ES2232692T3 - Maquina-herramienta para el mecanizado al menos en tres ejes de piezas de trabajo. - Google Patents

Abstract

Máquina-herramienta para el mecanizado, al menos en tres ejes, de piezas de trabajo con un montante (1) en forma de carcasa, que presenta: - paredes laterales (2, 3), - un espacio interno (6) y - un lado frontal (7) abierto hacia el espacio (9) de trabajo, con un husillo (12) de trabajo, dispuesto básicamente en el espacio interno (6) y que sobresale en una dirección z hacia el espacio (9) de trabajo, con un respectivo carro (15, 16) de accionamiento, guiado en cada pared lateral (2, 3) y desplazable en línea recta en una dirección y, con bielas (17, 18), articuladas a los carros (15, 16) de accionamiento mediante articulaciones giratorias (19, 20), unidas entre sí a través de una articulación giratoria (23) y que sostienen el husillo (12) de trabajo, y con accionamientos para los carros (15, 16) de accionamiento, caracterizada porque los carros (15, 16) de accionamiento están realizados, en cada caso, con posibilidad de desplazamiento sobre dos carriles (27, 28) de guía distanciados entre sí en la dirección z, estando dispuestos los carriles (27, 28) de guía respectivamente en el lado de la pared lateral (2, 3), dirigido hacia el espacio interno (6) y abierto hacia el espacio interno (6), porque en el carro (15, 16) de accionamiento respectivo están situados patines (29, 30) de guía que envuelven los carriles (27, 28) de guía, formando cada carril (27, 28) de guía una guía junto con los patines (29, 30) de guía que corren sobre éste, y porque los accionamientos están configurados como motores lineales (31, 32) dispuestos entre las guías, estando colocada una primera parte (33) de los motores lineales (31, 32) en el carro (15, 16) de accionamiento y una segunda parte (35), en la pared lateral (2, 3).

Description

Máquina-herramienta para el mecanizado al menos en tres ejes de piezas de trabajo.

La invención se refiere a una máquina-herramienta según el preámbulo de la reivindicación 1.

Una máquina-herramienta de este tipo, conocida del documento DE19806085A1 (en correspondencia con el documento US6328510B1), presenta en cada caso en el lado frontal, dirigido hacia el espacio de trabajo, una guía para un carro. De esta publicación no se pueden extraer otros detalles.

Del documento EP0893196A2 se conoce una máquina-herramienta que presenta un montante en forma de bastidor, en el que está guiado un carro x con posibilidad de desplazamiento horizontal. En el carro x, también configurado en forma de bastidor, está guiado un carro y con posibilidad de desplazamiento vertical. El carro y soporta, a su vez, un husillo de trabajo con posibilidad de desplazamiento en la dirección z. El carro y está guiado con posibilidad de desplazamiento en dos carriles de guía colocados en los largueros verticales del carro x y dirigidos uno hacia otro. Dos carriles de guía están dispuestos, en cada caso, uno detrás de otro en la dirección z y paralelamente entre sí. El carro y está guiado sobre los carriles de guía, dirigidos hacia el local de trabajo, mediante dos patines de guía respectivamente, mientras que está guiado sobre los carriles de guía, opuestos al local de trabajo, mediante un patín de guía respectivamente. La fijación del carro Y en la dirección x se realiza al estar guiado éste, en cada caso, sobre dos carriles de guía distanciados entre sí en la dirección x.

Del documento WO00/76704A1 se conoce una máquina-herramienta de columna, cuyo carro x se puede desplazar sobre un bastidor base horizontal. Con este fin están previstos en la dirección z, uno detrás de otro, dos carriles de guía que discurren en la dirección x y entre estos, un husillo bola-rodillo para el accionamiento.

Del documento US6012884A se conoce una máquina-herramienta, en la que un carro x se puede desplazar sobre dos carriles horizontales distanciados verticalmente entre sí. Sobre el carro x está dispuesto con posibilidad de desplazamiento un carro y que se puede desplazar verticalmente y que está guiado sobre dos carriles de guía distanciados entre sí en la dirección x. Accionamientos lineales, no descritos ni explicados detalladamente, están asignados a los carriles de guía.

