ES2249565T3 - Soporte para utiles. - Google Patents

Abstract

Un sistema de utillaje (15) que comprende una pluralidad de elementos (18) dispuestos en un conjunto (28), siendo móvil cada elemento (18) longitudinalmente con respecto a los otros elementos (18) del conjunto (28) y teniendo un primer extremo (20), cual sistema comprende, además, unos medios para ajustar las posiciones longitudinales relativas de los elementos (18) de manera que los extremos libres (20) de dichos elementos (18) definan aproximadamente un contorno de superficie deseado (22), y unos medios para retener dichos elementos (18) en sus posiciones ajustadas, caracterizado porque: el primer extremo (20) de cada elemento (18) está previsto en una parte mecanizable (64) montada amoviblemente sobre una porción de base (66), siendo tal el conjunto que los extremos libres (20) de los elementos (18) se pueden mecanizar para producir el contorno de superficie deseado (22)

Description

Soporte para útiles.

La presente invención se refiere a un útil según el preámbulo de la reivindicación 1, como por ejemplo, el que se conoce por el documento GB-A-868162, y más particularmente a un útil modular reconfigurable.

La fabricación de un útil, o patrón, ha implicado convencionalmente el mecanizado a partir de un bloque de material, un procedimiento aditivo tal como la fundición a partir de un molde, esculturación o remodelación, o bien la fabricación, por ejemplo a partir de metal laminado. Para útiles a gran escala, requeridos por lo general en las industrias aeroespacial y del automóvil, la duración del tiempo en preparar los útiles mediante tales métodos es lenta, y prohibitivamente cara. Esto es debido en parte al gran tamaño de los bloques de material requerido, que debe ser aplicado a los útiles en su fabricación, y que puede que tengan que ser pedidos con meses de anticipación para su suministro.

Por otra parte, la cantidad de tiempo de trabajo especializado y material requerido para producir un útil de manera convencional, lo ha hecho antieconómico para fabricar un útil para una producción de volumen limitado, por ejemplo en el desarrollo de un producto, producción de lotes limitada y fabricación según indicaciones del cliente.

Con el objeto de superar esos problemas, se han desarrollado unos útiles modulares reconfigurables, tipificados por lo descrito en la patente US núm. 5846464. En el útil descrito en dicha patente, en una base de accionamiento está montado un conjunto de vástagos ajustables verticalmente, de manera que se pueda ajustar individualmente la altura de cada vástago por encima de la base. Una superficie flexible, o lámina frontal, está incorporada a unos soportes flexibles, que están montados en los extremos de los vástagos. El contorno de superficie de la lámina frontal se puede ajustar, por lo tanto, a un contorno deseado mediante el ajuste de las alturas individuales de los vástagos. Dichos ajustes se controlan automáticamente a través de un ordenador, que se programa de antemano con el contorno deseado. Cuando el útil está en uso, la superficie de la lámina frontal actúa ya como una superficie de utillaje principal, ya como una superficie de utillaje secundaria destinada a producir un patrón o molde, por ejemplo, para fundición.

Las útiles reconfigurables de la clase descrita son adecuados para algunas aplicaciones, pero para otras aplicaciones no tienen la suficiente robustez y/o definición en la superficie de utillaje. Los vástagos que soportan la lámina frontal flexible están separados, y no caen en el plano del contorno de superficie deseado. Por lo tanto, la superficie de la lámina frontal es sólo una aproximación punto a punto del contorno de superficie deseado. La resolución de la superficie depende de la densidad, número y tamaño de los vástagos en el conjunto del útil, pero a medida que la densidad de los vástagos aumenta, y su tamaño se reduce, se va volviendo cada vez más difícil ajustar las posiciones de los vástagos.

La fortaleza combinada de los vástagos es también mucho menor que la fortaleza de un útil macizo, y por lo tanto el útil no es lo suficientemente fuerte para la mayoría de las operaciones del utillaje. Por otra parte, la proporción entre dimensiones, es decir, la magnitud de la profundidad de la superficie del útil en comparación con su anchura, está limitada por la magnitud con que la lámina frontal pueda deformarse.

