ES2224085T3 - Estructura portante para un aparato de trabajado mecanico de alta velocidad. - Google Patents

Abstract

Estructura de marco portante para un aparato de mecanización de alta velocidad con guías lineales (12) que se extienden en sentido X, - un Gantry (14) desplazable en las guías lineales, que - lleva un travesaño (16) desplazable en sentido Y en el Gantry (14), que - lleva en él una pinola (18) orientada verticalmente, que puede desplazarse hacia arriba y hacia abajo en el sentido Z, en la que hay dispuestos aparatos de mecanización (26), presentando el Gantry varillas de fibra de carbono (32, 36, 38, 40) como refuerzo, caracterizado porque las varillas de fibra de carbono (40) que forman el Gantry (14) se extienden de forma palmeada desde un apoyo central (30), por encima del Gantry formado con dos guías (48, 50), hacia estas guías.

Description

Estructura portante para un aparato de trabajado mecánico de alta velocidad.

La invención se refiere a una estructura portante para un aparato de trabajado mecánico de alta velocidad, por ejemplo una fresadora de alta velocidad.

Las fresadoras de alta velocidad, como las que se utilizan en los centros de mecanización, sirven para fabricar con la máxima precisión piezas de trabajo grandes, de hasta varias decenas de metros de longitud, con ayuda de herramientas fresadoras y cortadoras, en especial con ayuda de datos prefijados en ordenador.

En el caso de tener que hacer grandes recorridos hay que pasar con gran precisión por determinados lugares y también hay que recorrer con gran precisión los tramos.

Por otro lado, sin embargo, las fresadoras se desplazan a considerable velocidad de un punto al siguiente y los componentes sobre los que se pasan deben absorber considerables cargas, lo que aumenta en conjunto los pesos desplazables.

Además de las grandes masas para motores y aparatos de mecanización, las grandes estructuras que hay que recorrer contribuyen al mismo tiempo a la propensión a las oscilaciones, que igualmente deben evitarse. En conjunto se plantea, pues, el problema de conseguir con el menor peso la máxima resistencia posible de la construcción que abarca gran envergadura. Cuanto menor sea el peso, tanto más pequeños y ligeros podrán ser los motores utilizados.

La construcción básica se corresponde con la del modelo de utilidad alemán DE-U1 297 05 152 del solicitante, en el que ya se describe un centro de mecanización con una pluralidad se soportes, un par de guías lineales apoyadas en los soportes y un Gantry (grúa pórtico) desplazable en sentido X sobre las guías lineales, así como un travesaño desplazable en sentido Y sobre el Gantry y una pinola en la que se desplaza hacia arriba y hacia abajo un travesaño en sentido Z. Allí se propone unir entre sí, a través de manguitos de metal ligero, tubos de fibra de carbono para fabricar el Gantry.

Sin embargo, esto se consigue con una estructura de marco portante convencional con una pluralidad de puntales dispuestos en ángulo recto y en diagonal entre sí, situados entre dos soportes del Gantry que se extienden horizontalmente. En la Fig. 2 se reproduce una imagen de la instalación según el estado actual de la técnica.

Resultan desventajosos los numerosos elementos de unión que sólo unen entre sí varillas de fibra de carbono cortas. En cada unión pueden aparecer tolerancias y se unen entre sí diferentes materiales. Las ventajas de las varillas de fibra de carbono, a saber, su reducido peso y su gran rigidez, desaparecen a causa de la pluralidad de puntos de unión, en los que pueden aparecer tolerancias y que en cualquier caso deben elegirse dimensionamientos grandes a causa del paso de un material a otro, con lo cual aumenta el peso.

La invención tiene como objetivo mejorar la estructura portante y configurarla más ligera y más rígida.

Según la invención esto se consigue mediante las características de la reivindicación principal. Las restantes reivindicaciones reproducen realizaciones
ventajosas.

Resulta especialmente ventajoso que el Gantry se forme con varillas de fibra de carbono que se extienden radialmente desde un punto central por encima de los rieles de desplazamiento para los travesaños hasta los rieles para los travesaños, o preferentemente tubos de fibra de carbono.

Otras ventajas o características de la invención se ven en la descripción siguiente de un ejemplo de realización preferido. Se muestra:

Fig. 1 la representación del Gantry según la invención con una pinola que puede desplazarse hacia abajo en el lado izquierdo y una pinola elevada que se marca con línea discontinua en el lado derecho,

Fig. 2 un Gantry según el estado actual de la técnica,

Fig. 3 una vista en planta de un Gantry según la Fig. 2 y las dos guías lineales que lo soportan,

Fig. 4 una representación en detalle de la estructura de tubos o varillas de fibra de carbono que dan rigidez al Gantry,

Fig. 5 una representación en perspectiva del Gantry, y

Fig. 6 una representación del travesaño, en especial del que es parte de la pinola.

El dispositivo según la invención representado en la Fig. 1 muestra frente al de la Fig. 2 (estado actual de la técnica) un Gantry 14 más ligero, configurado con varillas de fibra de carbono (o preferentemente tubos de fibra de carbono) más largas, en el que desde dos apoyos centrales 30 dispuestos por encima de las dos guías de travesaño 48, 50 parte una pluralidad de varillas de fibra de carbono 36 que -como se ve en la Fig. 3- se orientan hacia las pistas 48, 50 para los travesaños 15 que se extienden en sentido Y y paralelamente entre sí.

Estas varillas de fibra de carbono dispuestas a modo de puente, dan rigidez a la sujeción de los travesaños 16, para que éstos en ningún caso cuelguen, ni aunque sea unos milímetros, cuando se apoya allí la pesada pinola. Esto diferencia considerablemente las exigencias de la invención con respecto, por ejemplo, de los puentes ya que en ellos hay que tomar en consideración los "saltos".