Del documento EP0861990A2 se conocen sistemas de guiado lineal, en los que se prevén zapatas de freno.

La invención tiene el objetivo de configurar una máquina-herramienta del tipo genérico de modo que se logre un guiado seguro y un accionamiento sin torsión a la vez que una forma de construcción compac-
ta.

Este objetivo se alcanza según la invención mediante las características de la reivindicación 1. Debido a la disposición de las guías y de los accionamientos lineales, situados entre estas, en el lado de las paredes laterales, dirigido hacia el espacio interno, se logra un guiado sin torsión de los carros de accionamiento y una transmisión directa de las fuerzas de atracción de los accionamientos lineales a los carros. De aquí resulta en general una construcción muy rígida de todo el sistema de movimiento del husillo del útil. Las guías y los accionamientos lineales están situados de modo que se puede acceder a estos fácilmente, por lo que se pueden montar y desmontar sin complicaciones. Las guías y los accionamientos están dispuestos en la profundidad del montante.

De acuerdo con la variante según la reivindicación 2, se puede integrar un sistema de seguridad a las guías.

Se puede integrar también un dispositivo de medición de desplazamiento según la reivindicación 3 a la construcción según la invención.

Otras características, detalles y ventajas de la invención resultan de la descripción siguiente de un ejemplo de realización mediante el dibujo. Muestran:

Fig. 1 una vista frontal de la máquina-herramienta,

Fig. 2 un corte vertical a través de la máquina-herramienta en correspondencia con la línea de corte II-II de la figura 1 y

Fig. 3 un corte parcial horizontal a través de la máquina-herramienta en correspondencia con la línea de corte III-III de la figura 1.

La máquina-herramienta, representada en el dibujo, para el mecanizado, al menos en tres ejes, de piezas de trabajo mediante un útil de accionamiento giratorio, presenta un montante 1 en forma de paralelepípedo compuesto por dos paredes laterales verticales 2, 3, paralelas entre sí, un piso 4 y una parte superior 5, que unen las paredes laterales 2, 3 entre sí. El montante 1 envuelve como espacio interno 6 un llamado espacio de actores y está configurado abierto en sus dos lados frontales 7, 8. Delante del lado frontal 7 hay un espacio 9 de trabajo, en el que está dispuesto un sujetapiezas 11, sólo esbozado, sobre una bancada 10 de máquina unida al montante 1.

En el espacio interno 6 está dispuesto un husillo 12 de trabajo configurado como husillo de motor, que sobresale a través del lado frontal 7 hacia el espacio 9 de trabajo y que sostiene un útil 13 de accionamiento giratorio para el mecanizado de una pieza 14 de trabajo dispuesta en el sujetapiezas 11. Usualmente, el lado frontal 7 está tapado mediante una cubierta no representada, que cuando el husillo 12 de trabajo realiza movimientos se mueve junto con éste en dirección horizontal x y vertical y, pero que no es un elemento portante del montante 1, sino que sólo sirve para separar el espacio 9 de trabajo del espacio interno 6. El husillo 12 de trabajo se puede mover en la dirección z, vertical respecto al plano x-y. Sin embargo, también es posible que el sujetapiezas 11 se pueda mover de forma conocida en la dirección z.

Con el fin de mover los husillos 12 de trabajo están previstos dos carros 15, 16 que se pueden mover en la dirección Y, están guiados en los lados internos de las paredes laterales 2, 3 y que están unidos entre sí mediante dos bielas 17, 18. Cada biela 17, 18 está unida al carro 15, 16 correspondiente mediante una articulación giratoria 19, 20 con el eje giratorio 21, 22 que discurre en la dirección z. Las dos bielas 17, 18, a su vez, están unidas entre sí mediante una articulación giratoria 23 con el eje giratorio 24 que discurre en la dirección z. Junto a la biela 18 está colocado, colindante con la articulación giratoria 23, un soporte 25 de husillo de trabajo en forma de tubo, en el que está dispuesto el husillo 12 de trabajo. Debido a que los tres ejes giratorios 21, 22, 24 discurren en la dirección z y los carros 15, 16, en la dirección Y, el husillo 12 de trabajo se puede desplazar, en caso de movimientos de los carros 15, 16, paralelamente a sí mismo en el plano x-y dentro de una zona 26 de trabajo situada en este plano.

