ES2205970B1 - Sistema cinematico para cabezal de maquina. - Google Patents
Sistema cinematico para cabezal de maquina.Info
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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.
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