medio motriz controlable.

19. El aparato de las reivindicaciones 17 ó 18, caracterizado porque los sujetapiezas (190) individuales que lleva el segundo de dichos soportes portapiezas también disponen de movimiento rotativo sobre unos respectivos ejes paralelos al eje del plato.