Las bielas 17, 18, unidas a los carros 15, 16 de accionamiento, están realizadas de manera que el ángulo a, que encierran las bielas 17, 18, sólo cambia en un valor reducido en toda la zona de trabajo durante el movimiento del husillo 12 de trabajo a cualquier posición. Esto provoca que las dos bielas 17, 18 se refuercen mutuamente, elevándose la rigidez de la cinemática de acoplamiento del husillo 12 de trabajo, comparada con otras máquinas-herramientas conocidas, con una reducción simultánea de la masa en movimiento. Por esta razón, las fuerzas para el arranque de virutas, producidas en el filo del útil 13, provocan una desviación menos del husillo 12 de trabajo. Con esta máquina-herramienta, conocida en su construcción básica del documento DE19806085A1 (en correspondencia con el documento US6328510B1), se pueden realizar así operaciones pesadas con arranque de virutas manteniendo al mismo tiempo una precisión elevada, en comparación con otras máquinas-herramientas conocidas. Simultáneamente se puede ahorrar tiempo de trabajo adicional a través de aceleraciones mayores debido a la reducción de la masa.

Los carros 15, 16 están realizados con posibilidad de desplazamiento sobre los carriles 27, 28 de guía dispuestos en la dirección z distanciados entre sí, en cada caso, en el lado interno de las paredes laterales 2 ó 3, para lo que disponen de patines 29, 30 de guía que envuelven los carriles 27, 28 de guía. Cada carril 27, 28 de guía forma una guía junto con los patines 29 ó 30 de guía que corren sobre éste. Entre los carriles 27, 28 de guía, colocados en una pared lateral 2 ó 3 respectivamente, y los patines 29, 30 de guía correspondientes están previstos motores lineales 31, 32 como accionamientos. La parte primaria 33, respectivamente, de cada motor lineal 31, 32 está colocada en el lado dirigido a la pared lateral 2 ó 3 vecina, entre los pares de patines 29, 30 de guía. El suministro de corriente a las partes primarias 33 se realiza a través de conexiones eléctricas 34 sólo esbozadas. La parte secundaria 35 de cada motor lineal 31 ó 32, asignada a cada parte primaria 33 y formada por placas magnéticas 35a, está colocada en la pared lateral 2 ó 3 respectiva entre los carriles 27, 28 de guía dispuestos por pares distanciados entre sí en el lado interno de la pared lateral 2 ó 3 respectiva. La parte primaria 33 y la parte secundaria 35 se pueden enfriar, en cada caso, mediante dispositivos de refrigeración 36, 37.

La posición de cada motor lineal 31, 32 se detecta mediante un dispositivo 38, 39 de medición de desplazamiento. Los dispositivos 38, 39 de medición de desplazamiento están dispuestos entre el motor lineal 31, 32 respectivo y la guía 27, 29 ó 28, 30 vecina del espacio 9 de trabajo. La parte inmóvil 40 en forma de regla de cada dispositivo 38, 39 está colocada en la correspondiente pared lateral 2, 3, mientras que la parte móvil 41, configurada como dispositivo de exploración, está colocada en el respectivo carro 15, 16.

