ES2230261T3 - Mandril para herramientas. - Google Patents

Mandril para herramientas.

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ES2230261T3 ES01830220T ES01830220T ES2230261T3 ES 2230261 T3 ES2230261 T3 ES 2230261T3 ES 01830220 T ES01830220 T ES 01830220T ES 01830220 T ES01830220 T ES 01830220T ES 2230261 T3 ES2230261 T3 ES 2230261T3
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Abstract

Mandril para herramientas para el maquinado de paneles de madera o similares en respectivos centros de trabajo, dicho mandril (1) comprendiendo un cuerpo de cabida para un árbol motorizado (2), que se extiende axialmente en dicho cuerpo, y en condiciones de ser conectado a una herramienta rotativa (3) alojada en un respectivo vástago (4); dicho vástago (4) pudiendo ser acoplado en un respectivo asiento (1s) obtenido en un extremo (1a) de dicho cuerpo, y pudiéndose bloquear allí, sin la posibilidad de girar, con respectivos medios de sujeción y liberación (5), caracterizado por el hecho que dichos medios de sujeción y liberación (5) están dispuestos, y definen, al menos dicho extremo (1a) de dicho cuerpo de cabida y dicho asiento (1s) para el alojamiento de dicho vástago (4), y comprenden: - un primer elemento cilíndrico (6) que aloja a una porción de dicho vástago (4); - una pluralidad de cuerpos esféricos (7) para vincular dicho vástago (4), alojados en respectivos asientos (8) de dicho primer elemento cilíndrico (6), uniformemente distribuidos a lo largo de su circunferencia, y en condiciones de ser intercalados entre dicho vástago (4) y un segundo elemento cilíndrico de tope (9); - medios (10) de soporte de dicho primer y segundo elemento cilíndrico (6 y 9) y de movimiento axial, en las dos direcciones, de dicho primer elemento cilíndrico (6) entre una posición operativa retrasada de fijación de dicho vástago (4), y una posición operativa avanzada de liberación del vástago (4) en correspondencia de un alejamiento radial, simultáneo, de dicha pluralidad de cuerpos esféricos (7) con respecto a dicha porción de vástago (4) a través de un perfil inclinado (l1) obtenido en la superficie interna de dicho segundo elemento cilíndrico (9).

Description

Mandril para herramientas.
La presente invención se refiere a un mandril para herramientas, en particular a un mandril para máquinas herramientas o centros para el maquinado de paneles de madera o similares.
En las máquinas herramientas antes mencionadas o en los centros de trabajo (tales como pantógrafos) se utilizan múltiples unidades operativas móviles, cada una comprendiendo un mandril para el alojamiento y puesta en rotación de una herramienta de trabajo, intercambiable con la ayuda de unidades para cambiar rápidamente la herramienta.
Actualmente, los electromandriles (nos referiremos a esta solución que es ampliamente utilizada) están constituidos por un cuerpo exterior provisto de un árbol giratorio interior sobre el cual se obtiene un asiento cónico para el alojamiento estable de un vástago provisto de la herramienta de trabajo.
El árbol giratorio está ahuecado axialmente para alojar una varilla de conexión, corrediza axialmente, para sujetar y liberar el vástago del asiento. Esta varilla está sometida a medios de control, normalmente neumáticos, de manera tal de deslizarse entre una posición levantada que permite mantener la vinculación entre el vástago y el respectivo árbol, y una posición baja donde se pueden liberar dichos elementos. Esas posiciones determinan la abertura o cierre de un conjunto de pinzas presentes en el extremo de la varilla, que permite la sujeción o liberación sobre el extremo, apropiadamente configurado, del vástago.
Este tipo de solución, que se ha utilizado por mucho tiempo, es extremadamente práctica y fiable (también por el rápido cambio de las herramientas), pero implica algunas desventajas dadas por un tamaño bastante grande del mandril para alojar todos los conjuntos destinados a la transmisión del movimiento al árbol que, en las actuales máquinas o centros de trabajo con múltiples mandriles operativos, podría no tenerse siempre a disposición. Además, podría haber limitaciones de prestaciones en términos de velocidades de las herramientas, dadas por los amplios diámetros del árbol rotativo que también debe contener a la varilla y a los conjuntos de sujeción y liberación del vástago.
