ES2249561T3 - Maquina para mecanizado de piezas de grandes dimensiones. - Google Patents

Abstract

Máquina para el mecanizado de piezas de importantes dimensiones del tipo de las que incorporan un dispositivo mecanizador de cinemática paralela con sus movimientos propios en los ejes cartesianos X, Y, Z, caracterizada por estar montado dicho dispositivo mecanizador en una plataforma con movimientos en el eje Z, soportada a su vez por un puente que se desliza por las correspondientes guías proporcionando movimientos en los ejes X e Y. La invención que se preconiza presenta la importante ventaja de unir la precisión y alta velocidad mecanizado de la máquina de cinemática paralela con la accesibilidad de la máquina a grandes áreas de trabajo proporcionada por la plataforma soporte montada en un puente.

Description

Máquina para el mecanizado de piezas de grandes dimensiones.

La presente memoria descriptiva se refiere a una máquina para el mecanizado de piezas de grandes dimensiones del tipo de las que incorporan un puente que se desliza por dos guías y soportan un dispositivo de mecanizado basado en la cinemática paralela.

En la actualidad se conocen varios tipos de máquinas que consisten un puente que se desliza por dos guías y que lleva el dispositivo o herramienta que actuará sobre la pieza a mecanizar. Estos dispositivos o herramientas están diseñados para desplazarse, tanto longitudinalmente como transversal y verticalmente gracias al puente y a las guías mencionados antes, para efectuar las tareas de mecanizado para las que se programan. Este tipo de máquinas convencionales únicamente puede trabajar en sistemas basados en tres ejes cartesianos (x, y, z), algunas veces con ayuda de un eje rotativo adicional.

Un inconveniente de las máquinas constituidas por un puente y sus correspondiente guías es que, debido a su gran masa y por lo tanto a su inercia elevada, las velocidades y aceleraciones de trabajo deben ser bajas para poder obtener unas tolerancias de mecanizado aceptables.

Un ejemplo mejorado de este tipo de máquinas convencionales lo podemos encontrar en la Patente DE-A-19938058, que divulga la tecnología anterior más próxima y que protege un puente que se desliza por dos guías, el cual comporta un dispositivo de mecanizado dotado de movimiento ascendente y descendente, al que se le añaden dos movimientos giratorios en la herramienta de mecanizado. Esta máquina une los tres ejes cartesianos x, y, z que conforman un sistema lineal convencional, mejorando sin duda la flexibilidad del área de trabajo aunque sin eliminar los inconvenientes anteriormente citados de baja velocidad de trabajo y bajas prestaciones propios de este tipo de máquinas convencionales.

Otro ejemplo de este tipo de máquinas convencionales podemos encontrarlo en los tipos reivindicados en la Patente DE-U-29705152, que comprenden dos variaciones (figs. 3 y 5) del modelo anteriormente citado de tres ejes cartesianos y dos movimientos circulares de la herramienta integrados en una única máquina, residiendo la novedad en la sustitución del puente por una trayectoria circular que, aunque permite los mismos movimientos en los ejes x, y, z del caso anterior, lo hace en un área de trabajo más reducida, lo que le hace ser apropiado para piezas de tamaño intermedio con baja precisión. Otra de las variaciones reflejadas en esta patente (fig. 4) sustituye el movimiento ascendente y descendente en el eje z por unos actuadores lineales que realizan giros y desplazamientos a lo largo de este eje, mejorando ligeramente la capacidad de movimiento, aunque sin resolver los problemas anteriormente citados.

Existen también algunos sistemas o dispositivos para el mecanizado de piezas conocidos en la industria como máquinas de cinemática paralela (PKM) que permiten el mecanizado de la pieza en un espacio predeterminado reducido, aunque con gran aceleración y mayor precisión que todos los tipos de máquinas anteriormente citados, fundamentalmente gracias a su baja masa móvil, mediante múltiples ejes interpolados que se consiguen por lo general gracias a múltiples actuadores lineales.

En cuanto a las máquinas o dispositivos de mecanizado basadas en el sistema de cinemática paralela, diremos que, si bien proporcionan un mecanizado de precisión y altas prestaciones de velocidad y aceleración, su ámbito de aplicación es limitado y por lo tanto, este sistema no se utiliza en la actualidad para mecanizar piezas de grandes dimensiones.

Para solventar la problemática que existe actualmente para el mecanizado de piezas de grandes dimensiones, se ha desarrollado tal como se define en la reivindicación 1, la máquina objeto de la presente invención.

