ES2257394T3 - Maquina herramienta con al menos dos unidades de maquinado. - Google Patents

Maquina herramienta con al menos dos unidades de maquinado.

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ES2257394T3 ES01830726T ES01830726T ES2257394T3 ES 2257394 T3 ES2257394 T3 ES 2257394T3 ES 01830726 T ES01830726 T ES 01830726T ES 01830726 T ES01830726 T ES 01830726T ES 2257394 T3 ES2257394 T3 ES 2257394T3
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Abstract

Máquina herramienta que comprende: una primera y una secunda estructura (1 y 1¿) donde están instaladas respectivas unidades de maquinado (4 y 5) que se pueden mover a lo largo de al menos una guía (12, 13) que se extiende en una dirección principal (D3), dichas estructuras (1 y 1¿) siendo impulsadas por respectivos motores eléctricos lineales (18, 19, 26, 27) para deslizarse en dicha al menos una guía (12, 13) independientemente entre sí; una unidad de control (41) programable para hacer que las unidades de maquinado (4 y 5) realicen secuencias de operaciones definidas; caracterizada por el hecho que la misma además comprende otra unidad de control (40) conectada y dedicada específicamente a la unidad de maquinado (4) situada sobre la primera estructura (1); la unidad de control programable (41) controlando solamente la unidad de maquinado situada sobre la segunda estructura (1¿), o ambas unidades de maquinado (4 y 5), en función de la modalidad operativa preestablecida, al menos una de las unidades de control (40, 41) comprendiendo un programa anticolosión para impedir que las dos unidades de maquinado (4 y 5) colisionen entre sí durante la elaboración de las piezas de trabajo (35, 36, 37) dispuestas sobre la máquina (100).

Description

Máquina herramienta con al menos dos unidades de maquinado.
La presente invención se refiere a una máquina herramienta según el preámbulo de la reivindicación 1.
En algunas industrias de ingeniería mecánica, tales como por ejemplo las industrias aeronáuticas o automovilísticas, donde los componentes a maquinar pueden ser extremadamente grandes, la maquinaria automática utilizada debe ser adecuada para soportar piezas de trabajo muy voluminosas. Por este motivo, se conocen centros de maquinado o máquinas herramientas automáticas que tienen dos guías longitudinales paralelas, cada una de ellas soportada por un correspondiente montante.
Las unidades operativas que maquinan la pieza de trabajo están montadas sobre traviesas que se mueven por las guías.
En máquinas conocidas de este tipo, las traviesas deslizantes que se mueven por las guías longitudinales son impulsadas por dispositivos mecánicos de accionamiento que ubican cada traviesa en la posición necesaria para maquinar la pieza de trabajo y mueven la misma traviesa de manera de dar inicio al movimiento de avance de la unidad de maquinado.
Los dispositivos mecánicos para impulsar las traviesas deslizantes, tales como por ejemplo dispositivos con mecanismos de cremallera y piñón o tornillos con bolas circulantes, presentan varios inconvenientes. Uno de los inconvenientes es la relativa lentitud con que se mueven las traviesas a lo largo de las guías. Esta lentitud conduce a tiempos de respuesta de puesta en marcha extremadamente largos y tasas de aceleración limitadas en función también del peso y volumen de las partes mecánicas en cuestión.
Otro inconveniente relacionado con el uso de esos dispositivos mecánicos de impulsión es que las fuerzas de fricción aplicadas a las guías, que nuevamente dependen del peso y volumen de las traviesas deslizantes, son proporcionalmente muy altas. Esto conduce a un rápido sobrecalentamiento y desgaste de los componentes mecánicos.
Otras desventajas de los dispositivos mecánicos de impulsión convencionales residen en los frecuentes ajustes que exigen para reducir los errores de medida que ocurren también en consideración de las considerables longitudes recorridas por las traviesas a lo largo de las guías longitudinales.
También se conoce, a partir del documento EP 1.004.397, un maquinado compuesto que permite que múltiples cabezales de maquinado que se mueven individualmente puedan realizar diferentes operaciones de maquinado sobre una pieza de trabajo soportada sobre una mesa. En esta solución se ha proporcionado un pórtico en condiciones de moverse hacia delante y hacia atrás y que tiene un carril que se extiende horizontalmente sobre el cual están montados los múltiples cabezales de maquinado para su movimiento horizontal. Los múltiples cabezales de maquinado pueden moverse verticalmente tanto independientemente como juntos a través del movimiento vertical del pórtico. De esta manera, sobre la pieza de trabajo, sin tener que moverla, se pueden realizar diferentes operaciones de maquinado.