Para tratar de reducir el tamaño del mandril y mejorar la prestación de la herramienta, se conoce una solución donde el vástago tiene un asiento axial pasante, provisto de apropiados medios para el soporte rotacional de la herramienta, de manera de permitir una conexión directa de la herramienta a los medios de rotación del mandril (con el vástago alojado) constituidos por un árbol motorizado.
El vástago está fijado al cuerpo del mandril de manera estable, sin la posibilidad de girar, gracias a un conjunto para la sujeción y liberación del vástago.
Este conjunto para sujetar y liberar el vástago comprende tres elementos de retención (en la práctica, ganchos), fijados al cuerpo del mandril en proximidad del asiento de extremidad para el alojamiento del vástago; esos elementos de retención están uniformemente distribuidos a lo largo de la circunferencia del asiento (en la práctica, aproximadamente a 120º entre sí). Esos elementos pueden girar entre una posición alejada del vástago (posición de liberación), y una posición cercana al vástago (posición de fijación). Esos movimientos se logran por medio de un cilindro de doble efecto, que circunda al cuerpo del mandril y en condiciones de deslizarse axialmente en las dos direcciones, provisto de pernos para controlar los respectivos ganchos; en la práctica la posición asumida por los pernos de pivote permite, a través del contacto sobre una respectiva superficie de los ganchos, la posición de fijación o liberación del vástago.
Si bien esta solución representa una mejora con respecto a la precedente en términos de transmisión del movimiento (conexión directa árbol - herramienta), sin embargo implica desventajas dadas por los pocos puntos de sujeción entre el mandril y el vástago que podrían ser insuficiente para las fuerzas en juego durante las etapas operativas, por un gran tamaño derivado de las conexiones necesarias, obtenidas con conductos para el fluido presurizado, para el funcionamiento del cilindro exterior y por la necesidad de proporcionar un vástago apropiado con una garganta circunferencial para el alojamiento de los ganchos.
El objetivo de la presente invención, por lo tanto, es el de eliminar las desventajas antes mencionadas proporcionando un mandril para herramientas que presente una alta prestación de las herramientas instaladas, junto con un alto grado de seguridad de los acoplamientos mandril - vástago - herramienta en cualquier situación operativa, manteniendo al mismo tiempo una alta velocidad en la sujeción y liberación de los vástagos cuando estos últimos se cambian automáticamente.
Según la presente invención, se proporciona un mandril para herramientas para el maquinado de paneles de madera o similares en respectivos centros de trabajo, que comprende un cuerpo de cabida para un árbol motorizado en condiciones de ser conectado a una herramienta alojada, en condiciones de girar, en un respectivo vástago; el vástago se puede acoplar en un respectivo asiento obtenido en un extremo del cuerpo, y se puede bloquear allí, sin la posibilidad de girar, a través de respectivos medios de sujeción y liberación dispuestos y que definen el extremo del cuerpo de cabida y el asiento de alojamiento del vástago; esos medios comprenden un primer elemento cilíndrico que circunda a una porción del vástago; una pluralidad de cuerpos esféricos para vincular el vástago, uniformemente distribuidos a lo largo de su circunferencia, y en condiciones de ser intercalados entre el vástago y un segundo elemento cilíndrico de tope, y medios para soportar los dos elementos cilíndricos y mover axialmente, en las dos direcciones, el primer elemento cilíndrico entre una posición operativa retrasada para la sujeción del vástago, y una posición operativa avanzada para la liberación del vástago en correspondencia de un alejamiento radial simultáneo de la pluralidad de cuerpos esféricos con respecto a la porción del vástago a través de un perfil inclinado obtenido sobre la superficie interna del segundo elemento cilíndrico.
