ES2203100T3 - Maquina herramienta y metodo relacionado con el mecanizado de piezas de trabajo. - Google Patents

Abstract

Máquina herramienta para el mecanizado de piezas de trabajo en un espacio de trabajo en la máquina, definiendo dicho espacio de trabajo un lado (3) frontal en una primera dirección que permite a un operario maniobrar y vigilar la máquina, y define un lado (4) trasero en una segunda dirección, incluyendo dicha máquina una mesa (6) de trabajo en dicho espacio de trabajo, y un portador (7) de piezas de trabajo que puede traerse a y retirarse de una posición predeterminada sobre la mesa (6) de trabajo, y que puede transportarse hasta y desde el espacio de trabajo mientras lleva al menos una pieza (8) de trabajo, caracterizada porque la máquina está construida para permitir que el portador (7) de piezas de trabajo se transporte a través del lado (4) trasero del espacio de trabajo.

Description

Máquina herramienta y método relacionado con el mecanizado de piezas de trabajo.

Antecedentes de la invención

Según un primer aspecto, la presente invención se refiere a una máquina herramienta del tipo definido en el preámbulo de la reivindicación 1, y según un segundo aspecto, se refiere a un método del tipo definido en el preámbulo de la reivindicación 11.

Con máquinas herramientas de este tipo, es importante maximizar el tiempo en el que la máquina está realizando trabajo. Particularmente, esto se aplica en grandes máquinas, y luego fundamentalmente en máquinas de múltiples operaciones, ya que cuanto más grande y compleja sea la máquina, y con ello cuanto más cara, mayor es la necesidad de utilizar eficazmente la máquina.

A este respecto, un aspecto particularmente importante es la reducción del tiempo de parada que lleva el montaje de las piezas de trabajo en la máquina, es decir, colocar las piezas de trabajo en una posición correcta de alineamiento y sujetar las piezas de trabajo a la mesa de trabajo de la máquina, siendo frecuentemente dicha mesa giratoria. En métodos convencionales, esto se ha conseguido dentro del espacio de trabajo de la máquina, dando como resultado una intrusión en el tiempo útil de funcionamiento.

Desde hace tiempo se conoce el uso de distintas formas de sistemas de paletas, en un intento por evitar este desperdicio de tiempo. Este uso implica el acoplamiento de la pieza de trabajo a un portador de piezas de trabajo, es decir, a una denominada paleta. Esto se lleva a cabo fuera del espacio de trabajo de la máquina y, por tanto, no ocupa el tiempo operativo de la máquina. La pieza de trabajo se ajusta para formar una unidad estable y transportable junto con el portador de piezas de trabajo. Tras haberse colocado la pieza de trabajo en el portador de piezas de trabajo, el portador de piezas de trabajo y la pieza de trabajo colocada en el mismo se mueven hasta la mesa de trabajo y se colocan en una posición predeterminada sobre la misma.

El sistema de paletas puede ser de un diseño más o menos sofisticado. El sistema más simple es uno en el que el portador de la pieza de trabajo se iza de la mesa de trabajo con ayuda de un dispositivo operado manualmente, y otro portador de piezas de trabajo, que se ha montado con una pieza de trabajo nueva durante el tiempo en el que la pieza de trabajo anteriormente mencionada se estuvo trabajando, se iza a la mesa de trabajo y se fija manualmente a la misma, bien de manera semiautomática o bien de manera completamente automática.

En sistemas más automatizados, el portador de piezas de trabajo, armado, se mueve automáticamente desde una posición exterior al espacio de trabajo al interior de dicho espacio y luego, se fija a la mesa de trabajo sin ayuda del operario.

El diseño de este dispositivo transportador automático puede variar mucho. Por ejemplo, el transportador puede comprender una disposición de carros en los que se colocan los portadores de piezas de trabajo con la ayuda de husillos, soportes, conductos, vástagos, etc., o como unidades giratorias en las que dos o más portadores de piezas de trabajo están divididos y escalonados hacia y desde la posición en la mesa de trabajo donde tendrá lugar el mecanizado de la pieza de trabajo.

Un operario maneja y vigila las máquinas del tipo al que se refiere la invención desde un lateral de la máquina, siendo preferiblemente este lado fácilmente accesible para el operario y proporcionando una buena visión de la máquina. Ese lado del espacio en la que la máquina se encuentra y utiliza como una posición de trabajo del operario, se define en este documento como el lado delantero del espacio de trabajo.

