ES2279323T3 - Maquina de ensamblaje con una torreta que soporta varias herramientas de ensamblaje. - Google Patents
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Abstract
Máquina de ensamblaje (1, 1A-D) de por lo menos dos piezas mecánicas que comprende por lo menos un bastidor (2), un carro (3) móvil en traslación con respecto a dicho bastidor (2) según la dirección (T) paralela al eje de ensamblaje (A) de las piezas, estando este carro provisto de por lo menos una herramienta de ensamblaje (4) en posición de trabajo confundida con dicho eje de ensamblaje (A) y que soporta por lo menos una primera pieza a ensamblar, unos medios de accionamiento (5) acoplados a dicho carro (3) para arrastrarlo en traslación y unos medios de posicionado (6) dispuestos para presentar la segunda pieza a ensamblar en dicho eje de ensamblaje A, caracterizada porque comprende una torreta (8) dispuesta para soportar varias herramientas de ensamblaje (4, 4''), estando dicha torreta (8) montada móvil en rotación sobre dicho carro (3) alrededor de un eje de rotación (R) no paralelo a dicho eje de ensamblaje (A) y dispuesto de manera que presente una sola herramienta de ensamblaje (4) en posición de trabajo, estando las otras herramientas de ensamblaje (4'') en posición de espera sobre unos ejes distintos de dicho eje de ensamblaje (A), estando dicha torreta (8) dispuesta sobre dicho carro (3) de manera que el esfuerzo de empuje (P) generado por los medios de accionamiento (5) sea transmitido a dicha herramienta de ensamblaje (4) en posición de trabajo por dicho carro (3) sin ser absorbido por dicha torreta (8).
Description
Máquina de ensamblaje con una torreta que
soporta varias herramientas de ensamblaje.
La presente invención se refiere a una máquina
de ensamblaje de por lo menos dos piezas mecánicas que comprende
por lo menos un bastidor, un carro móvil en traslación con respecto
a dicho bastidor según una dirección paralela al eje del ensamblaje
de las piezas, estando este carro provisto de por lo menos una
herramienta de ensamblaje en posición de trabajo confundida con
dicho eje de ensamblaje y que soporta por lo menos una primera pieza
de ensamblar, unos medios de accionamiento acoplados a dicho carro
para arrastrarlo en traslación y unos medios de posicionado
dispuestos para presentar la segunda pieza a ensamblar en dicho eje
de ensamblaje.
Es conocido utilizar una máquinas de ensamble
individuales para efectuar el ensamblaje mecánico de piezas,
teniendo estas máquinas generalmente sólo una función y siendo
específica para cada tipo de ensamblaje. Además, a cada tipo de
pieza a ensamblar corresponde una herramienta de ensamblaje. Es por
tanto necesario efectuar una operación de
desmontaje-remontaje de la herramienta a cada cambio
de serie. Esta operación discontinua no puede integrarse en un
proceso continuo, por ejemplo en una línea de montaje clásica. Por
otra parte, en ciertos campos del ensamblaje, como para el
enmangado, las fuerzas necesarias son muy importantes y variables
según las tolerancias de montaje de las piezas. Se puede citar por
ejemplo el enmangado de anillos en un cárter de motor de
combustión. Por consiguiente, en esta aplicación específica del
enmangado, las obligaciones son muy severas en tema de alineación
de las piezas a ensamblar, de precisión de la profundidad de
enmangado, de energía proporcionar, etc.
Se busca optimizar la utilización de este tipo
de máquinas de ensamblaje para limitar las inversiones necesarias y
si es posible aumentar su rendimiento. Una de las soluciones
propuestas consiste en equipar la máquina con una torreta
portaherramientas que permita reducir el tiempo de cambio de la
herramienta de ensamblaje. Una máquina de enmangado de este tipo
existe y comprende una torreta que soporta varias herramientas de
enmangado, siendo el eje de rotación de la torreta y el eje de las
herramientas ambos paralelos al eje de enmangado. Esta disposición
genera unos inconvenientes puesto que las herramientas en espera
interfieren con la pieza a enmangar. Para solucionar este problema,
cada portaherramientas está montado sobre un carro para liberar las
herramientas en espera con respecto a la herramienta en trabajo. La
carrera de la herramienta en trabajo es por tanto mayor y la
máquina más alta. Por otra parte, esta máquina comprende además una
contratorreta dispuesta bajo una mesa de referencia. Esta
contratorreta dispone también de carros móviles en traslación, que
permiten aproximar una contraherramienta de la mesa de referencia,
lo que genera unos movimientos suplementarios. El bloqueo en
posición alta de la contraherramienta se obtiene por un pestillo
mecánico, lo que puede resultar insuficientemente rígido. Esta
máquina es por consiguiente compleja, onerosa, voluminosa y poco
fiable. Dado que comprende varios medios de accionamiento y de
arrastre, la misma necesita también una gestión de los movimientos
sofisticada, fuente de
disfuncionamientos.
disfuncionamientos.