Las características técnicas de la invención, según los mencionados objetivos, se desprenden con suma claridad a partir del contenido de las reivindicaciones expresadas más adelante y sus ventajas se pondrán aún más de manifiesto en la descripción detallada que sigue, hecha con referencia a los dibujos anexos, que muestran una realización provista a título puramente ejemplificador y no limitativo, en los cuales:
- la figura 1 muestra un mandril para herramientas para el maquinado de paneles de madera, de acuerdo con la presente invención, en una vista lateral con algunas partes omitidas para exhibir mejor otras;
- la figura 2 muestra el mandril de la figura 1 en una sección parcial longitudinal y con un vástago y herramienta alojado en el mismo mandril.
De acuerdo con las figuras de los dibujos anexos, y con referencia especial a las figuras 1 y 2, el mandril para herramientas en cuestión se usa en particular sobre máquinas y/o centros para el maquinado de paneles de madera o similares.
Este mandril, indicado en su totalidad con la referencia numérica 1, esencialmente comprende un cuerpo de cabida para un árbol motorizado (2) (que se describirá mejor más adelante), que se extiende axialmente en el cuerpo, y en condiciones de ser conectado a una herramienta (3) (que puede ser de diferentes tipos según los requerimientos operativos de la máquina), la cual herramienta (3) está alojada, en condiciones de girar, en un respectivo vástago (4).
Este vástago (4), en el caso que estamos tratando, está provisto de un asiento axial pasante (4a) y de respectivos cojinetes (4b y 4c) para la rotación de la herramienta (3). El vástago (4) puede ser acoplado en un respectivo asiento (1s) obtenido en un extremo (1a) del cuerpo, y se puede bloquear allí, sin la posibilidad de girar, mediante respectivos medios de sujeción y liberación (5).
La sujeción y liberación del vástago (4) tiene lugar en correspondencia de un extremo (4d) del vástago (4) adecuadamente configurado con un engrosamiento que sirve como área de sujeción para los citados medios (5).
Tal como se puede observar claramente en las figuras 1 y 2, dichos medios de fijación y liberación (5) están dispuestos y definen dicho extremo (1a) del cuerpo de cabida y el asiento (1s) que aloja al vástago (4). Más exactamente, en el caso aquí mostrado y puramente a título ejemplificador, dichos medios de fijación y liberación (5) constituyen el cuerpo del mandril (1), obviamente excluyendo la parte de motorización del árbol motorizado (2).
Más en detalles, los medios de sujeción y liberación (5) comprenden: un primer elemento cilíndrico (6) que encierra a una porción del vástago (4); una pluralidad de cuerpos esféricos (7) de vinculación del vástago (4), intercalados entre el vástago (4) y un segundo elemento cilíndrico de tope (9), y medios (10) de soporte de los dos elementos cilíndricos (6 y 9) y de accionamiento del primer elemento cilíndrico (6) para permitir las posiciones de sujeción y liberación del vástago (4).
El primer elemento cilíndrico (6) está internamente ahuecado para permitir que en su interior pase el árbol motorizado (2) y además está provisto de una pluralidad de asientos (8) para alojar los correspondientes cuerpos esféricos (7), los cuales están uniformemente distribuidos a lo largo de la circunferencia del primer elemento cilíndrico (6), de manera tal de permitir la intercalación de dichos cuerpos esféricos (7) entre el vástago (4) y el segundo elemento cilíndrico de tope (9).
Dichos medios (10) permiten un movimiento axial, en las dos direcciones (ver la flecha F de la figura 2), del primer elemento cilíndrico (6) entre una posición operativa retrasada para la sujeción del vástago (4) (mostrada en las figuras 1 y 2), y una posición operativa avanzada para la liberación del vástago (4) en correspondencia de un alejamiento radial simultáneo de la pluralidad de cuerpos esféricos (7) con respecto a la porción de vástago (4) (ver la flecha F1 de la figura 2) gracias a un perfil inclinado (l1) obtenido en la superficie interna del segundo elemento cilíndrico (9).