Según las técnicas conocidas de sistemas de paletas, la estación de montaje, es decir, el lugar en el que las piezas de trabajo se ajustan a y se retiran de los portadores de la pieza de trabajo, se encuentra en el lado delantero de dicho espacio de trabajo. Por tanto, la estación de montaje está situada entre el operario y la herramienta utilizada para mecanizar la pieza de trabajo. Por tanto, la estación de montaje obstruye la visión del operario y hace que la comunicación física entre el operario y el lugar en el que la pieza de trabajo se mecaniza sea difícil de lograr. Cuando el operario necesita acceder al espacio de trabajo, es necesario que el operario intente rodear la estación de montaje. Frecuentemente, esto es casi imposible de conseguir, y también es engorroso desde un aspecto de salud y medioambiental. Frecuentemente, también es imposible inspeccionar visualmente la máquina/pieza de trabajo desde una posición a un lado de la estación de montaje.

Por consiguiente, las ventajas que se obtienen con un sistema de paletas se pierden hasta cierto punto como resultado de la situación de la estación de piezas de trabajo en la trayectoria del operario, con lo que se dificulta la realización del trabajo del operario.

Descripción de la invención

En contraposición con estos antecedentes, el objeto de la presente invención es mantener las ventajas ofrecidas por un sistema de paletas, evitando al mismo tiempo los inconvenientes asociados con las técnicas conocidas.

Según la invención, este objeto se obtiene con una máquina herramienta del tipo definido en el preámbulo de la reivindicación 1 y que tiene los atributos característicos expuestos en la parte caracterizadora de dicha reivindicación, y también con un método del tipo definido en el preámbulo de la reivindicación 11 y que comprende las etapas del método definidas en la parte caracterizadora de dicha reivindicación.

Dado que la máquina está diseñada de manera que el intercambio de piezas de trabajo tenga lugar en el lado trasero del espacio de trabajo, es decir, en ese lado de dicho espacio donde la máquina no está construida para las maniobras del operario, no existen obstrucciones al funcionamiento del tipo anteriormente descrito que existen con las técnicas conocidas.

El sistema de paletas inventivo proporciona beneficios particulares cuando se utiliza junto con una máquina de tipo de pórtico, y fundamentalmente en conjunción con un trabajo de corte. Las ventajas ofrecidas por el sistema de paletas inventivo son muy importantes con respecto a las máquinas de múltiples operaciones. Por tanto, tales máquinas constituyen realizaciones ventajosas de la invención.

Según una realización ventajosa de la máquina inventiva, una estación para portadores de piezas de trabajo está dispuesta en el lado trasero del espacio de trabajo. Esto permite que los portadores de piezas de trabajo se transporten hasta y desde el espacio de trabajo de una manera racional y bien adaptada.

Preferiblemente, la estación incluirá un depósito que contiene una pluralidad de portadores de piezas de trabajo. Esto permite que los portadores de piezas de trabajo, montados con piezas de trabajo, es decir los portadores de piezas de trabajo armados, estén constantemente preparados para el transporte al espacio de trabajo para mecanizar dicha pieza de trabajo inmediatamente tras haberse completado el mecanizado de una pieza de trabajo anterior.

Según una realización preferida adicional de la invención, el depósito está dotado con medios de transporte para intercambiar las piezas de trabajo, con lo que se toma una etapa adicional conveniente hacia una división mejorada.

A este respecto, los medios de control del transportador están convenientemente integrados con los medios que controlan el proceso de mecanizado en sí, de manera que los intercambios de las piezas de trabajo pueden efectuarse con la menor pérdida posible de tiempo.

Estas realizaciones de la máquina inventiva y otras realizaciones ventajosas de la misma se exponen en las reivindicaciones adjuntas a la figura 1.

El método inventivo ofrece las mismas ventajas que aquellas descritas anteriormente con referencia a la máquina inventiva. Las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 11 definen realizaciones ventajosas del método inventivo, por medio de las cuales se consiguen ventajas del mismo tipo que aquellas descritas anteriormente.

Tal como se utiliza en este documento, el término mesa de trabajo se refiere exclusivamente a una unidad que tiene una superficie horizontal de sujeción. La mesa de trabajo puede tener cualquier orientación deseada y por tanto, el término incluye cualquier elemento o componente en las proximidades del espacio de trabajo al que puede fijarse un portador de piezas de trabajo, de manera que la pieza de trabajo esté en posición para el mecanizado de dicha pieza de trabajo en el espacio de trabajo.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama esquemático que muestra una técnica conocida desde arriba.

La figura 2 es un diagrama esquemático que muestra una máquina herramienta inventiva desde arriba.