Según la presente invención, se ha previsto un sistema de utillaje que comprende una pluralidad de elementos dispuestos en un conjunto, cada uno de los cuales es móvil longitudinalmente con relación a los otros elementos del conjunto y tiene un primer extremo, comprendiendo además el sistema, unos medios para ajustar las posiciones longitudinales relativas de los elementos de manera que los extremos libres de los citados elementos definan aproximadamente el contorno de superficie deseado y unos medios para retener dichos elementos en sus posiciones ajustadas, caracterizado porque: el primer extremo de cada elemento está dotado de una parte mecanizable montada amoviblemente en una porción de base, siendo tal el conjunto que los extremos libres de los elementos se pueden mecanizar para producir el contorno de superficie deseado.

El término porción de base, tal como se emplea aquí, incluye tanto una porción de base que forma parte del elemento y que es accionable por un miembro de accionamiento como el miembro de accionamiento per se.

Es preferible que los elementos del conjunto sean móviles entre una posición cerrada en la que dichos elementos contactan entre sí y quedan asegurados en tal posición, y una posición abierta en la que los elementos del conjunto quedan separados. Preferentemente se prevén unos medios de accionamiento para abrir y cerrar el conjunto.

Es otra ventaja de la invención el que cuando se mecaniza la cara del útil, dicha cara del útil no es una aproximación punto a punto del contorno de superficie deseado, sino que es exacta. Además, la mecanización de los elementos permite que se utilicen elementos mayores para un tamaño dado de útil que se posicionan verticalmente de manera más fácil, se desplazan lateralmente y se aseguran dentro del conjunto. Otra ventaja de la invención es que el número de vástagos también se puede reducir.

Preferiblemente, hay unos medios de accionamiento o unos medios adicionales de accionamiento que proporcionan un accionamiento vertical de cada uno de los elementos. Los medios adicionales de accionamiento pueden consistir en unos medios de accionamiento individuales para cada elemento, unos medios de accionamiento móviles que accionan cada uno de los elementos a la vez, o una serie de medios de accionamiento, accionando cada uno uno o más elementos.

Alternativamente, los elementos se pueden colocar en una posición levantada y permitir que cada elemento caiga por gravedad a una posición deseada, en la que el elemento queda frenado y asegurado.

De preferencia, los elementos del conjunto están dispuestos a modo de mosaico a fin de producir una superficie de utillaje continua. En otra disposición alternativa, puede que los elementos no estén dispuestos completamente a modo de mosaico, sino que pueden estar dispuestos con unos conductos entre ellos para la aplicación de una presión negativa a la superficie del propio útil destinada a emplear el útil en una conformación al vacío, y la aplicación de una presión positiva a la superficie del útil para refrigerar dicho útil y/o para expulsar un producto de la superficie del mismo útil. Alternativamente, los elementos podrán estar dotados de agujeros pasantes o canales en su superficie para la aplicación de una presión negativa o positiva a la superficie de dicho útil.

Es preferible que la sección transversal de cada elemento sea sustancialmente cuadrada con un extremo puntiagudo en un primer vértice del cuadrado y un rebajo correspondientemente configurado en el vértice opuesto del cuadrado. Alternativamente, la sección transversal de los elementos podrá ser cuadrada, rectangular o de cualquier sección de mosaico.

Los elementos pueden ser todos del mismo tamaño. Alternativamente, los elementos podrán ser de diferentes tamaños según el contorno cambiante de la superficie del utillaje, por ejemplo, una densidad mayor de elementos más pequeños es preferible en un conjunto que tenga grandes cambios en el contorno de superficie con el objeto de reducir el mecanizado requerido de los elementos.

Los elementos de un conjunto también pueden ser de tamaño variante según el producto que se esté produciendo con el útil, por ejemplo, en áreas con un gran detalle de un producto, en el conjunto se requiere una mayor densidad de elementos más pequeños.