Para evitar que se doblen entre sí las pistas de los travesaños hay previstas varillas paralelas 28 lateralmente junto a las guías de travesaño (véase la Fig. 5), que se sujetan a través de dos puntales 40 igualmente en los apoyos centrales y -preferentemente- además en otros dos puntos portantes 34, verticalmente por encima de las guías lineales 12, a través de varillas 38 (véase la Fig. 4) que llegan especialmente hasta el tercio central del Gantry.

Cada uno de estos puntos portantes 34 está reforzado con los puntos portantes 34 de la otra guía de travesaños, dispuestos sobre la misma guía lineal 10; 12, y puntos de base 35 (por debajo de todos los puntos de tensión que hay sobre las guías de los travesaños) con puntales horizontales 37 (paralelos a las guías lineales 10, 12) dispuestos en forma de "X" y otros adicionales. También entre los puntos de base 35 hay previstos dos puntales horizontales 37 de este tipo.

Ha resultado ser ventajoso al respecto que estos cuatro puntos 34 y los dos apoyos centrales 30 estén dispuestos perpendiculares por encima de las dos pistas 48, 50 para el desplazamiento de los travesaños y que desde los puntos medios 30 se extiendan de forma estrellada hacia arriba varillas 36 hacia la correspondiente pista de travesaño 48, 50.

Desde los puntos portantes 34 se extienden varillas 38 hacia las zonas interiores de las guías de travesaño 48 y 50 mientras que los apoyos perpendiculares 39 por debajo de los puntos portantes 34 se apoyan sobre puntos de base 35 y cada varilla First 32 apoya los puntos portantes secundarios 34 en el apoyo central 30.

Se propone, además, sustituir por un armazón de varillas de fibra de carbono los travesaños representados en las Figs. 1, 3 y 4 como perfil completo de material sandwich. En la Fig. 6 se representa cómo dos estructuras cuadrangulares dispuestas horizontales en cuadrado, formadas por cuatro varillas 46 y que engloban las pinolas, se unen entre sí por medio de tubos 44 longitudinales para formar una estructura interna a modo de caja que lleva el motor para los desplazamientos.

Objeto de otra forma de realización, no representada, es configurar la "jaula" interior de varillas 46 y 44 (en total doce varillas de fibra de carbono) mediante un cilindro de fibra de carbono con escotaduras para la sujeción de como mínimo un motor, con lo que a pesar de la mayor superficie se puede ahorrar peso debido a la reducción de las uniones que hay que hacer.

Esta parte del travesaño 16, el cilindro central de fibra de carbono, vertical, coaxial con la pinola 18 y que guía la pinola 18, puede presentar una abertura o también una pluralidad de ellas.

Las varillas 52 que se extienden inclinadas en forma trapezoidal hacia arriba desde los puntos de esquina, se llevan hasta una tercera estructura cuadrangular de varillas o de tubos 54, que lleva en sus esquinas los puntos de sujeción para las guías de travesaños. Como en todas las restantes esquinas, también en estos puntos de esquina confluyen cuatro tubos, ya que otros cuatro tubos de refuerzo 56 unen de forma esencialmente horizontal con la tercera estructura cuadrangular los puntos de esquina superiores de la caja interior.

Con la referencia 26 se representa en las Figs. 1 y 2 la propia herramienta de mecanización, representándose en la Fig. 1 con la referencia 26' en una segunda posición (línea discontinua).

Por último, la referencia 38 designa los puntales verticales que se encuentran por debajo de los puntos nodales de los puntos 30, 34 del marco portante, que se apoyan sobre una pista 48 (véase la Fig. 3). Sin embargo, en la Fig. 3 se representa también la estructura de marco portante de la Fig. 2 -del estado actual de la técnica- o sea, las varillas de fibra de carbono cortas mientras que la solución según la invención se explica con más detalle en las Figs. 1 y 4.

Claims (5)

1. Estructura de marco portante para un aparato de mecanización de alta velocidad con guías lineales (12) que se extienden en sentido X,

-

un Gantry (14) desplazable en las guías lineales, que

-

lleva un travesaño (16) desplazable en sentido Y en el Gantry (14), que

-

lleva en él una pinola (18) orientada verticalmente, que puede desplazarse hacia arriba y hacia abajo en el sentido Z, en la que hay dispuestos aparatos de mecanización (26),

presentando el Gantry varillas de fibra de carbono (32, 36, 38, 40) como refuerzo, caracterizado porque las varillas de fibra de carbono (40) que forman el Gantry (14) se extienden de forma palmeada desde un apoyo central (30), por encima del Gantry formado con dos guías (48, 50), hacia estas guías.

2. Estructura de marco portante según la reivindicación 1, caracterizada porque otras varillas de fibra de carbono (38) se extienden desde puntos portantes (34) secundarios hacia zonas interiores de las guías de travesaños (48, 50), apoyándose apoyos verticales (39) por debajo de los puntos de portantes (34) secundarios sobre puntos de base (35), y cada varilla First (32) apoya los puntos portantes (34) secundarios en el apoyo central (30).

3. Estructura de marco portante según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque las varillas de fibra de carbono (32, 36, 38, 40) está configurada como tubos.

4. Estructura de marco portante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el travesaño (16) está formado por un armazón de varillas de fibra de carbono.

5. Estructura de marco portante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el travesaño (16) presenta centralmente un cilindro de fibra de carbono coaxial a la pinola (18) y que guía a ésta.