Por otra parte, la utilización de torretas
portaherramientas en el campo de las máquinas de mecanizado es
corriente y ampliamente extendida. Sin embargo, la concepción de
este tipo de máquinas no está totalmente adaptada al campo del
ensamblaje, no siendo las obligaciones y pliegos de condiciones
compatibles. Por ello, una simple transposición de las técnicas
utilizadas en el campo del mecanizado al campo del ensamblaje no es
previsible.
La presente invención prevé evitar estos
inconvenientes proponiendo una máquina de ensamblaje de concepción
simple y optimizada económica, compacta, fiable, flexible, modular
para adaptarse fácilmente a una amplia gama de aplicaciones
y
evolutiva.
evolutiva.
A este fin, la invención se refiere a una
máquina de ensamblaje del tipo indicado en el preámbulo,
caracterizada porque comprende una torreta dispuesta para soportar
varias herramientas de ensamblaje, estando dicha torreta montada
móvil en rotación sobre dicho carro alrededor de un eje de rotación
no paralelo a dicho eje de ensamblaje y dispuesta de manera que
presente una sola herramienta de ensamblaje en posición de trabajo,
estando las otras herramientas de ensamblaje en posición de espera
sobre unos ejes distintos de dicho eje de ensamblaje, estando dicha
torreta dispuesta sobre dicho carro de manera que el esfuerzo de
empuje generado por los medio de accionamiento sea transmitido a
dicha herramienta de ensamblaje en posición de trabajo por dicho
carro sin ser absorbido por dicha torreta.
Esta concepción particular del conjunto
carro-torreta portaherramientas permite alinear la
herramienta de ensamblaje en posición de trabajo sobre los medios
de accionamiento para evitar cualquier voladizo y liberar las
herramientas de ensamblaje en posición de espera con respecto a la
herramienta de ensamblaje en posición de trabajo.
El eje de rotación de la torreta y el eje de
ensamblaje llevados a un mismo plano son secantes en un ángulo
\alpha que puede estar comprendido entre 30º y 60º y
preferentemente igual a 45º.
Preferentemente, la torreta comprende por lo
menos un cuerpo interior hueco solidario del carro y un cuerpo
exterior hueco móvil en rotación con respecto al cuerpo interior por
unos medios de rodamiento. El mismo puede presentar una abertura
central pasante para el paso de conductos técnicos.
En la forma de realización preferida, la máquina
de ensamblaje comprende unos medios de arrastre en rotación de la
torreta provistos de por lo menos un motor acoplado a un piñón motor
que engrana con un piñón receptor acoplado al cuerpo exterior de la
torreta.
El piñón receptor está ventajosamente
constituido por una corona exterior dentada solidaria de los medios
de rodamiento.
Los elementos de ensamblaje están
preferentemente, montadas sobre la torreta por unos medios de
fijación desmontables.
En la forma de realización preferida, cada
herramienta de ensamblaje comprende por lo menos un cuerpo hueco
fijo en el cual desliza un manguito que presenta un extremo interno
interior a la torreta dispuesto para recibir dicho esfuerzo de
empuje y un extremo externo exterior a la torreta dispuesto para
recibir una cabeza de herramienta adaptada a la primera pieza a
ensamblar, estando un órgano de retorno dispuesto entre dicho cuerpo
y dicho manguito para solicitar el manguito en posición salida.
La torreta puede comprender una tope interior
fijo dispuesto para limitar la carrera axial del manguito de las
herramientas de ensamblaje en posición entrada.
En la forma de realización preferida, los medios
de accionamiento comprenden por lo menos un motor acoplado o un
tornillo que engrana con una tuerca solidaria del carro móvil.
Estos medios de accionamiento comprenden
ventajosamente una pieza de transmisión dispuesta en el eje de
ensamblaje entre el carro y la herramienta de ensamblaje en
posición de trabajo para transmitir el esfuerzo de empuje
directamente sin que sea absorbido por la torreta.