Los elementos se pueden hacer a partir de una amplia gama de materiales, por ejemplo de plástico, cerámica, metales, madera, composiciones y mezclas, y la elección del material dependerá del ambiente de aplicación del útil. Los elementos dentro de un conjunto podrán estar hechos del mismo o de diferentes materiales. La elección del material puede estar limitada por las exigencias, si las hay, con que la superficie del útil se mecaniza.

El conjunto podrá incluir elementos especiales conocidos per se, que tengan una particular funcionalidad en el conjunto. Dichos elementos especiales podrían consistir en vástagos eyectores, vástagos de acción lateral para producir un rebajo y vástagos de bebedero, para la introducción de material en el molde.

Cuando sea conveniente o necesario que la superficie de la parte a producir en el sistema de utillaje de la invención tenga una superficie libre de marcas testimoniales, ocasionadas por la presencia de huecos entre elementos, los elementos podrán estar unidos conjuntamente en la superficie del utillaje. Dependiendo del material a partir del cual estén hechos los elementos, los mismos podrán ser unidos por cualquier técnica adecuada, por ejemplo, mediante pegamento con adhesivo orgánico o por soldadura. Cuando se requiera reconfigurar la herramienta, la unión se puede quitar, por ejemplo, bien mecánicamente por mecanizado o químicamente. La superficie libre de marcas testimoniales puede ser exigida por ejemplo, por razones cosméticas o estéticas o para asegurar una integridad estructural.

En el uso, se puede aplicar un medio adhesivo o de calentamiento a la cara posterior del sistema de utillaje de acuerdo con los diversos aspectos de la presente invención.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se ha previsto un método de utillaje que comprende el montaje de una pluralidad de elementos en un conjunto, teniendo cada elemento una parte superior montada amoviblemente sobre una porción de base, el desplazamiento de los elementos verticalmente el uno con respecto al otro y la mecanización de las partes superiores a un contorno de superficie deseado.

Cuando se requiera que el sistema de utillaje según la invención tenga grandes cambios en un contorno de superficie, los elementos dentro de un sistema de utillaje se podrán organizar en una serie de módulos que pueden disponerse en el mismo plano o en una disposición de múltiples niveles. De esta manera, las longitudes de los elementos y los actuadores se podrán reducir sin afectar a las proporciones entre dimensiones del útil que se puedan alcanzar.

Preferiblemente, los elementos del conjunto se mecanizan cuando el conjunto está en la posición cerrada, aunque dichos elementos se podrían mecanizar cuando el conjunto está en la posición abierta.

Alternativamente, las partes superiores de los elementos del conjunto se podrán quitar y mecanizar independientemente del conjunto.

A continuación se describirá la invención a título de ejemplo solamente, haciendo referencia a los dibujos que se acompañan en los que:

la figura 1 ilustra una disposición conocida de un útil modular reconfigurable en la que hay una lámina flexible que está montada sobre un conjunto de vástagos ajustables verticalmente;

la figura 2 muestra un útil de acuerdo con la invención que incluye una pluralidad de elementos en un conjunto;

la figura 3 ilustra el útil de la figura 2 en el que los elementos se han desplazado verticalmente con respecto el uno de los otros;

la figura 4 muestra el útil de las figuras 2 y 3 en el que el contorno de superficie del útil está siendo recortado con una fresa a una forma deseada;

la figura 5 ilustra un marco de sujeción destinado a bloquear los elementos en la posición cerrada;

la figura 6 muestra una realización alternativa de la invención en la que los elementos del conjunto se han desplazado a una posición abierta antes del movimiento vertical de dichos elementos;

la figura 7 ilustra el útil de la figura 6 en el que los elementos han sido desplazados verticalmente en la posición abierta;

la figura 8 muestra una pluralidad de elementos cuadrados montados en un conjunto alternativo sobre unos carriles de soporte en la posición cerrada;

la figura 9 ilustra los elementos del conjunto 8 desplazados a la posición abierta;

la figura 10 muestra una pluralidad de elementos autoguiados montados en un conjunto sobre carriles de soporte en la posición cerrada;

la figura 11 ilustra los elementos del conjunto de la figura 10 desplazados a la posición abierta; y

la figura 12 representa una realización alternativa de la invención en la que los elementos del conjunto están dispuestos en módulos.