Este segundo elemento cilíndrico (9) está asociado de manera estable a dichos medios de soporte y movimiento (10) y tiene dicho perfil interno inclinado (l1), que une las dos superficies rectilíneas (11a y 11b) con diferentes diámetros, en condiciones de definir el área de traslación de la pluralidad de cuerpos esféricos (7) en correspondencia del salto de la posición retrasada de sujeción a la posición avanzada de liberación del vástago (4).
El segundo elemento cilíndrico (9) también actúa como referencia para el alojamiento del vástago (4), puesto que tiene una parte sobresaliente (9a) en condiciones de definir un tope de emplazamiento del vástago (4) provisto de una respectiva superficie de tope (4e).
Dichos medios de soporte y movimiento (10) comprenden un cuerpo cilíndrico exterior (12) que define una cámara (13) para el paso de fluido que circunda al primer elemento cilíndrico (6) y, parcialmente, a dicho segundo elemento cilíndrico (9), que está asociado de manera estable al cuerpo cilíndrico (12).
En dicha cámara de paso (13) está dispuesto un pistón anular (14) para la guía y movimiento del primer elemento cilíndrico (6) para permitir, bajo el mando de medios externos (no mostrados) de entrada de fluido dentro de la cámara (13), la posición operativa retrasada de sujeción y, respectivamente, la posición avanzada de liberación del vástago (4).
La figura 2 muestra que el pistón anular (14) comprende medios de resorte (15), intercalados entre el pistón (14) y una pared de dicho cuerpo cilíndrico (12), adecuados para permitir el retorno del primer elemento cilíndrico (6) siempre a dicha posición operativa retrasada ante la ausencia de fluido: en la práctica los medios (10) son un cilindro de simple efecto que define al cuerpo principal del mandril (1), junto con los dos elementos cilíndricos (6 y 9) que definen al asiento de alojamiento del vástago (4).
Siempre observando la figura 2, el árbol motorizado (2) comprende un árbol de impulsión (2m) conectado a una motorización (M) (ver también la figura 1) a la cual está engargolado un cuerpo configurado tipo campana (15a) para contener medios de acoplamiento rápido (16) que actúan entre el árbol (3a) de dicha herramienta (3) y el árbol de impulsión (2m).
Los medios de acoplamiento rápido (16) comprenden una superficie dentada (17) obtenida en el extremo abierto del cuerpo configurado tipo campana (15a) y engranada con un primer perfil dentado (18a) de una corona (18) con doble perfil dentado.
La corona (18) está vinculada bilateralmente al cuerpo configurado tipo campana (15a) y puede ser engranada, con su segundo perfil (18b), a un anillo dentado (19) rígidamente asociado al extremo interior del árbol (3a) de la herramienta (3) en correspondencia del alojamiento de la misma herramienta (3), con el vástago (4), en el mandril (1).
La mencionada corona (18) con doble perfil dentado es retenida sobre el cuerpo configurado tipo campana (15a), de un lado, por una junta anular (20) asociada al cuerpo configurado tipo campana (15a) y, del otro lado, por un resorte (21) intercalado entre la corona (18) y una superficie de fondo (22) del cuerpo configurado tipo campana (15a); de esta forma es posible obtener un movimiento de deslizamiento axial, en las dos direcciones, y en particular en la dirección del mismo fondo del cuerpo configurado tipo campana (15a) para evitar roturas de los perfiles dentados durante el acoplamiento con el árbol (3a) de la herramienta (3).
La referencia numérica 23 indica, en la figura 2, medios sensores para detectar la posición del primer elemento cilíndrico (6), asociados al cuerpo cilíndrico externo (12), y en condiciones de permitir al menos la definición de una posición operativa de final de carrera retrasada del primer elemento cilíndrico (6).
En el caso ilustrado, puramente a título ejemplificador y no limitativo, los medios sensores (23) son del tipo mecánico y comprenden un perno de tope (24), dispuestos radialmente con respecto al primer elemento cilíndrico (6), con una pared de extremidad (25) del primer elemento cilíndrico (6).