Las partes secundarias 35, los carriles 27, 28 de guía y las partes inmóviles 40 de los dispositivos 38, 39 de medición de desplazamiento están montados mediante tornillos 42, 43, 44 en el lado interno, abierto hacia el espacio 9 de trabajo, de la pared lateral 2 ó 3 respectiva, por lo que se puede acceder a estos fácilmente, así como montar o desmontar sin dificultad. Lo mismo pasa con las parte primarias 33, los patines 29, 30 de guía y las partes móviles 41 de los dispositivos 38, 39 de medición de desplazamiento. La disposición de los motores lineales 31, 32 entre las guías 27 a 30 provoca un guiado sin torsión de los carros 15, 16. Asimismo, las fuerzas de atracción del motor lineal 31 ó 32 se pueden transmitir directamente a los carros 15 ó 16 correspondientes y producen así una deformación reducida del carro 15 ó 16. La forma de construcción rígida de los carros 15, 16, así como la disposición favorable de los motores lineales 31, 32 y los dispositivos 38, 39 de medición de desplazamiento favorecen el comportamiento de regulación de la máquina-herramienta y, por tanto, la calidad del mecanizado.

El montaje resulta fácil, por ejemplo, si se montan primero las partes primarias 33 en el carro 15 ó 16 respectivo y después se coloque el carro 15, 16 sobre los carriles 27, 28 de guiado respectivos. A continuación se lleva el carro 15 ó 16 a una posición extrema superior o inferior y una parte de las placas magnéticas 35a, que forman la parte secundaria 35, se atornilla a la zona libre del lado interno de la pared lateral 2, 3 respectiva. A continuación se lleva el carro 15, 16 respectivo a la otra posición extrema y se atornilla la otra parte de las placas magnéticas 35a.

Para compensar el peso de los carros 15, 16 está previsto en la pared lateral 2 ó 3 del montante 1 un dispositivo 45 de compensación de peso que está compuesto básicamente por un muelle 46 de gas conformado como unidad de pistón-cilindro, cuyo vástago 47 de pistón está colocado en una consola inferior 48 del carro 15, 16 respectivo. El muelle 46 de gas ejerce sobre el carro correspondiente una fuerza de tracción dirigida hacia arriba en la dirección y, mediante la que se compensa el peso del carro 15 ó 16 respectivo con todas las partes que éste sostiene. Teniendo en cuenta que las bielas 17, 18 y el soporte 25 de husillo de trabajo con el husillo 12 de trabajo también se pueden mover en la dirección x, cambia el peso en el carro 15 ó 16 respectivo durante el funcionamiento de la máquina de modo que no ocurre una compensación completa de los pesos a través del dispositivo 45 de compensación de peso, lo que no tiene importancia. Los muelles 46 de gas se pueden usar, además de para compensar el peso, para mover los carros 15 ó 16 en trabajos de mantenimiento mediante una alimentación de gas, no representada, y un control correspondiente, si está conectado el suministro de energía de los motores lineales 31, 32.

Además, entre los patines 29, 30 de guía, asignados en cada caso a un carril 27 ó 28 de guía, está dispuesta una zapata 49 de freno que está montada en el carro 15, 16 respectivo también mediante tornillos 50. Las zapatas 49 de freno están abiertas mediante aire a presión durante el funcionamiento. En caso de una interrupción del suministro de tensión a los motores lineales 31, 32 se extrae el aire de las zapatas 49 de freno y se cierran de manera que los carros 15, 16 se sujetan como mediante un freno mecánico de estacionamiento 27, 28.