Con referencia primeramente a la figura 1, en la misma se indica en general con el numeral 10 un útil modular reconfigurable conocido. Hay una pluralidad de vástagos ajustables verticalmente y distanciados 12 que están montados sobre una base de accionamiento 14, de manera que la altura de cada vástago 12 por encima de dicha base de accionamiento 14 se puede ajustar individualmente. Una lámina flexible 16 está acoplada en los extremos de los vástagos 12. Ajustando las alturas individuales de los vástagos 12 se puede establecer un contorno de superficie deseado de la lámina 16. Los ajustes de controlan automáticamente mediante un ordenador (no ilustrado), que se programa previamente con el contorno deseado.

A continuación se describirá una primera realización del útil de acuerdo con la invención y haciendo referencia a las figuras 2 a la 5. El útil se indica en general con el número 15 y comprende una pluralidad de elementos 18 dispuestos en una posición cerrada, es decir, con los lados de elementos adyacentes 18 contactando entre sí. Un extremo superior 20 de cada elemento 18 forma parte de una superficie del útil 22. Como ilustra la figura 5, dicho útil 15 consta de nueve elementos 18 que están dispuestos en un conjunto
28.

Los miembros de sujeción 24,26 proporcionan un soporte lateral adicional y aseguran los elementos 18 del conjunto 28, con respecto el uno del otro, cuando el propio útil 15 está siendo mecanizado y está en uso.

Con el objeto de cambiar el contorno de superficie 22 del útil 15, los miembros de sujeción 24,26 se aflojan, y los elementos 18 se desplazan verticalmente con respecto el uno del otro mediante unos medios de accionamiento con el objeto de producir una aproximación del contorno de superficie deseado 22 del útil, según muestra la figura 3. Opcionalmente, los medios de accionamiento son amovibles.

En el conjunto preferente (no ilustrado), los medios de accionamiento consisten en una varilla roscada que se extiende hacia abajo, está montada giratoriamente en el lado inferior de cada elemento y está encajada a rosca en una porción de base. Los elementos 18 se posicionan mediante rotación de las varillas roscadas, cada una de las cuales es accionada por un motor eléctrico. En un conjunto alternativo (no ilustrado), todos los elementos 18 se elevan manualmente y cada elemento puede caer por gravedad a una posición deseada, en la que el propio elemento es asegurado.

Cuando los elementos han sido posicionados verticalmente, la superficie del utillaje 22 se mecaniza mediante una fresa, como se aprecia en la figura 4. Se requiere una cantidad mínima de mecanizado debido a que los elementos 18 ya han sido posicionados antes del mecanizado, como se describió más arriba. Sólo se requiere un corte de acabado, lo cual significa que, por lo general, menos del 5% de cada elemento se sacrifica en el mecanizado.

Los elementos 18 están formados en dos partes, una parte superior amovible y mecanizable 64 y una parte inferior 66 que constituye una parte permanente del útil y que es capaz de ser accionada como se describió. Cuando la superficie del útil 22 se mecaniza, es preferible que las partes superiores 64 de los elementos 18 se mecanicen con el útil 15 ensamblado. Sin embargo, si esto no fuera posible debido al gran tamaño de la pieza del útil 15, entonces las partes superiores 64 se pueden desmontar del útil 15 y mecanizarlas independientemente.

En una realización alternativa de la invención, ilustrada en las figuras 6 y 7, los elementos 18 del conjunto 28 se mueven de la posición ilustrada en la figura 2, que es una posición cerrada, a una posición abierta, representada en la figura 6. Los elementos 18 se separan por medio de un motor eléctrico, engranajes y correderas transversales (no ilustrados). Cuando el conjunto 28 está en la posición abierta, los elementos 18 se desplazan verticalmente con respecto el uno del otro, como se indica en la figura 7 mediante las flechas A.

Una vez que los elementos 18 se han posicionado verticalmente, el conjunto 18 se vuelve a desplazar de la posición abierta a la posición cerrada. Finalmente los elementos 18 del conjunto 28 se aseguran con los miembros de sujeción 24,26, ver figura 5, y la superficie del utillaje 22 se mecaniza dejándola lista para el uso.

