ES2205970A1 - Sistema cinematico para cabezal de maquina. - Google Patents

Abstract

Sistema cinemático para cabezal de máquina, que consta de una primera plataforma movible según los ejes OX, OY, tres o cuatro brazos de longitud variable que se unen por un extremo mediante juntas a la primera plataforma y por su otro extremo mediante juntas a una segunda plataforma o cabezal, y disponiendo en una estructura, sin movimiento relativo respecto a la primera plataforma, un conjunto guía/deslizadera, según el eje OZ, uniéndose rígidamente a la deslizadera una junta de rotación que a su vez se une a la segunda plataforma, teniendo la junta de rotación dos o tres grados de libertad según se utilicen tres o cuatro brazos respectivamente. De aplicación en máquina herramienta.

Description

Sistema cinemático para cabezal de máquina.

El sistema cinemático para cabezal objeto del invento es aplicable a cabezales de máquina-herramienta como, por ejemplo, fresadoras, centros de mecanizado o de máquinas automáticas de ensamblaje.

Usualmente los elementos o brazos porta-cabezales trabajan a flexión, por lo que se originan grandes deformaciones debido a que el cabezal sufre enormes esfuerzos.

Al proyectar estas máquinas surge la necesidad, no siempre posible con sistemas cinemáticos tradicionales, de alcanzar grandes velocidades, lo que a su vez crea el gravísimo problema de alcanzar dichas grandes velocidades en reducidísimos espacios y tiempo, o lo que es lo mismo, muy altas aceleraciones.

Para superar estos inconvenientes la tecnología ha acudido a sistemas cinemáticos basados en la cinemática paralela, con barras trabajando a compresión/tracción axialmente, dotándolo de gran rigidez y permitiéndole alcanzar grandes velocidades y aceleraciones.

Ya se conocen sistemas cinemáticos para cabezal de máquina, que constan de:

a)

una primera plataforma,

b)

n brazos de longitud variable que se unen por un extremo mediante juntas a la primera plataforma y por su otro extremo mediante juntas a

c)

una segunda plataforma o cabezal porta-herramienta/efector.

Este sistema cinemático se puede observar en EP-0 202 206 en la que se dispone un brazo intermedio que se extiende desde la segunda plataforma a la primera plataforma. La primera plataforma consta de una junta universal con un agujero pasante central por el que pasa el brazo intermedio.

Esta solución tiene inconvenientes ya que la masa móvil del brazo intermedio puede ser considerable y además variable dependiendo de la posición de la herramienta/efector.

También es un inconveniente la posición tan alejada de dicha junta universal de la segunda plataforma, con las consecuentes deformaciones por los esfuerzos de torsión transmitidos desde la herramienta/efector.

El presente invento supera dichos inconvenientes al postular una estructura fija en la que desliza, según un eje OZ perpendicular a la primera plataforma, una deslizadera que se une a la segunda plataforma por una junta de rotación con dos grados de libertad de giro, si se utiliza tres brazos y con tres grados de libertad de giro si se utiliza cuatro brazos.

En el invento ya no existe la masa móvil del brazo intermedio (como en EP-0 202 206), por lo que el conjunto de su masa móvil (a igualdad de brazos) es más reducida.

Esto supone una ventaja en las características dinámicas inerciales de la estructura pues las aceleraciones en la herramienta o efector que pueden ser conseguidas son mayores para idénticos brazos telescópicos accionadores.

El sistema del invento se trata además de una estructura cuya masa móvil es siempre la misma e independiente de la posición de la herramienta o efector en el volumen de trabajo de la máquina. Esto, junto al hecho de tener siempre una masa móvil más reducida anteriormente explicado, se traduce en la posibilidad de ajustar los parámetros de regulación de los motores accionadores de un modo más óptimo que para el caso de la EP-0 202 206 en el que este ajuste se debe realizar para la configuración más desfavorable, la cual es siempre peor que para el sistema del invento. Todo ello se traduce en una mejora de precisión de posicionamiento dinámica de la máquina.

