ES2241703T3 - Maquina herramienta. - Google Patents
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Abstract
Máquina-herramienta: - con un soporte (2) a modo de bastidor que limita un espacio interior (3), que presenta una cara frontal (5) situada en un plano-x-y, - con un carro-x (7) que presenta - una cara trasera (9) orientada hacia la cara frontal (5) y - una cara delantera (11) opuesta a la cara trasera (9) y asignada a una cara de trabajo (4), - con guías-x (6, 8) que - por una parte están colocadas en el soporte (2) y - por otra parte en el carro-x (7) y - permiten un desplazamiento del carro-x (7) respecto al soporte (2) en dirección x, - con guías-y (12, 14) que - por una parte están colocadas en el carro- x (7) y - por otra parte en el carro-y (13) y - permiten un desplazamiento del carro-y (13) respecto al carro-x (7) en dirección y, - con un husillo de herramienta (20) dispuesto en el carro-y (13) y que se extiende en dirección-z (3), - con motores lineales-x (23) que - por una parte están dispuestos en la cara frontal (5) del soporte (2) y por otra parte en la cara trasera(9) del carro-x (7), - se componen respectivamente de un componente primario (27) y un componente secundario (24) y - presentan respectivamente entre el componente primario (27) y el componente secundario (24), una hendidura de ventilación (37), - encontrándose las hendiduras de ventilación (37) de los motores lineales-x (23) en un plano-x-y conjunto y - con motores lineales-y (30) que - por una parte están dispuestos en la cara delantera (11) del carro-x (7) y, por otra parte, en la cara trasera (15) del carro-y (13), - que se componen respectivamente de un componente primario (34) y un componente secundario (31) y - que presentan respectivamente entre el componente primario (34) y el componente secundario (31), una hendidura de ventilación (38), - encontrándose las hendiduras de ventilación (38) de los motores lineales-y (30) en un plano-x-y conjunto.
Description
Máquina-herramienta.
La invención se refiere a una
máquina-herramienta.
Por el documento EP 0 742 072 se conoce una
máquina-herramienta con un soporte a modo de
bastidor en el que un carro-x se apoya en guías de
forma desplazable en dirección-x horizontal. Por
otra parte, en el carro-x está apoyado en guías un
carro-y verticalmente desplazable. Para el
accionamiento están previstos respectivamente motores
lineales-x y motores lineales-y que
están dispuestos lateralmente unos frente a otros, de manera que las
fuerzas que actúan en dirección-y de los motores
lineales-x y las fuerzas que actúan en
dirección-x de los motores
lineales-y se anulan mutuamente de modo que reina
una simetría de fuerzas. Lo mismo se aplica a los accionamientos de
un carro-z que soporta un husillo de herramienta y
que está apoyado en el carro-y. Este tipo de
construcción Box-in-Box se ha
impuesto en gran medida y, concretamente, como consecuencia de la
construcción de un bastidor compacto y rígido y de la simetría de
fuerzas. Presenta el inconveniente de que la mecanización de los
carros y el montaje y, en su caso, los trabajos de mantenimiento
resultan muy costosos a causa del complicado acceso a las guías y a
los motores lineales. A causa de la simetría de fuerzas, las guías
no están fundamentalmente pretensadas, de manera que el desgaste de
las guías tiene como consecuencia un juego de guiado y, en concreto,
con consecuencias negativas para la calidad de mecanización.
Por el documento DE 43 07 482 A (de acuerdo con
US 5,688,084 A) se conoce una configuración similar.
Por el documento EP 0 876 240 B1 (de acuerdo con
US 6,012,884 A) se conoce una máquina-herramienta
con un soporte a modo de bastidor en el que están dispuestos un
carro-x horizontalmente desplazable en
dirección-x y en éste un carro-y
verticalmente desplazable. En el carro-y está
dispuesto un carro-z que porta un husillo de
herramienta. Para el accionamiento del carro-x está
previsto un motor lineal-x dispuesto en la zona de
una guía-x inferior. Para el accionamiento del
carro-y están previstos dos motores
lineales-y simétricamente uno frente a otro y que
actúan con compensación de fuerzas.
La invención se basa en el objetivo de crear una
máquina-herramienta con un carro-x y
un carro-y dispuesto de forma desplazable sobre
éste, con un husillo de herramienta soportado por éste último, cuyos
carros se puedan fabricar con un coste de fabricación reducido y, a
continuación, se puedan montar fácilmente, y que incluso en caso de
desgaste de las guías, estén libres de juego de guiado.