La figura 3 es una ilustración esquemática de una máquina herramienta según una realización preferida de la invención desde arriba, donde se han omitido de la figura las partes de la máquina que obstruyen las características inventivas y que son irrelevantes para la invención.

La figura 4 es una vista lateral esquemática de la máquina mostrada en la figura 3.

Descripción de una realización preferida de la invención

La figura 1 ilustra el diseño de una máquina herramienta típica que incluye un sistema de paletas. La parte móvil de la máquina está referenciada como 101 e incluye un espacio de trabajo que tiene un lado 103 frontal que está orientada hacia el operario A, y un lado 104 trasero que está orientado en la dirección opuesta. El número 102 identifica un panel de control. Entre el espacio de trabajo de la máquina, en la parte 1 de mecanizado, y la posición ocupada por el operario A para manejar/controlar y vigilar la máquina, en el lado 103 frontal de dicho espacio, se encuentra dispuesta una estación 116 de portadores de piezas de trabajo. La estación 116 de portadores de piezas de trabajo está situada en una posición que dificulta que el operario lleve a cabo sus tareas de trabajo, tal como se describe en la parte introductoria de este documento.

La figura 2 ilustra el diseño principal de una máquina inventiva. En este caso, la estación 116 de portadores de las piezas de trabajo está situada en el lado 4 trasero del espacio de trabajo, en la parte 1 de mecanizado de la máquina herramienta. El operario A puede llevar a cabo su trabajo desde el lado 3 frontal del espacio de trabajo, sin la interferencia de obstrucción alguna. El panel de control de la máquina está referenciado como 2.

La figura 3 ilustra una realización preferida de una máquina inventiva, que está construida según la ilustración de la figura 2. La máquina es una máquina de columna de múltiples operaciones. Aunque no se muestran, dos pilares o columnas 9 y 10 están interconectados por sus partes superiores mediante una parte portadora de herramientas que soporta un portaherramientas que incluye un depósito en el que están alojados distintos tipos de herramientas. Aunque la máquina herramienta ilustrada está destinada para el trabajo de corte, se entenderá que la invención también puede aplicarse a otros tipos de trabajo. El espacio de trabajo en el que la herramienta mecaniza una pieza 8 de trabajo está definido dentro del pórtico. La pieza 8 de trabajo está montada fijamente en una posición determinada en un portador 7 de piezas de trabajo.

A su vez, el portador 7 de piezas de trabajo está colocado en una posición predeterminada sobre una mesa 6 de trabajo en el espacio de trabajo de dicha máquina. Luego la pieza de trabajo está alineada en una posición predeterminada, precisa, con el husillo del portaherramientas y puede mecanizarse o trabajarse según un programa predeterminado de mecanizado con total precisión. El operario A vigila el mecanizado o trabajado de la pieza de trabajo desde el lado 3 frontal del espacio de trabajo y, a través del medio del panel 2 de control, puede conseguirse cualquier maniobra o control requeridos.

El posicionamiento de la pieza 8 de trabajo en el portador 7 de la pieza de trabajo es la operación de montaje que lleva un tiempo relativamente largo de realizar, mientras que el posicionamiento del portador 7 de piezas de trabajo se efectúa rápidamente sin necesidad de alinear el portador, debido al hecho de que el portador 7 y la mesa 6 de trabajo están adaptados mutuamente, de manera que el primero estará situado siempre en su posición predeterminada deseada sobre la mesa 6 de trabajo.

Un portador 7 de la pieza de trabajo armado con una o más piezas de trabajo se mueve al interior del espacio de trabajo a través del lado 4 trasero de dicho espacio, y abandona el espacio de trabajo por la misma ruta cuando se ha completado el mecanizado de dicha pieza de trabajo. Por tanto, el intercambio de piezas de trabajo tiene lugar con una intrusión mínima en el tiempo de trabajo de dicha máquina.

Una estación 16 de portadores de piezas de trabajo está situada en el lado 4 trasero del espacio de trabajo. La estación incluye un depósito 11 que tiene unas posiciones 7a, 7b del portador de piezas de trabajo. El depósito tendrá espacio para una pluralidad de portadores de piezas de trabajo, en el caso ilustrado, dos portadores. El depósito 11 es giratorio sobre un eje 12 que se extiende perpendicularmente al plano del dibujo, y también es móvil horizontalmente, tal como se observa en el dibujo. Tal como se observa en la figura, una estación de montaje para colocar una pieza 8c de trabajo en un portador de piezas de trabajo, en la posición 7c, está dispuesta a la derecha del depósito 11.