Un objetivo de la presente invención es el de proporcionar una máquina herramienta según las reivindicaciones de 1 a 3 y un método para controlar dicha máquina herramienta según las reivindicaciones de 4 a 7.
Ahora se describirá la invención con referencia a los dibujos anexos que ilustran realizaciones preferidas y no limitativas de la misma, y en los cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de una máquina herramienta según la presente invención;
- la figura 2 es una vista frontal, con algunas partes omitidas para exhibir mejor otras, de la máquina herramienta mostrada en la figura 1;
- la figura 3 es una vista posterior, con algunas partes omitidas para exhibir mejor otras, de la máquina herramienta mostrada en la figura 1;
- las figuras 4, 5, 6 y 7 son vistas esquemáticas en planta en una escala menor que la de las figuras previas que muestran la máquina herramienta de la figura 1 en cuatro modalidades operativas diferentes;
- la figura 8 es una vista esquemática en planta que muestra una configuración preferida de la máquina herramienta ilustrada en la figura 7;
- las figuras 9 y 10 son vistas esquemáticas en planta que muestran dos configuraciones alternativas diferentes de la máquina herramienta exhibida en la figura 5;
- la figura 11 es una vista esquemática en perspectiva de una segunda realización de la máquina herramienta según la presente invención.
Con referencia a las figuras de 1 a 11, el numeral 100 denota una máquina herramienta en su conjunto que comprende dos estructuras (1 y 1') donde están instaladas respectivas unidades de maquinado (4 y 5). Más exactamente, en la figura 1, las estructuras de soporte (1 y 1') son dos traviesas (2 y 3), mientras que en la figura 11, son dos montantes (2' y 3').
En ambos casos, las unidades de maquinado (4 y 5) se pueden mover en el espacio tridimensional a lo largo de los tres ejes lineales (X, Y y Z) de respectivos sistemas de referencia cartesiana.
Tal como se puede ver en la figura 1, cada una de las unidades de maquinado (4, 5) que son de tipo convencional y, por ende, no están ilustradas en detalles, comprende un carro (6, 7) con un husillo portaherramienta (8, 9) mostrado en las figuras 2 y 3. El carro (6, 7) está vinculado de manera deslizante con un elemento de soporte (10, 11) en el cual se mueve a lo largo de la dirección Z.
Los elementos de soporte (10 y 11) se pueden mover en la dirección Y con respecto a la respectiva traviesa (2, 3) a través de medios de impulsión tradicionales que no se describen con más detalles.
Las dos traviesas (2 y 3) se extienden a lo largo de una respectiva dirección principal (D1, D2) que substancialmente es paralela al eje Y del sistema de referencia cartesiana.
Las dos traviesas (2 y 3) están soportadas por dos guías longitudinales (12 y 13) que se extienden en una dirección principal (D3) que es substancialmente paralela a la dirección X, las guías (12 y 13) estando soportadas por una pluralidad de columnas (14).
Las columnas (14) tienen respectivos extremos inferiores (15) conectados a una base (16) de la máquina herramienta (100) y respectivos extremos superiores (17) conectados a las guías longitudinales (12 y 13).
Las traviesas (2 y 3) se pueden deslizar a lo largo de las guías longitudinales (12 y 13) en la dirección D3 de manera de guiar las unidades de maquinado (4 y 5) en los movimientos que estas últimas deben realizar para maquinar las piezas de trabajo dispuestas en la máquina herramienta automática (100).
Como se exhibe en al figura 1, la máquina (100) comprende dos unidades de control numérico (40 y 41) para controlar las unidades de maquinado (4 y 5) instaladas sobre las traviesas (2 y 3) de manera que la máquina (100) pueda realizar las operaciones de maquinado requeridas. Las unidades (40 y 41) están situadas en dos columnas (14) opuestas entre sí en la dirección D3.
Cada unidad de control (40, 41) puede ser programada para hacer que la respectiva unidad de maquinado (4, 5) realice una secuencia de operaciones definida, tal como por ejemplo programas "pieza" a través de un software específico.
En particular, la unidad de control (40) está dedicada específicamente a la unidad de maquinado (4) situada sobre la primera traviesa (2), mientras que la unidad de control (41) puede controlar solamente la unidad de maquinado (5) situada sobre la segunda traviesa (3) o ambas unidades de maquinado (4 y 5), dependiendo de la modalidad operativa establecida.