Este objetivo se cumple, según la invención,
gracias a las características de la reivindicación 1. Mediante la
configuración de acuerdo con la invención, la fabricación del
soporte y del carro-x y del carro-y
es posible de forma muy sencilla en la zona de los motores lineales,
dado que sólo es necesario mecanizar caras frontales descubiertas.
El montaje también resulta muy sencillo, dado que se puede acceder
directamente a las superficies de montaje. Por otra parte, gracias a
la disposición específica de los motores lineales también se
consigue que las fuerzas gravitatorias que actúan en motores
lineales transversalmente con respecto a la dirección de movimiento,
sólo actúen en dirección-z y, por consiguiente,
compensen el posible juego de guiado en las guías. También si las
guías presentan un juego de guiado como consecuencia del desgaste,
generalmente es posible seguir utilizando las guías, mientras que en
el tipo de construcción convencional según el estado de la técnica
es preciso cambiarlas.
Gracias a las características de las
reivindicaciones 2 y 3 se consigue que las superficies de montaje de
las guías se puedan mecanizar de una forma especialmente sencilla y
que las propias guías se puedan montar con poco esfuerzo. Además, en
esta configuración cada guía se carga de forma simétrica.
Las reivindicaciones 4 a 7 indican
respectivamente como se asignan de una forma especialmente sencilla
las distintas piezas a los motores lineales y a las guías.
Las reivindicaciones 8 y 9 reproducen una
configuración que aumenta la facilidad de montaje, así como de
mecanizado.
Las reivindicaciones 10 y 11 indican
disposiciones óptimas de los motores lineales.
La reivindicación 12 reproduce que las piezas
grandes de las guías y de los motores lineales son accesibles
directamente desde la cara de trabajo, para lo cual sólo es
necesario un desplazamiento del carro-x y/o del
carro-y a la posición más exterior.
Otras características, ventajas y
particularidades de la invención resultan de la siguiente
descripción de un ejemplo de realización por medio del dibujo. Las
distintas figuras muestran:
Fig. 1 una vista frontal parcial de una
máquina-herramienta según la invención con un
husillo de herramienta que no se puede desplazar en
dirección-z;
Fig. 2 una sección longitudinal vertical a través
de la máquina-herramienta según la figura 1 de
acuerdo con la línea de intersección II-II en la
figura 1;
Fig. 3 una sección longitudinal horizontal a
través de la máquina-herramienta según la figura 1
de acuerdo con la línea de intersección III-III en
la figura 1;
Fig. 4 una vista frontal de soporte de la
máquina-herramienta;
Fig. 5 una vista sobre la cara trasera del
carro-x;
Fig. 6 una vista sobre la cara delantera del
carro-x;
Fig. 7 una vista sobre la cara trasera del
carro-y;
Fig. 8 una vista sobre la cara delantera del
carro-y;
Fig. 9 una vista del carro-y con
un carro-z;
Fig. 10 la colocación de los motores lineales y
las guías entre el soporte y el carro en sección longitudinal
vertical en una representación esquemática; y
Fig. 11 una sección horizontal parcial a través
del carro-x.
Como se puede deducir especialmente de las
figuras 1 a 3, la máquina-herramienta representada
en el dibujo presenta (vista en la dirección-z
horizontal) un soporte 2 cuadrado formado por un bastidor 1. El
soporte 2 está apoyado en una base 2a. El bastidor 1 está formado
(como se puede ver en las figuras 2 y 3) por perfiles huecos y rodea
su espacio interior 3 que está abierto por ambos lados y,
concretamente, en especial por la cara de trabajo 4. Por la cara de
trabajo 4 está apoyado en la base 2a, un soporte de herramienta 2b
que puede ser desplazable en dirección-z mediante un
procedimiento normal.
En la cara frontal 5 del soporte 2 orientada
hacia la cara de trabajo 4 están colocados, a ambos lados del
espacio interior 3, sendos carriles de guía-x 6
dispuestos paralelamente entre sí en un
plano-x-y vertical que se extienden
en dirección-x. En estos carriles de
guía-x 6 está apoyado un carro-x 7
horizontalmente desplazable en dirección-x con
patines de guía 8. Los patines de guía 8 están montados en la cara
trasera del carro-x 7 orientada hacia la cara
frontal 5 del soporte 2. El carro-x 7 también está
configurado a modo de bastidor y presenta un orificio de paso 10
abierto en dirección-z que se extiende
fundamentalmente de forma vertical en dirección-y.