Asignados al piso 4 y a la parte superior 5, están previstos para cada carro 15, 16 un amortiguador 51, 52 de fin de carrera, a los que están asignados topes 53, 54 correspondientes en el carro 15 ó 16 respectivo. Así se logra que estos amortiguadores 51 ó 52 de fin de carrera actúen, si uno de los carros 15, 16 sobrepasa el trayecto de desplazamiento máximo superior o inferior predeterminado en el control. Asimismo es imaginable que, en caso de fallo del control o de cualquier otra avería, aumenta demasiado la distancia relativa entre ambos carros 15, 16 en la dirección y vertical de modo que el husillo 12 de trabajo abandona la zona 26 de trabajo en la dirección x horizontal y el soporte 25 del husillo de trabajo golpea contra una pared lateral 2 ó 3, incluidas las partes montadas allí. Con el fin de evitar esto está previsto un limitador 55 de distancia que puede constar, por ejemplo, de una banda 56 flexible, cuyos extremos están sujetos, en cada caso, mediante una placa 57 de presión en el lado inferior de cada carro 15, 16, que está unida al carro 15, 16 mediante tornillos 58. Esta banda 56 flexible presenta una rigidez tal que, en caso de fallo de los motores lineales 31, 32, elimina o transforma la energía cinética de toda la masa en movimiento en el plano x-y, dado el caso, conjuntamente con los amortiguadores 51, 52 de fin de carrera, sin que el soporte 25 del husillo de trabajo u otra pieza en movimiento colisione con ninguna limitación mecánica. Como transformación de la energía ocurre una deformación elástica de la banda 56, almacenándose la energía como energía potencial. La banda 56 flexible puede estar hecha de distintos materiales. Preferentemente se usa una banda tejida de poliamida como se conoce de los medios de absorción de carga en la técnica de transportación. Sin embargo, las bandas de este tipo no transforman toda la energía absorbida en calor. Al final de un trayecto de emergencia de este tipo ocurre más bien un retorno elástico. Aquí el trayecto de emergencia es el trayecto del soporte 25 del husillo de trabajo. La banda 56 sufre en un caso de emergencia como éste un alargamiento permanente y hay que cambiarla correspondientemente.

Claims (4)

1. Máquina-herramienta para el mecanizado, al menos en tres ejes, de piezas de trabajo

-

con un montante (1) en forma de carcasa, que presenta:

-

paredes laterales (2, 3),

-

un espacio interno (6) y

-

un lado frontal (7) abierto hacia el espacio (9) de trabajo,

-

con un husillo (12) de trabajo, dispuesto básicamente en el espacio interno (6) y que sobresale en una dirección z hacia el espacio (9) de trabajo,

-

con un respectivo carro (15, 16) de accionamiento, guiado en cada pared lateral (2, 3) y desplazable en línea recta en una dirección y,

-

con bielas (17, 18), articuladas a los carros (15, 16) de accionamiento mediante articulaciones giratorias (19, 20), unidas entre sí a través de una articulación giratoria (23) y que sostienen el husillo (12) de trabajo, y

-

con accionamientos para los carros (15, 16) de accionamiento,

caracterizada porque los carros (15, 16) de accionamiento están realizados, en cada caso, con posibilidad de desplazamiento sobre dos carriles (27, 28) de guía distanciados entre sí en la dirección z, estando dispuestos los carriles (27, 28) de guía respectivamente en el lado de la pared lateral (2, 3), dirigido hacia el espacio interno (6) y abierto hacia el espacio interno (6), porque en el carro (15, 16) de accionamiento respectivo están situados patines (29, 30) de guía que envuelven los carriles (27, 28) de guía, formando cada carril (27, 28) de guía una guía junto con los patines (29, 30) de guía que corren sobre éste, y porque los accionamientos están configurados como motores lineales (31, 32) dispuestos entre las guías, estando colocada una primera parte (33) de los motores lineales (31, 32) en el carro (15, 16) de accionamiento y una segunda parte (35), en la pared lateral (2,
3).

2. Máquina-herramienta según la reivindicación 1, caracterizada porque sobre cada carril (27, 28) de guía están dispuestos dos patines (29, 30) de guía distanciados entre sí, entre los que está dispuesto una zapata (49) de freno colocada en el carro (15, 16) de accionamiento.

3. Máquina-herramienta según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque está previsto un dispositivo (38, 39) de medición de trayecto entre una guía (27, 29) de cada carro (15, 16) de accionamiento y el motor lineal (31, 32).

4. Máquina-herramienta según la reivindicación 1, caracterizada porque las segundas partes (35) de los motores lineales (31, 32) y los carriles (27, 28) de guía están atornillados a la pared lateral (2, 3) partiendo del espacio interno (6).