Como se muestra en la figura 2, la primera traviesa (2) es impulsada en la dirección D3 mediante dos motores eléctricos lineales (18 y 19). Cada uno de los dos motores eléctricos lineales (18, 19) comprende un órgano primario o rotor (20) y un órgano secundario o estator (21).
Los dos órganos primarios (20) son solidarios con la primera traviesa (2) en sus dos extremos opuestos (22 y 23).
Los dos órganos secundarios (21) se componen de dos respectivas guías de deslizamiento paralelas (24 y 25), cada una extendiéndose a lo largo de una de las guías longitudinales (12, 13).
Como se muestra en la figura 3, la segunda traviesa (3), así como la primera traviesa (2), es impulsada en la dirección D3 por dos motores eléctricos lineales (26 y 27). Cada uno de los dos motores eléctricos lineales (26, 27) comprende un órgano primario o rotor (28) y un órgano secundario o estator (29).
Los dos órganos primarios (28) son solidarios con la segunda traviesa (3) en sus dos extremos opuestos (30 y 31).
Los dos órganos secundarios (29) se componen de dos respectivas guías de deslizamiento paralelas (32 y 33), cada uno extendiéndose a lo largo de una de las guías longitudinales (12, 13) y moviéndose paralelos y yuxtapuestos a las guías de deslizamiento (24 y 25) de la primera traviesa (2) en la parte interna de las mismas de manera de no crear interferencia entre los dos respectivos motores eléctricos lineales (18, 26, 19, 27) de cada traviesa (2, 3) que se mueven en la misma guía longitudinal (12, 13).
Los respectivos órganos primarios (20, 28) y órganos secundarios (21, 29) de cada motor (18, 19, 26, 27) están situados opuestos entre sí y separados por un adecuado entrehierro (34) según el conocido principio de funcionamiento de los motores eléctricos
lineales.
Los motores eléctricos lineales (18, 19, 26, 27) constituyen medios motores denotados en su conjunto con la letra M.
De manera ventajosa, cada traviesa (2, 3) comprende medios, ilustrados esquemáticamente en los dibujos y denotados con el número 38, para el deslizamiento de las traviesas (2 y 3) en las guías longitudinales (12 y 13). Los medios (38), que son del tipo conocido y, por ende, no se describen ulteriormente, también sirven para mantener en un valor constante el entrehierro (34) entre los órganos primarios (20, 28) y los órganos secundarios (21, 29).
Con referencia a la figura 11, las unidades de maquinado (4 y 5) de la máquina (100) están instaladas sobre los montantes móviles (2' y 3') en lugar de estar instalados sobre las traviesas (2 y 3).
Otros componentes de la máquina (100) ilustrados en la figura 11 son iguales en su forma y función a los ya descritos con referencia a las figuras de 1 a 10. Por conveniencia, esos componentes están denotados con las mismas referencias numéricas que las de las figuras de 1 a 10.
En la modalidad operativa mostrada en la figura 4, las unidades de maquinado (4 y 5) instaladas sobre las respectivas traviesas (2 y 3) de la máquina herramienta (100) llevan a cabo diferentes elaboraciones sobre dos respectivas piezas de trabajo (35 y 36) ubicadas en dos áreas de trabajo separadas.
En esta primera modalidad operativa, la máquina (100) puede realizar, de ser necesario, ciclos de elaboración totalmente diferentes sobre piezas de trabajo (35 y 36) totalmente diferentes. En otros términos, las dos unidades de maquinado (4 y 5) trabajan como dos máquinas herramientas separadas que corren distintos programas "pieza".
De esta manera, la unidad de control denotada con 40 controla la unidad de maquinado (4) situada sobre la primera traviesa (2) y corre un primer programa "pieza", mientras que la unidad de control denotada con 41 controla la unidad de maquinado (5) situada sobre la segunda traviesa (3) y corre un segundo programa "pieza" que difiere del primer programa "pieza" de la unidad de maquinado (4).
En la figura 5, las unidades de maquinado (4 y 5) instaladas sobre las dos traviesas (2 y 3) de la máquina herramienta (100) realizan el mismo ciclo de elaboración sobre dos piezas de trabajo (35) idénticas.
En esta segunda modalidad operativa, la máquina (100) permite realizar el mismo ciclo de elaboración sobre dos piezas de trabajo (35) idénticas de manera simultánea y substancialmente sincronizada, duplicando así la productividad de la máquina (100) en comparación con una máquina que tiene una única unidad de maquinado. En otras palabras, la unidad de control (41) controla ambas unidades de maquinado (4 y 5) situadas sobre las traviesas (2 y 3), corriendo sólo un programa "pieza", mientras que la unidad de control (40) queda inactiva.