En su cara delantera 11 orientada a la cara de trabajo 4 están
colocados a ambos lados del orificio de paso 10, carriles de
guía-y 12 paralelos entre sí que se extienden en
dirección-y, en los que está apoyado un
carro-y 13 por medio de patines de guía 14 de forma
verticalmente desplazable, es decir, en dirección-y.
Los patines de guía 14 están colocados en la cara trasera 15 del
carro-y 13 orientada hacia la cara delantera 11 del
carro-x 7.
En la configuración según la figura 9, en el
carro-y 13 a modo de bastidor y continuamente
abierto en dirección-z, está apoyado un
carro-z 16 de forma desplazable en
dirección-z sobre un par de carriles de
guía-z 17 dispuestos paralelamente entre sí que se
extienden en dirección-z, y concretamente por medio
de patines de guía 18 montados en el carro-y 13. El
carro-z 16 porta un husillo de herramienta 20 que se
puede accionar mediante giro alrededor de un eje 19 que se extiende
en dirección-z. Por el contrario, en la
configuración según las figuras 1 a 3, el husillo de herramienta 20
está configurado de forma que no se puede desplazar. En una
configuración como ésta, el asiento de la pieza 2b está configurado
normalmente de manera que se puede aproximar en
dirección-z al husillo de herramienta 20.
Los carriles de guía-x 6 con
patines de guía 8 forman guías-x que están
dispuestas simétricamente al plano
central-x-z 21 del soporte 2. Los
carriles de guía-y 12 con patines de guía 14 forman
guías-y que están dispuestas simétricamente al plano
central-y-z 22 del
carro-x 7.
Entre la cara frontal 5 del soporte 2 y la cara
trasera 9 del carro-x están previstos motores
lineales-x 23. Éstos también están dispuestos
simétricamente al plano-x-z en el
plano-x-y. Éstos presentan
disposiciones de imán permanente 24 como componente secundario que
se extienden por todo el recorrido de trabajo del
carro-x 7. Una disposición de imán permanente 24
está fijada respectivamente por la cara del carril de guía adyacente
6 opuesta al espacio interior 3 en la cara frontal 5 del soporte 2.
La fijación se lleva a cabo por medio de tornillos 25 que se
atornillan en perforaciones roscadas 26 en el soporte 2 que están
abiertas hacia la cara frontal 5. Los tornillos 25 se atornillan
desde la cara abierta hacia la cara de trabajo 4 a través de la
disposición de imán permanente 24 en las perforaciones roscadas 26.
Todos los tornillos 25 se extienden en
dirección-z.
A cada disposición de imán permanente 24 se le
asigna como pieza primaria una bobina de estator 27 que está
colocada en la cara trasera 9 del carro-x 8 y fijada
allí por medio de tornillos 28 que están atornillados en
perforaciones roscadas 29 en las bobinas de estator 27. Los
tornillos 28 también se extienden en dirección-z.
Éstos se atornillan desde la cara delantera 11 del
carro-x 7 en las perforaciones roscadas 29 de las
bobinas de estator 27, como se puede deducir de la figura 10.
Gracias a las fuerzas gravitatorias que actúan en los motores
lineales-x 23 también en
dirección-z, los patines de guía 8 se colocan a
presión contra el carril de guía 6 respectivo, de manera que se
compensa el juego de guiado en las guías-x.
Entre la cara delantera 11 del
carro-x 7 y la cara trasera 15 del
carro-y 13 están dispuestos motores
lineales-y 30. Éstos presentan disposiciones de imán
permanente 31 como componente secundario que están colocadas
respectivamente a ambos lados de los carriles de guía 12 en la cara
delantera 11 del carro-x 7 y que se extienden por
todo el recorrido de desplazamiento del carro-y 13.
Éstas están dispuestas respectivamente de forma adyacente al carril
de guía 12 y, concretamente, en la cara opuesta al orificio de paso
10. Dichas disposiciones también están fijadas en el
carro-x 7 por medio de tornillos 32 que están
atornillados a través de la disposición de imán permanente 31 en
perforaciones roscadas 33 abiertas hacia la cara delantera 11 en el
carro-x 7, como se puede ver en las figuras 6 y 10.