Las piezas 8 de trabajo se intercambian en la máquina de la siguiente manera. Cuando se ha completado el mecanizado de la pieza 8 de trabajo, se abren un par de puertas 5 en el lado trasero del espacio de trabajo. El depósito 11, que no tiene portador de piezas de trabajo alguno en la posición 7a pero que tiene un portador de piezas de trabajo con una pieza 8b de trabajo no trabajada en la posición 7b, se mueve a la izquierda en la figura y dentro del espacio de trabajo, donde el depósito agarra el portador 7 de piezas de trabajo que lleva la pieza 8 de trabajo mecanizada. A continuación, el depósito gira y vuelve a la posición ilustrada mientras lleva con él el portador 7 de piezas de trabajo y la pieza 8 de trabajo mecanizada. El depósito 11 gira luego durante media revolución sobre el eje 12, de manera que el portador 7b de piezas de trabajo que lleva la pieza 8b de trabajo no trabajada se oriente ahora hacia el espacio de trabajo de la máquina. A continuación, el depósito se mueve nuevamente hacia y dentro del espacio de trabajo y coloca allí el portador 7b de piezas de trabajo que lleva la pieza 8b de trabajo no trabajada, en la posición predeterminada sobre la mesa de trabajo en dicho espacio. Entonces, el depósito 11 se mueve nuevamente a la derecha en la figura y sale del espacio de trabajo, tras lo cual las puertas 4 se cierran y se mecaniza la pieza 8b de trabajo posicionada ahora. En esta etapa del proceso de intercambio, el movimiento del depósito fuera del espacio de trabajo de la máquina continúa más allá de la posición central mostrada en la figura, hacia la estación de montaje más a la derecha en dicha figura, de manera que el portador 7 de piezas de trabajo que lleva la pieza de trabajo mecanizada se colocará en la posición 7c, donde la pieza 8 de trabajo se extrae del portador y una pieza 8c de trabajo no trabajada se coloca en el portador en el lugar de la pieza 8 de trabajo. Finalmente, el depósito se mueve hacia la izquierda en la figura, hasta su posición central, completando con ello el ciclo de intercambio de piezas de trabajo y permitiendo la repetición del proceso completo de intercambio.

El movimiento lateral del depósito 11 desde la posición central hacia adentro y hacia afuera del espacio de trabajo, y hasta y desde la estación de montaje, se efectúa mediante un dispositivo transportador típico (no mostrada). Dado que el dispositivo transportador no está incluido en ningún aspecto novedoso de la invención, se ha omitido de la figura por motivos de claridad.

No es necesario que el intercambio de piezas de trabajo en la estación de montaje se produzca directamente, de la manera anteriormente descrita, en el portador de piezas de trabajo situado en la posición 7c. Alternativamente, puede izarse el portador de piezas de trabajo, situado en la posición 7c y que lleva la pieza 8 de trabajo mecanizada, y puede colocarse un portador de piezas de trabajo, en el que ya se ha colocado una pieza de trabajo, en la posición ocupada anteriormente por dicho portador. Este procedimiento alternativo puede ser ventajoso cuando el tiempo que lleva colocar una pieza de trabajo en un portador de piezas de trabajo y extraer una pieza de trabajo del mismo excede el tiempo que lleva mecanizar la pieza de trabajo.

El depósito puede incluir más posiciones además de las dos posiciones mostradas en el ejemplo. El depósito puede ser exclusivamente giratorio y estacionario en otros aspectos, con lo que los portadores de piezas de trabajo se transportan a y desde el depósito, desde y hasta el espacio de trabajo, y desde y hasta la estación de montaje, con la ayuda de dispositivos de transporte que están separados del depósito.

La figura 4 es una vista lateral de la máquina mostrada en la figura 3, con un portador 7 de piezas de trabajo posicionado en el espacio de la pieza de trabajo y con la posición 7a, 7b y 7c de pieza de trabajo en los mismos lugares que en la figura 3. La figura 4 también muestra el motor 13 que hace girar el depósito 11. El motor está montado estacionariamente sobre una parte 15 de bastidor de la máquina y, por tanto, no acompañará al depósito 11 en sus movimientos de desplazamiento. El motor 13 se conecta a y se desconecta del depósito con ayuda de un dispositivo 14 de embrague.

El mecanizado de las piezas de trabajo mediante la máquina herramienta está controlado automáticamente, incluyendo asimismo este control los movimientos de rotación y traslación del depósito 11.