En la práctica, por lo tanto, el mandril (1) descrito arriba permite alojar un vástago (4) con la herramienta (3) a través de la activación del pistón (14), con entrada de fluido dentro de la cámara (13), de manera de llevar el primer elemento cilíndrico (6) a dicha posición avanzada de liberación. A tal punto el vástago (4) con la herramienta (3) se puede alojar en el asiento (1s) definido por los dos elementos cilíndricos (6 y 9) hasta el punto en que dicho engrosamiento (4d) del vástago (4) supera el área donde están los cuerpos esféricos (7) sobre el primer elemento cilíndrico (6). Posteriormente se ventea el aire de la cámara (13) de manera de permitir el movimiento hacia atrás del primer elemento cilíndrico (6) y la respectiva y simultánea sujeción de los cuerpos esféricos (7) sobre la superficie del vástago (4) hasta que el vástago (4) esté completamente alojado, también definido por el tope entre el vástago (4) y el extremo sobresaliente (9a) del segundo elemento cilíndrico (9). Este alojamiento permite, de manera simultánea, el engrane entre el árbol motorizado (2) y el árbol (3a) de la herramienta (3). La liberación del vástago (4), obviamente, tiene lugar volviendo a introducir aire dentro de la cámara (13) para permitir el avance del primer elemento cilíndrico (6) que, consiguientemente, conduce a alejar los cuerpos esféricos (7) con respecto al vástago (4) explotando dicha superficie inclinada (11) del segundo elemento cilíndrico (9).
El mandril así obtenido, por consiguiente, logra los objetivos establecidos, a través de una estructura extremadamente simple y segura obtenida con elementos que definen a la estructura básica del mandril, pero, al mismo tiempo, teniendo también finalidades funcionales para la sujeción y liberación del vástago con la herramienta.
La combinación de elementos, tales como los dos elementos cilíndricos y el cilindro de movimiento, que llevan a cabo la función de asientos y soporte del vástago con la herramienta en la posición operativa y, simultáneamente, una función de sujeción y liberación del vástago cuando la herramienta es cambiada rápidamente, provoca que la arquitectura de todo el mandril sea extremadamente liviana, pequeña, pero con una eficiencia operativa extremadamente elevada y un alto grado de seguridad gracias a una pluralidad de puntos definidos por los cuerpos esféricos.

Claims (9)

1. Mandril para herramientas para el maquinado de paneles de madera o similares en respectivos centros de trabajo, dicho mandril (1) comprendiendo un cuerpo de cabida para un árbol motorizado (2), que se extiende axialmente en dicho cuerpo, y en condiciones de ser conectado a una herramienta rotativa (3) alojada en un respectivo vástago (4); dicho vástago (4) pudiendo ser acoplado en un respectivo asiento (1s) obtenido en un extremo (1a) de dicho cuerpo, y pudiéndose bloquear allí, sin la posibilidad de girar, con respectivos medios de sujeción y liberación (5), caracterizado por el hecho que dichos medios de sujeción y liberación (5) están dispuestos, y definen, al menos dicho extremo (1a) de dicho cuerpo de cabida y dicho asiento (1s) para el alojamiento de dicho vástago (4), y comprenden:
- un primer elemento cilíndrico (6) que aloja a una porción de dicho vástago (4);
- una pluralidad de cuerpos esféricos (7) para vincular dicho vástago (4), alojados en respectivos asientos (8) de dicho primer elemento cilíndrico (6), uniformemente distribuidos a lo largo de su circunferencia, y en condiciones de ser intercalados entre dicho vástago (4) y un segundo elemento cilíndrico de tope (9);
- medios (10) de soporte de dicho primer y segundo elemento cilíndrico (6 y 9) y de movimiento axial, en las dos direcciones, de dicho primer elemento cilíndrico (6) entre una posición operativa retrasada de fijación de dicho vástago (4), y una posición operativa avanzada de liberación del vástago (4) en correspondencia de un alejamiento radial, simultáneo, de dicha pluralidad de cuerpos esféricos (7) con respecto a dicha porción de vástago (4) a través de un perfil inclinado (l1) obtenido en la superficie interna de dicho segundo elemento cilíndrico (9).