A cada disposición de imán permanente 31 se le ha asignado una
bobina de estator 34 como componente primario que está fijada en la
cara trasera 15 del carro-y 13 por medio de
tornillos 35. Los tornillos 35 están atornillados desde la cara
delantera 40 del carro-y 13 en perforaciones
roscadas 36 de la bobina estator 34. En este caso, las fuerzas que
actúan en los motores lineales-y 30 en
dirección-z también provocan que los patines de guía
14 del carro-y 13 se coloquen a presión contra los
carriles de guía 12 en el carro-x, es decir, que a
través de los motores lineales-y 30 se suprime el
posible juego de guía en las guías-y.
Como resulta de la explicación citada
anteriormente, las hendiduras de ventilación 37 de los motores
lineales-x 23 se encuentran entre sus disposiciones
de imán permanente 24 y las bobinas de estator 27 fundamentalmente
en un plano-x-y conjunto. Del mismo
modo, las hendiduras de ventilación 38 de los motores
lineales-y 30, es decir, las hendiduras de
ventilación 38 entre las disposiciones de imán permanente 31 y las
bobinas de estator 34, se encuentran en un
plano-x-y que es diametralmente
opuesto al plano-x-y de la hendidura
de ventilación 37 en dirección-z.
En el carro-y 13 en la
configuración desplazable según la figura 9, también están previstos
motores lineales-z 39 en dirección-z
para el accionamiento del carro-z 16.
Los motores lineales anteriormente descritos son
motores lineales sincrónicos. No obstante, del mismo modo se pueden
utilizar motores lineales asincrónicos cuyo componente primario está
configurado como bobina de estator, mientras que el componente
secundario se compone de paquetes de chapas con bobinas de
cortocircuito.
Para la fijación de los carriles de guía 6 y 12 y
los patines de guía 8 y 14, se aplica lo mismo que para la fijación
de los motores lineales 23 y 30. Los carriles de
guía-x 6 están fijados por medio de tornillos 41 en
perforaciones roscadas 42 en la cara frontal 5 del soporte 2. El
atornillado se lleva a cabo en la misma dirección y del mismo modo
que en la disposición de imán permanente 24. Los carriles de guía 8
se fijan por medio de tornillos 43 en perforaciones roscadas 44 en
el carro-x 7, llevándose a cabo el atornillado de la
misma manera que en las bobinas de estator 27. Los carriles de
guía-y 12 se atornillan por medio de tornillos 45 en
perforaciones roscadas no representadas en la cara delantera 11 del
carro-x 7, llevándose a cabo el atornillado del
mismo modo que en las disposiciones de imán permanente 31.
Finalmente, los patines de guía 14 se fijan por medio de tornillos
46 en perforaciones roscadas no representadas en la cara trasera 15
del carro-y 13, efectuándose el atornillado del
mismo modo que en las bobinas de estator 34.
Como resulta de la figura 10, los tornillos
también se pueden atornillar desde la cara interior de un carro en
el componente a sujetar. En la figura 11 está representado que la
disposición de imán permanente 31 del motor lineal-y
30 también se puede fijar por medio de tornillos 32 en el
carro-x 7, de tal manera que los tornillos 32 se
pueden atornillar en la disposición de imán permanente 31 desde el
interior del carro-x 7 configurado como cajón hueco
a través de la cara delantera 11 del carro-x 7. Esto
es posible porque con los tornillos 32 están configurados orificios
alineados 47 en la cara trasera 9 del carro-x 7, a
través de los cuales se introducen los tornillos 32 y a través de
los cuales se puede introducir una herramienta para apretar o
aflojar los tornillos 32. De la misma manera, los carriles de
guía-y 12 se pueden fijar en la cara delantera 11
del carro-x7 por medio de tornillos 45. Este tipo
de fijación se aplica del mismo modo para la fijación representada
en la figura 10 de las bobinas de estator 27 y de los patines de
guía 8 en la cara trasera 9 del carro-x 7.
Como resulta de lo anteriormente expuesto, la
cara frontal 5, la cara trasera 9 y la cara delantera 11 del
carro-x 7 y la cara trasera 15 del
carro-y 13 forman superficies de montaje fáciles de
tratar y bien accesibles para las guías-x e -y, así
como para los motores lineales-x e -y 23, 30.
Como resulta además de lo citado anteriormente,
los motores lineales 23, 30 se componen respectivamente de un primer
elemento de motor y de un segundo elemento de motor. De forma
comparable, las guías-x y las
guías-y se componen de un primer elemento de guía y
de un segundo elemento de guía. Todos los elementos están
clasificados por parejas y dispuestos unos frente a otros.