Claims (16)

1. Máquina herramienta para el mecanizado de piezas de trabajo en un espacio de trabajo en la máquina, definiendo dicho espacio de trabajo un lado (3) frontal en una primera dirección que permite a un operario maniobrar y vigilar la máquina, y define un lado (4) trasero en una segunda dirección, incluyendo dicha máquina una mesa (6) de trabajo en dicho espacio de trabajo, y un portador (7) de piezas de trabajo que puede traerse a y retirarse de una posición predeterminada sobre la mesa (6) de trabajo, y que puede transportarse hasta y desde el espacio de trabajo mientras lleva al menos una pieza (8) de trabajo, caracterizada porque la máquina está construida para permitir que el portador (7) de piezas de trabajo se transporte a través del lado (4) trasero del espacio de trabajo.

2. Máquina herramienta según la reivindicación 1, caracterizada por las columnas (9, 10) verticales que soportan una unidad portadora de herramientas que, junto con las columnas (9, 10), forma un pórtico que define dicho espacio de trabajo, estando dicha unidad portadora de herramientas dotada con un portador portaherramientas.

3. Máquina herramienta según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque dicha máquina está diseñada para trabajos de corte.

4. Máquina herramienta según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizada porque la máquina incluye una pluralidad de herramientas intercambiables alojadas en un depósito de herramientas.

5. Máquina herramienta según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizada porque la máquina incluye una estación (16) de portador de piezas de trabajo situada en el lado (4) trasero del espacio de trabajo.

6. Máquina herramienta según la reivindicación 5, caracterizada porque la máquina incluye un primer medio de transporte para transportar los portadores de piezas de trabajo entre la estación (16) y el espacio de trabajo.

7. Máquina herramienta según la reivindicación 5 ó 6, caracterizada porque la estación (16) incluye un depósito (11) para al menos dos portadores (7a, 7b) de piezas de trabajo.

8. Máquina herramienta según la reivindicación 7, caracterizada porque el depósito está dotado con un segundo medio (13) de transporte para intercambiar las posiciones en el depósito de los portadores (7a, 7b) de piezas de trabajo.

9. Máquina herramienta según la reivindicación 8, caracterizada porque las posiciones de los portadores (7a, 7b) de piezas de trabajo en el depósito incluyen una primera posición, en la que el portador (7a) de piezas de trabajo está adaptado para ser transportado desde el depósito hasta el espacio de trabajo, y una segunda posición (7b), en la que una pieza (8c) de trabajo puede colocarse en y retirarse del portador (8b) de piezas de trabajo.

10. Máquina herramienta según una cualquiera de las reivindicaciones 6-9, caracterizada por un primer medio de control para controlar el mecanizado de una pieza de trabajo, y un segundo medio de control para controlar dichos primer y segundo medios (13) de transporte, con lo que el primero medio de control está adaptados para influir sobre dicho segundo medio de control, y viceversa.

11. Método de mecanizado de piezas de trabajo en un espacio de trabajo de una máquina herramienta, definiendo dicho espacio un lado (3) frontal en una primera dirección desde la que puede operarse y vigilarse la máquina, y que define un lado (4) trasero en una segunda dirección, en el que al menos una pieza de trabajo se coloca en un portador (7) de piezas de trabajo fuera de dicho espacio y dicho portador (7) de piezas de trabajo se mueve luego al interior de dicho espacio y se fija en una posición predeterminada sobre una mesa (6) de trabajo situada en el mismo, caracterizado por el movimiento del portador (7) de piezas de trabajo hasta dicha posición a través del lado (4) trasero de dicho espacio, y por la extracción de dicho portador (7) de dicho espacio por la misma ruta cuando se ha completado el mecanizado de la pieza de trabajo.

12. Método según la reivindicación 11, caracterizado por la aplicación del método con una máquina de corte, preferiblemente una máquina de múltiples operaciones.

13. Método según las reivindicaciones 11 y 12, caracterizado por el traslado de un portador (7) de piezas de trabajo, que lleva una pieza de trabajo, hasta una posición preparatoria en el lado (4) trasero de dicho espacio.

14. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 11-13, caracterizado por la provisión de una pluralidad de portadores (7) de piezas de trabajo, estando dichos portadores (7) dispuestos en un depósito (11) en el lado (4) trasero de dicho espacio.

15. Método según la reivindicación 14, caracterizado por el transporte de un portador (7) de la pieza de trabajo al interior del espacio desde una posición preparada en el depósito (11); y por la colocación de una pieza de trabajo en, y por la extracción de una pieza de trabajo de un portador (7) de piezas de trabajo en una posición de montaje en dicho depósito (11) o fuera de dicho depósito (11).

16. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 11-15, caracterizado por el control del transporte de los portadores (7) de piezas de trabajo en dependencia del control del proceso de mecanizado, o viceversa.