En las figuras 8 y 9 se ilustra un conjunto alternativo 30 en las posiciones cerrada y abierta respectivamente. Unos carriles de soporte 31 a 38 soportan respectivos elementos 41 a 48, y se separan con el objeto de mover los elementos del conjunto 30 entre las posiciones cerrada y abierta como se indica mediante las flechas B.

Los vértices de elementos adyacentes, por ejemplo los elementos 41 y 42, que tienen unas diagonales alineadas en la posición cerrada, se tocan entre sí. Con el objeto de separar los vértices 71,72 de dichos elementos adyacentes 41,42 los mismos elementos 41,42 se montan en carriles de soporte separados 31,32. De manera similar los elementos adyacentes 43,44; 45,46 y 47,48 se montan sobre carriles de soporte separa-
dos.

Las figuras 10 y 11 representan otro conjunto 50 en las posiciones cerrada y abierta respectivamente. Los carriles de soporte 51 a 54 soportan respectivos elementos 55 a 58, y se separan con el objeto de mover los elementos del conjunto 50 entre las posiciones cerrada y abierta como se indica mediante las flechas C. En el conjunto 50, los elementos 55 a 58 no son de sección cuadrada, sino que son sustancialmente cuadrados y están formados con un extremo puntiagudo y unos rebajos configurados correspondientemente, indicados respectivamente con 59 y 60 en uno de los elementos 55.

El extremo puntiagudo 59 y los rebajos 60 están posicionados en una alineación axial en vértices opuestos de cada elemento 55,56,57,58, y son coaxiales con la dirección del movimiento de apertura y cierre del conjunto 50.

En consecuencia, cuando el conjunto 50 está en la posición cerrada, los extremos 59 encajan en respectivos rebajos 60 de elementos adyacentes, por ejemplo, el extremo 61 del elemento 57 se coloca en el rebajo 60 del elemento 55.

Esta disposición tiene la ventaja que los vértices 75 de los elementos adyacentes 55 no se tocan entre sí en la posición cerrada. En consecuencia, sólo se necesita un carril de soporte 51 para soportar los elementos adyacentes 55 en el movimiento de la posición cerrada a la posición abierta del conjunto 50. De manera similar, los otros elementos adyacentes 56,57,58 sólo requieren un respectivo carril de soporte 52,53,54 para cada hilera de elementos adyacentes. Por otra parte, la naturaleza entrelazada de las puntas y rebajos añade una resistencia al útil 15, y ayuda a guiar los elementos del conjunto 50 en el movimiento de la posición abierta a la posición cerrada.

En la figura 12 se ilustra otra disposición alternativa en la que los elementos del conjunto están dispuestos en módulos identificados como A,B y C. Dichos módulos A,B y C pueden quedar en el mismo plano o bien estar apilados en un conjunto de múltiples planos como se ilustra en dicha figura 12.

Aunque los elementos 18 ilustrados en las figuras son todos del mismo tamaño, se podrán usar diferentes tamaños de elemento 18 en diferentes aplicaciones del utillaje. Por ejemplo, en áreas de la superficie de utillaje 22 donde se requieran grandes proporciones entre dimensiones, es decir, la gama de profundidad del contorno de superficie de utillaje sea grande en comparación con su anchura, entonces, mediante el empleo de un número mayor de elementos más pequeños 18, se requerirá menos mecanizado de cada uno de los elementos.

Para útiles 15 que se han de usar en la formación al vacío, se prevén unos agujeros pasantes (no ilustrados) en los elementos 18, entre la superficie de utillaje 22 y la cara inferior de los elementos, los cuales se conectan a una bomba de vacío. Alternativamente, los elementos se podrán formar con una sección transversal que no forme mosaico completamente. Cuando están dispuestos en un conjunto cerrado, dichos elementos (no ilustrados) tienen unos conductos entre ellos, que se extienden a la superficie del utillaje, y que se pueden usar para la aplicación del vacío. Se puede aplicar una presión positiva a la superficie del utillaje 22 a través de agujeros o conductos para la refrigeración del útil, o para separar un producto de la superficie del utillaje 22.