Claims (12)
1. Máquina-herramienta
- -
- con un soporte (2) a modo de bastidor que limita un espacio interior (3),
- que presenta una cara frontal (5) situada en un plano-x-y,
- -
- con un carro-x (7) que presenta
- -
- una cara trasera (9) orientada hacia la cara frontal (5) y
- -
- una cara delantera (11) opuesta a la cara trasera (9) y asignada a una cara de trabajo (4),
- -
- con guías-x (6, 8) que
- -
- por una parte están colocadas en el soporte (2) y
- -
- por otra parte en el carro-x (7) y
- -
- permiten un desplazamiento del carro-x (7) respecto al soporte (2) en dirección x,
- -
- con guías-y (12, 14) que
- -
- por una parte están colocadas en el carro-x (7) y
- -
- por otra parte en el carro-y (13) y
- -
- permiten un desplazamiento del carro-y (13) respecto al carro-x (7) en dirección y,
- -
- con un husillo de herramienta (20) dispuesto en el carro-y (13) y que se extiende en dirección-z (3),
- -
- con motores lineales-x (23) que
- -
- por una parte están dispuestos en la cara frontal (5) del soporte (2) y por otra parte en la cara trasera (9) del carro-x (7),
- -
- se componen respectivamente de un componente primario (27) y un componente secundario (24) y
- -
- presentan respectivamente entre el componente primario (27) y el componente secundario (24), una hendidura de ventilación (37),
- -
- encontrándose las hendiduras de ventilación (37) de los motores lineales-x (23) en un plano-x-y conjunto y
- -
- con motores lineales-y (30) que
- -
- por una parte están dispuestos en la cara delantera (11) del carro-x (7) y, por otra parte, en la cara trasera (15) del carro-y (13),
- -
- que se componen respectivamente de un componente primario (34) y un componente secundario (31) y
- -
- que presentan respectivamente entre el componente primario (34) y el componente secundario (31), una hendidura de ventilación (38),
- -
- encontrándose las hendiduras de ventilación (38) de los motores lineales-y (30) en un plano-x-y conjunto.
2. Máquina-herramienta según la
reivindicación 1, caracterizada porque las
guías-x (6, 8) están colocadas, por una parte, en la
cara frontal (5) del soporte (2) y, por otra parte, en la cara
trasera (9) del carro-x (7).
3. Máquina-herramienta según la
reivindicación 1, caracterizada porque las
guías-y (12, 14) están colocadas, por una parte, en
la cara delantera (11) del carro-x (7) y, por otra
parte, en la cara trasera (15) del carro-y (13).
\newpage
4. Máquina-herramienta según la
reivindicación 1, caracterizada porque un primer componente
(24) de cada motor lineal-x (23) está colocado en la
cara frontal (5) del soporte (2) y un segundo componente (27) en la
cara trasera (9) del carro-x (7).
5. Máquina-herramienta según la
reivindicación 1, caracterizada porque un primer componente
(31) de cada motor lineal-y (30) está colocado en la
cara delantera (11) del carro-x (7) y un segundo
componente (34) en la cara trasera (15) del carro-y
(13).
6. Máquina-herramienta según la
reivindicación 2, caracterizada porque las
guías-x (6, 8) están fijadas en el soporte (2) o
bien en el carro-x (7) por medio de tornillos (41,
43) que se extienden en dirección-z.
7. Máquina-herramienta según la
reivindicación 3, caracterizada porque las
guías-y (12, 14) están fijadas en el
carro-x (7) o bien en el carro-y
(13) por medio de tornillos (45, 47) que se extienden en
dirección-z.
8. Máquina-herramienta según la
reivindicación 4, caracterizada porque los motores
lineales-x (23) están fijados en el soporte (2) o
bien en el carro-x (7) por medio de tornillos (25,
28) que se extienden en dirección-z.
9. Máquina-herramienta según la
reivindicación 5, caracterizada porque los motores
lineales-y (30) están fijados en el
carro-x (7) o bien en el carro-y
(13) por medio de tornillos (32, 35) que se extienden en
dirección-z.
10. Máquina-herramienta según la
reivindicación 1, caracterizada porque los motores
lineales-x (23) están dispuestos con simetría
especular respecto a un plano
central-x-z (21) del soporte
(2).
11. Máquina-herramienta según la
reivindicación 1, caracterizada porque los motores
lineales-y (30) están dispuestos con simetría
especular a un plano central-y-z
(22) del carro-x (7).
12. Máquina-herramienta según la
reivindicación 1, caracterizada porque las guías (6, 8; 12,
14) y los motores lineales (23, 30) están abiertos al menos
parcialmente hacia la cara de trabajo (4).
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