Los medios de posicionado de la segunda pieza a
ensamblar pueden comprender una mesa de referencia que presenta por
lo menos una superficie plana perpendicular o paralela al eje de
ensamblaje según los casos.
Según unas variantes de realización, pueden
comprender un manipulador dispuesto para presentar la segunda pieza
a ensamblar en el eje de ensamblaje o un transportador de una línea
de ensamblaje.
En la forma de realización preferida, la máquina
de ensamblaje comprende por lo menos un cotraapoyo dispuesto en el
eje de ensamblaje en una parte opuesta a la herramienta de
ensamblaje en posición de trabajo y dispuesto para oponerse a dicho
esfuerzo de empuje.
Este contraapoyo comprende por lo menos una
contraherramienta de ensamblaje y preferentemente una contratorreta
dispuesta para soportar varias contraherramientas de ensamblaje,
estando esta contratorreta montada móvil en rotación sobre el
bastidor alrededor de un eje de rotación no paralelo al eje de
ensamblaje y dispuesta de manera que presente una sola
contraherramienta de ensamblaje en posición de trabajo en dicho eje
de ensamblaje, estando las otras contraherramientas de ensamblaje
en posición de espera sobre unos ejes distintos de dicho eje de
ensamblaje.
El eje de rotación de la contratorreta y el eje
de ensamblaje llevados a un mismo plano son secantes en un ángulo
\alpha que puede estar comprendido entre 30º y 60º y
preferentemente igual a 45º.
El contraapoyo puede estar fijo en traslación
con respecto al bastidor mientras que los medios de posicionado
pueden ser móviles en traslación con respecto a este bastidor y
desplazarse con el carro móvil. Lo contrario es también posible
según las aplicaciones, a saber que los medios de posicionado pueden
estar fijos en traslación con respecto al bastidor y el contraapoyo
puede ser móvil en traslación con respecto a este bastidor. En
ciertos casos, los medios de posicionado y el contraapoyo pueden
estar integrados.
Los medios de accionamiento pueden también
comprender por lo menos un captador de esfuerzo dispuesto entre el
carro y la herramienta de ensamblaje en posición de trabajo para
controlar el esfuerzo de empuje.
La presente invención y sus ventajas aparecerán
mejor en la descripción siguiente de varios modos de realización,
dados a título de ejemplos no limitativos, con referencia a los
planos anexos, en los cuales:
- la figura 1 representa una máquina de
ensamblaje según la invención vista en perspectiva,
- la figura 2 es una vista lateral en
sección de la máquina de la figura 1,
- la figura 3 es una vista por delante de
la torreta portaherramientas,
- la figura 4 es una vista lateral de la
torreta de la figura 3,
- la figura 5 es una vista lateral en
sección de la torreta de la figura 3,
- la figura 6 es una vista en sección de
una herramienta de ensamblaje, y
- las figuras 7 a 10 son vistas de la
máquina de ensamblaje según la invención en diferentes
configuraciones de utilización.
Con referencia a las figuras 1 y 2, la máquina
de ensamblaje 1 según la invención está destinada a ensamblar por
lo menso dos piezas mecánicas, por ejemplo por enmangado, encajado,
engatillado, etc. Esta máquina de ensamblaje 1 comprende un
bastidor 2 sobre el cual desliza un carro 3 a lo largo de dos raíles
de guiado 21, que pueden ser unos raíles con bolas por ejemplo.
Éste carro 3 es móvil en traslación según una dirección
materializada por una doble flecha T sensiblemente paralela al eje
de ensamblaje A de las piezas a ensamblar. Está provisto de por lo
menos una herramienta de ensamblaje 4 cuyo eje, en posición de
trabajo, está confundido con el eje de ensamblaje A y soporta por
lo menos una primera pieza a ensamblar. Esta máquina de ensamblaje
1 presenta también unos medios de accionamiento 5 acoplados al carro
3 para arrastrarlo en traslación.
En el ejemplo representado, los medios de
accionamiento 5 comprenden, de forma conocida, un servomotor
eléctrico 50, un reductor 51 que puede ser opcional, un
acoplamiento mecánico 52, un cojinete 53 solidario del bastidor 2 y
formado por ejemplo por un tope axial con rodillos, así como un
tornillo 54 que engrana con una tuerca 55 solidaria del carro 3. El
conjunto tornillo/tuerca es del tipo de bolas o de rodillos
satélites o cualquier otro tipo adecuado. El codificador del
servomotor eléctrico 50 permite controlar el desplazamiento del
carro 3. Desde luego, estos medios de accionamiento 5 pueden estar
constituidos por otros equipamientos, tales como otros tipos de
motores eléctricos, un gato hidráulico, etc.