2. Mandril según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho que dicho primer elemento cilíndrico (6) está internamente ahuecado para permitir que en su interior pase dicho árbol motorizado (2).
3. Mandril según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho que dicho segundo elemento cilíndrico (9) está asociado de manera estable a dichos medios de soporte y movimiento (10) y presenta dicho perfil interno inclinado (11), de unión de las dos superficies rectilíneas (11a y 11b) con diferentes diámetros, en condiciones de definir un área de traslación para dicha pluralidad de cuerpos esféricos (7) en correspondencia del salto de dicha posición retrasada de fijación a dicha posición avanzada de liberación de dicho vástago (4); dicho segundo elemento cilíndrico (9) teniendo una parte sobresaliente (9a) adecuada para definir un tope de emplazamiento de dicho vástago (4) provisto de una respectiva superficie de tope (4e).
4. Mandril según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que dichos medios de soporte y movimiento (10) comprenden un cuerpo externo cilíndrico (12) que define una cámara (13) para el paso de fluido y que circunda a dicho primer elemento cilíndrico (6) y, parcialmente, a dicho segundo elemento cilíndrico (9) asociado de manera estable al mismo cuerpo cilíndrico (12); en dicha cámara (13) estando dispuesto un pistón anular (14) para guiar y mover dicho primer elemento cilíndrico (6) en condiciones de permitir dichas posiciones operativas retrasada de fijación y avanzada de liberación respectivamente.
5. Mandril según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho que dicho pistón anular (14) comprende medios de resorte (15), intercalados entre el pistón (14) y una pared de dicho cuerpo cilíndrico (12), en condiciones de permitir mantener dicho primer elemento cilíndrico (6) en dicha posición operativa retrasada.
6. Mandril según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho que dicho árbol motorizado (2) comprende un árbol impulsado (2m) al cual está engargolado un cuerpo configurado tipo campana (15a) para la cabida de medios de acoplamiento rápido (16) que actúan entre dicho árbol (3a) de dicha herramienta (3) y dicho árbol de impulsión (2m).
7. Mandril según las reivindicaciones 1 y 6, caracterizado por el hecho que dichos medios de acoplamiento rápido (16) comprenden una superficie dentada (17) obtenida sobre el extremo abierto de dicho cuerpo configurado tipo campana (15a) y engranada con un primer perfil dentado (18a) de una corona (18) con doble perfil dentado vinculado bilateralmente a dicho cuerpo configurado tipo campana (15a); dicha corona dentada (18) pudiendo ser engranada, con su segundo perfil (18b), a un anillo dentado (19) rígidamente asociado al extremo interior del árbol (3a) de dicha herramienta (3) en correspondencia del alojamiento de la misma herramienta (3) con dicho vástago (4) en dicho mandril (1).
8. Mandril según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho que dicha corona (18) con doble perfil dentado es retenida sobre dicho cuerpo configurado tipo campana (15a), de un lado, por una junta anular (20) asociada a dicho cuerpo configurado tipo campana (15a) y, del otro lado, por un resorte (21) intercalado entre dicha corona (18) y una superficie de fondo (22) de dicho cuerpo configurado tipo campana (15a) de manera tal de permitir un movimiento de deslizamiento axial en la dirección del fondo de dicho cuerpo configurado tipo campana (15a).
9. Mandril según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado por el hecho que comprende medios (23) para detectar la posición de dicho primer elemento cilíndrico (6), asociados a dicho cuerpos exterior cilíndrico (12), y en condiciones de permitir al menos la definición de una posición operativa de final de carrera retrasada de dicho primer elemento cilíndrico (6).
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