En el sistema del invento la junta de rotación se puede diseñar para que esté tan cerca como se quiera de la herramienta o efector. Por tanto, los esfuerzos de torsión no soportados por los brazos telescópicos se difunden a lo largo de una distancia más corta hasta llegar a la estructura fija. De este modo las deformaciones producidas por los esfuerzos en la herramienta o efector serán menores y se podrá diseñas siempre la estructura de un modo más rígido que la estructura de la EP-0 202 206.

Fabricación y montaje más sencillo que para la EP-0 202 206 al ser la junta de rotación en el sistema del invento una junta comercial y no tener que pasar a través de ella. Esto produce además que dicha junta pueda ser más compacta, por tanto pueda el brazo intermedio ser más rígido, y por tanto la estructura final a conseguir también pueda ser más rígida.

Para comprender mejor el objeto de la presente invención, se representa en los planos una forma preferente de realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.

La figura 1 es una representación esquemática de una primera realización práctica del sistema objeto del invento.

La figura 2 es una representación esquemática de una segunda realización práctica del sistema objeto del invento.

Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento.

Se dispone (figura 1) una primera plataforma (2) que puede ser fija, o dotada de movimiento según los ejes OX, OY, por ejemplo, sobre dos carros convencionales de una máquina herramienta.

A dicha primera plataforma (2) se unen cuatro brazos de longitud variable, extensibles o telescópicos (3) por medio, cada uno de ellos, de una junta (5) con tres grados de libertad, es decir, una junta esférica.

Cada brazo (3) se une por su otro extremo a una segunda plataforma (1) por medio, cada uno de ellos, de una junta (6) con tres grados de libertad, es decir, una junta esférica.

Esta segunda plataforma (1) se constituye en el plato o cabezal al que se fija el útil o herramienta de la máquina correspondiente (no representado).

Se dispone en una estructura (4) que no tiene movimiento relativo respecto a la primera plataforma (2), una guía (4') y correspondiente deslizadera (7) con movimiento según el eje OZ, es decir, perpendicular a la primera plataforma (2).

Una junta de rotación esférica (8) está unida a la segunda plataforma (1) y un brazo o elemento pasivo (e) une la deslizadera (7) y la junta esférica (8).

Las dimensiones del brazo o elemento pasivo (e) pueden ir desde cero (es decir, no existir, de modo que la deslizadera (7) y la junta esférica (8) se unen directamente entre sí) o ser una cualquiera.

En la figura 2 se representa una variante de la figura 1 en la que los únicos cambios consisten en que en vez de utilizar cuatro brazos extensibles solo se utilizan tres brazos (3) extensibles y el elemento pasivo (e) une a la deslizadera (7) con la segunda plataforma (1) por medio de una junta (9) con dos grados de libertad, por ejemplo, una junta cardan uniéndose un componente (9_1) de la junta (9) al elemento pasivo (e) y el otro componente (9_2) de la junta (9) a la segunda plataforma (1).

Con el sistema objeto del invento, con cuatro brazos (3) se consigue que la segunda plataforma (1) o la herramienta a ella fijada, disponga, por el movimiento simultáneo de los brazos extensibles (3), de cuatro grados de libertad consistentes en: translación según el eje OZ y las rotaciones A, B, C sobre los ejes OX, OY, OZ. En la variante de utilizar tres brazos (figura 2) se consiguen tres grados de libertad consistentes en la translación según el eje OZ y las rotaciones A, B, según la dirección de los ejes de giro de la junta cardan (9).

Se disponen medios para originar el movimiento de los brazos (3) y para llevar a cabo el control y posición del movimiento de la segunda plataforma (1).

Claims (1)

1. Sistema cinemático para cabezal de máquina, que consta de una primera plataforma movible según los ejes OX, OY, tres o cuatro brazos de longitud variable que se unen por un extremo mediante juntas a la primera plataforma y por su otro extremo mediante juntas a una segunda plataforma o cabezal, caracterizado porque se dispone en una estructura, sin movimiento relativo respecto a la primera plataforma, un conjunto guía/deslizadera, según el eje OZ, uniéndose rígidamente a la deslizadera una junta de rotación que a su vez se une a la segunda plataforma, teniendo la junta de rotación dos o tres grados de libertad según se utilicen tres o cuatro brazos respectivamente.