La máquina para el mecanizado de piezas de grandes dimensiones que se preconiza presenta múltiples ventajas sobre las soluciones utilizadas actualmente en el sector, siendo la más importante que la máquina de cinemática paralela tiene ahora acceso a grandes áreas de trabajo, merced a los desplazamientos en las coordenadas X, Y y Z, a lo que hay que sumar la total flexibilidad de movimientos que dentro de su propia área de trabajo posee el cabezal de la máquina de cinemática paralela.

Una ventaja de una realización preferente de la presente invención es la sincronización de funcionamiento de la máquina de cinemática paralela con sus movimientos en los ejes cartesianos X, Y y Z, es decir, mientras la máquina de cinemática paralela trabaja a plena velocidad y aceleración, los ejes cartesianos realizan el seguimiento de su movimiento, lo cual hace posible ampliar la zona de trabajo de la máquina de cinemática paralela a toda el área cartesiana de la máquina que se presenta.

Otra ventaja apreciable que aporta la máquina presentada, consiste en su elevada resistencia a la flexión que permite conseguir un mayor grado de precisión, puesto que al no existir fenómenos de torsión permite trabajar con tolerancias mínimas.

Otra ventaja importante de la presente invención es su alta velocidad de trabajo, que como es lógico, reduce significativamente los tiempos de mecanizado y consecuentemente los costes.

Por último, otra ventaja de la máquina para el mecanizado de piezas de grandes dimensiones es su bajo coste de fabricación en comparación con el de las sofisticadas máquinas que se utilizan habitualmente en el sector.

Para comprender mejor la presente invención, en el plano anexo se ha representado la disposición óptima de la misma. En dicho plano:

La figura -1- muestra una perspectiva de la presente invención.

La figura -2- muestra un detalle de un ejemplo de máquina de cinemática paralela que puede ir montada en la plataforma del puente.

La máquina para el mecanizado de piezas de grandes dimensiones que se presenta, incorpora, como puede apreciarse en las figuras, un puente (1) de configuración variable, cuyos pies (2) se desplazan en sentido longitudinal por las guías (3), permitiendo los movimientos en la coordenada X (4).

Sobre el puente (1) se ha previsto una plataforma (5) que se desplaza transversalmente con respecto a las guías (3) de la máquina a través de sus propias guías (7), posibilitando todas las posiciones posibles de la plataforma (5) con respecto a la coordenada Y (6).

La anteriormente citada plataforma (5) de configuración variable, lleva asociada una máquina de cinemática paralela (8) de cualquiera de los tipos conocidos, compuesta por varios ejes interpolados a base de cilindros actuadores (9), pudiendo llevar como opción un husillo central (10) intermedio, en cuyo extremo inferior iría un cabezal (11) capaz de situarse en cualquier posición, según los ejes de los actuadores (9).

Para los movimientos de subida y bajada de la máquina de cinemática paralela (8), es decir, los desplazamientos con respecto a la coordenada Z, se podrá utilizar cualquiera de los dispositivos conocidos y utilizados actualmente en el sector, como por ejemplo, cilindros actuadores (12), tornillos de bolas, cremalleras, etc.

Para el control de la máquina, se ha previsto una unidad informática de control que controla todos los movimientos que se programen, llevando a cabo la sincronización de los desplazamientos en los ejes cartesianos de cada componente, mientras que el cabezal de la máquina de cinemática paralela (8) se posicionará automáticamente en los puntos de trabajo correspondientes.

Se omite expresamente la descripción detallada del resto de la mecánica de la máquina, pues se considera que no es objeto de reivindicación alguna.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la forma óptima de fabricarla, sólo queda por añadir que su descripción no es limitativa, pudiéndose introducir los cambios que se define en las reivindicaciones que se enumeran a continuación.

Claims (2)

1. Máquina para el mecanizado de piezas de grandes dimensiones que consiste en una máquina de cinemática paralela (8) formada por varios ejes interpolados, caracterizada porque la máquina de cinemática paralela (8) está montada sobre una máquina de cinemática lineal que tiene tres ejes cartesianos u ortogonales (X, Y, Z), formada por un puente móvil (1) que puede desplazarse en la dirección del eje X y una plataforma (5) montada sobre el puente (1) que puede desplazarse en la dirección del eje Y, y donde la máquina de cinemática paralela (8) está montada en la plataforma (5) y puede desplazarse en la dirección del eje Z mediante dispositivos como cilindros actuadores (12), tornillos a bolas, cremalleras, etc.

2. Máquina para el mecanizado de piezas de grandes dimensiones según la reivindicación 1, caracterizada por poseer una unidad informática de control para la sincronización de los desplazamientos de cada componente a lo largo de los ejes X, Y y Z.