En la figura 6, las unidades de maquinado (4 y 5) instaladas sobre las dos traviesas (2 y 3) de la máquina herramienta (100) realizan diferentes ciclos de elaboración sobre la misma pieza de trabajo (37).
En esta tercera modalidad operativa, la máquina (100) permite realizar simultáneamente diferentes ciclos de elaboración, mientras que las máquinas tradicionales los realizarían en sucesión. Esto reduce el tiempo de producción porque permite usar simultáneamente dos herramientas diferentes sobre las dos unidades de maquinado (4 y 5).
Por lo tanto, como se ha descrito arriba con referencia a la figura 4, la unidad de control (40) controla la unidad de maquinado (4) situada sobre la primera traviesa (2) y corre un primer programa "pieza", mientras que la unidad de control (41) controla la unidad de maquinado (5) situada sobre la segunda traviesa (3) y corre un segundo programa "pieza" que difiere del primer programa "pieza" de la unidad de maquinado (4).
En la figura 7, las dos unidades de maquinado (4 y 5) instaladas sobre las dos traviesas (2 y 3) de la máquina herramienta (100) realizan el mismo ciclo de elaboración sobre una única pieza de trabajo (37) que tiene dos porciones (37a y 37b) que son simétricas con respecto a un eje de simetría (S) paralelo a la dirección D3.
En esta cuarta modalidad operativa, la máquina (100) permite realizar simultáneamente ciclos de elaboración idénticos, mientras que las máquinas tradicionales los realizarían en sucesión.
Nuevamente, al igual que en la tercera modalidad operativa descrita arriba, la unidad de control (41) controla ambas unidades de maquinado (4 y 5) situadas sobre las traviesas (2 y 3), corriendo un único programa "pieza".
Evidentemente, la posición del eje de simetría (S) de la pieza de trabajo (37) no es importante y, por lo tanto, la modalidad operativa ilustrada en la figura 8, donde el eje de simetría (S) es perpendicular a la dirección D3, es similar a la modalidad operativa descrita con referencia a la figura 7.
Como se puede apreciar en la figura 9 y como se ha descrito con referencia a la segunda modalidad operativa, ilustrada en la figura 5, la máquina (100) permite que las dos unidades de maquinado (4 y 5) situadas sobre las dos traviesas (2 y 3) realicen ciclos de elaboración sincronizados sobre dos piezas de trabajo idénticas (35) que se extienden principalmente a lo largo en la dirección D3 y están situadas simétricamente con respecto a la misma dirección D3.
Con referencia a la figura 10, la máquina (100) permite que las dos unidades de maquinado (4 y 5) situadas sobre las dos traviesas (2 y 3) realicen ciclos de elaboración sincronizados sobre dos piezas de trabajo (35) idénticas y situadas simétricamente con respecto a un eje (S1) paralelo a la dirección D1.
El uso de motores lineales (18, 19, 26, 27) para mover las dos traviesas (2 y 3) simplifica de manera considerable la estructura y funcionamiento de la máquina (100), con obvias ventajas en términos de costos de funcionamiento y de mantenimiento.
De manera ventajosa, la máquina (100) tiene incorporado un programa anticolisión en al menos una de las dos unidades de control (40, 41), adecuado para impedir la colisión de las dos unidades de maquinado (4 y 5) en el caso que se tuviera un error de programación en uno de los programas "pieza" o por cualquier otro motivo, tal como por ejemplo aplicar un movimiento que provoca la superposición de los recorridos de avance de las unidades de maquinado (4 y 5) en una de las direcciones (D1, D2, D3).
En tal caso, el programa anticolisión, monitoreando las posiciones instantáneas de las dos unidades de maquinado (4 y 5) por medio de sensores tradicionales, detiene el respectivo movimiento de las unidades de maquinado (4 y 5) y, de ser necesario, genera señales de advertencia visuales y/o audibles que sirven para alertar al operador que hay un problema en la máquina (100).
En la máquina (100) ilustrada en la figura 11, las unidades de maquinado (4 y 5) están instaladas sobre los montantes (2' y 3'). En esta realización de la invención, la máquina (100) funciona substancialmente de la misma manera que la descrita arriba para la máquina (100) provista de traviesas (2 y 3) móviles. En particular, sus modalidades operativas son similares a las descritas arriba con referencia a las figuras de 4 a 10 y, por lo tanto, no se describen con mayor detalle.