Claims (11)

1. Un sistema de utillaje (15) que comprende una pluralidad de elementos (18) dispuestos en un conjunto (28), siendo móvil cada elemento (18) longitudinalmente con respecto a los otros elementos (18) del conjunto (28) y teniendo un primer extremo (20), cual sistema comprende, además, unos medios para ajustar las posiciones longitudinales relativas de los elementos (18) de manera que los extremos libres (20) de dichos elementos (18) definan aproximadamente un contorno de superficie deseado (22), y unos medios para retener dichos elementos (18) en sus posiciones ajustadas, caracterizado porque: el primer extremo (20) de cada elemento (18) está previsto en una parte mecanizable (64) montada amoviblemente sobre una porción de base (66), siendo tal el conjunto que los extremos libres (20) de los elementos (18) se pueden mecanizar para producir el contorno de superficie deseado (22).

2. Un sistema de utillaje (15) según se reivindica en la reivindicación 1, en el que se han previsto unos medios de retención (24,26) para detener el movimiento vertical de cada uno de los elementos (18).

3. Un sistema de utillaje (15) según se reivindica en la reivindicación 1, en el que unos medios de accionamiento proporcionan el accionamiento vertical de cada uno de los elementos (18).

4. Un sistema de utillaje (15) según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 á 3, en el que los elementos (18) del conjunto (28) están puestos a modo de mosaico para producir una superficie continua de utillaje (22).

5. Un sistema de utillaje (15) según se reivindica en la reivindicación 4, en el que los elementos (18) están dotados de agujeros pasantes destinados a la aplicación de una presión positiva o negativa a la superficie del utillaje (22).

6. Un sistema de utillaje (15) según se reivindica en la reivindicación 4 ó reivindicación 5, en el que la sección transversal de cada elemento (55,56,57,58) es sustancialmente cuadrada con un extremo puntiagudo (59) formado en un primer vértice del cuadrado y un rebajo correspondientemente configurado (60) formado en el vértice opuesto del cuadrado.

7. Un sistema de utillaje (15) según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 á 6, en el que los elementos son de diferentes tamaños.

8. Un sistema de utillaje (15) según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 á 7, en el que los elementos (18) del conjunto (28) son móviles entre una posición cerrada en que dichos elementos (18) contactan el uno con el otro y están asegurados en tal posición, y una posición abierta en que los elementos (18) del conjunto (28) están separados, y en el que se han previsto unos medios de accionamiento para abrir y cerrar el conjunto (28).

9. Un método de utillaje que comprende la previsión de un sistema de utillaje (15) que comprende una pluralidad de elementos (18) dispuestos en un conjunto (28), cada uno de cuales elementos (18) es móvil longitudinalmente con respecto a los otros elementos (18) del conjunto (28) y tiene un primer extremo (20), comprendiendo el sistema, además, unos medios para ajustar las posiciones longitudinales relativas de los elementos (18) de manera que los extremos libres (20) de los elementos (18) definan aproximadamente un contorno de superficie deseado (22) y unos medios para retener dichos elementos (18) en sus posiciones ajustadas, cual primer extremo (20) de cada elemento (18) está previsto en una parte mecanizable (64) montada amoviblemente sobre una porción de base (66), siendo tal el conjunto que los extremos libres (20) de los elementos (18) se pueden mecanizar para producir el contorno de superficie deseado (22), caracterizado porque el método comprende el desplazamiento de los elementos (18) verticalmente con respecto el uno de los otros y el mecanizado de las partes superiores (64) a un contorno de superficie deseado (22).

10. Un sistema de utillaje según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que los elementos (18) están ligados conjuntamente en la superficie de utillaje (22).

11. Un sistema de utillaje según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que los elementos (18) del conjunto (28) están dispuestos en módulos, cuales módulos pueden estar dispuestos en el mismo plano o apilados en un conjunto de múltiples planos.