Claims (7)

1. Máquina herramienta que comprende: una primera y una secunda estructura (1 y 1') donde están instaladas respectivas unidades de maquinado (4 y 5) que se pueden mover a lo largo de al menos una guía (12, 13) que se extiende en una dirección principal (D3), dichas estructuras (1 y 1') siendo impulsadas por respectivos motores eléctricos lineales (18, 19, 26, 27) para deslizarse en dicha al menos una guía (12, 13) independientemente entre sí; una unidad de control (41) programable para hacer que las unidades de maquinado (4 y 5) realicen secuencias de operaciones definidas; caracterizada por el hecho que la misma además comprende otra unidad de control (40) conectada y dedicada específicamente a la unidad de maquinado (4) situada sobre la primera estructura (1); la unidad de control programable (41) controlando solamente la unidad de maquinado situada sobre la segunda estructura (1'), o ambas unidades de maquinado (4 y 5), en función de la modalidad operativa preestablecida, al menos una de las unidades de control (40, 41) comprendiendo un programa anticolosión para impedir que las dos unidades de maquinado (4 y 5) colisionen entre sí durante la elaboración de las piezas de trabajo (35, 36, 37) dispuestas sobre la máquina (100).
2. Máquina herramienta según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho que la misma comprende dos guías longitudinales paralelas (12 y 13) que se extienden en una primera dirección principal (D3), las estructuras (1 y 1') comprendiendo dos traviesas substancialmente paralelas (2 y 3) que se extienden en una segunda dirección (D1, D2) substancialmente perpendicular a la primera dirección principal (D3) de las guías longitudinales (12 y 13), las traviesas (2 y 3) teniendo instaladas respectivas unidades de maquinado (4 y 5) y moviéndose a lo largo de las guías (12 y 13) en la primera dirección (D3), el movimiento de impulsión de las traviesas deslizantes que se mueven a lo largo de las guías siendo proporcionado por motores eléctricos lineales (18, 19, 26, 27).
3. Máquina herramienta según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por el hecho que la misma comprende dos guías longitudinales paralelas (12 y 13) que se extienden en una primera dirección principal (D3), las estructuras (1 y 1') comprendiendo dos montantes (2' y 3') substancialmente paralelos que se extienden en una tercera dirección vertical (D4) substancialmente perpendicular a la primera dirección principal (D3) de las guías longitudinales (12 y 13), los montantes (2' y 3') teniendo instalados respectivas unidades de maquinado (4 y 5) y moviéndose por las guías (12 y 13) en la primera dirección (D3), el movimiento de impulsión para que los montantes se muevan en las guías siendo proporcionado por motores eléctricos lineales (18, 19, 26, 27).
4. Método para controlar la máquina herramienta de las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado por el hecho que las unidades de maquinado (4 y 5) instaladas sobre las estructuras de soporte (1 y 1') trabajan de manera substancialmente simultánea sobre al menos dos respectivas piezas de trabajo (35 y 36) y realizan sobre las mismas dos ciclos de elaboración diferentes.
5. Método para controlar la máquina herramienta de las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado por el hecho que las unidades de maquinado (4 y 5) instaladas sobre las estructuras de soporte (1 y 1') trabajan de manera substancialmente sincronizada sobre al menos dos respectivas piezas de trabajo (35), realizando sobre las mismas el mismo ciclo de elaboración.
6. Método para controlar la máquina herramienta de las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado por el hecho que las unidades de maquinado (4 y 5) instaladas sobre las estructuras de soporte (1 y 1') trabajan de manera substancialmente simultánea sobre la misma pieza de trabajo (37) y realizan sobre la misma diferentes ciclos de elaboración.
7. Método para controlar la máquina herramienta de las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado por el hecho que las unidades de maquinado (4 y 5) instaladas sobre las estructuras de soporte (1 y 1') trabajan sobre una única pieza de trabajo (37) que tiene al menos un eje de simetría (S) que forma al menos dos porciones simétricas (37a y 37b) de la pieza de trabajo (37), las unidades de maquinado (4 y 5) realizando ciclos de elaboración substancialmente idénticos sobre las dos porciones simétricas (37a y 37b).
ES01830726T 2001-03-13 2001-11-27 Maquina herramienta con al menos dos unidades de maquinado. Expired - Lifetime ES2257394T3 (es)

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