La máquina de ensamblaje 1 según la invención
comprende muy particularmente una torreta 8 dispuesta para soportar
varias herramientas de ensamblaje 4, 4', por ejemplo seis como se ha
representado. Esta torreta 8 está montada móvil en rotación sobre
el carro 3 alrededor de un eje de rotación R no paralelo al eje de
ensamblaje A y dispuesto de manera que presenta una sola
herramienta de ensamblaje 4 en posición de trabajo, estando las
otras herramientas de ensamblaje 4' en posición de espera sobre unos
ejes distintos al eje de ensamblaje A. El eje de rotación R de la
torreta 8 y el eje de ensamblaje A llevados a un mismo plano son
secantes en un ángulo \alpha comprendido entre 30º y 60º y por
ejemplo igual a 45º como en las figuras.
Esta torreta 8 está representada más en detalle
en las figuras 3 a 5. La misma comprende un cuerpo interior 80
hueco solidario del carro 3 y un cuerpo exterior 81 hueco móvil en
rotación con respecto al cuerpo interior 80 por el medio de un
rodamiento 82 de rodillos cónicos por ejemplo o cualquier otro medio
de rodamiento adecuado. La misma está asociada a unos medios de
arrastre en rotación 9 provistos de un motor eléctrico 90 acoplado
a un piñón motor 91 que engrana con un piñón receptor 92 solidario
de la torreta 8.
En el ejemplo representado, el piñón receptor 92
está formado por una corona exterior dentada integrada al anillo
exterior 82' del rodamiento 82. El anillo interior 82'' de este
rodamiento 82 está fijado sobre el cuerpo interior 80; a su vez
fijado sobre el carro 3 por unos tornillos de fijación 80'. El motor
eléctrico 90 puede ser un motor paso a paso, un segundo motor o
puede estar asociado a un captador de posición 93 para asegurar el
posicionado correcto de la herramienta de ensamblaje 4 en posición
de trabajo, es decir en el eje de ensamblaje A.
En el cuerpo exterior 81 comprende una parte
sensiblemente troncocónica en la cual están previstos unos
alojamientos 83 pasantes destinados a recibir cada uno una
herramienta de ensamblaje 4, 4'. Estos alojamientos 83 están
dispuestos sobre un mismo círculo cuyo centro está confundido con el
eje de rotación R, de manera que los ejes de las herramientas de
ensamblaje 4, 4' cortan el eje de rotación R en un mismo punto P. El
cuerpo interior 80 forma respecto a las herramientas de ensamblaje
4, 4' un tope axial 84 que limita la carrera de la parte móvil de
estas herramientas en posición de entrada como se explicará más
adelante.
El cuerpo interior 80 de la torreta 8 es hueco
para permitir la transmisión del esfuerzo en empuje generado por
los medios de accionamiento 5 a la herramienta de ensamblaje 4 en
posición de trabajo sin ser absorbido por la torreta 8, estando
esta transmisión asegurada, en el ejemplo representado, por una
pieza de transmisión 56 como se explicará más adelante. La cara
delantera de la torreta 8 comprende una abertura central 85 pasante
dispuesta entre los alojamientos 83 para el paso de eventuales
conductos técnicos que permiten alimentar las herramientas de
ensamblaje 4, 4' con agua, con aceite, con aire, con electricidad,
etc por ejemplo. Cuando no es utilizada, esta abertura 85 está
obturada por una tapa 86.
Una de las herramientas de ensamblaje 4, 4' está
representada en detalle en la figura 6. Comprende un cuerpo 40
tubular destinado a ser fijado sobre la torreta 8 por unos medios de
fijación de tipo máquina herramienta, es decir rápidos,
desmontables, autocentrados, sin regulación ni mantenimiento. En el
ejemplo representado, estos medios están constituidos por unos
tornillos de fijación 41 (figs. 3, 4) que atraviesan unos orificios
42 practicados en una valona 43. Cualquier otro medio de fijación
desmontable puede ser previsto como por ejemplo unos racors
rápidos, unos sistemas de bayoneta, etc. La herramienta de
ensamblaje 4, 4' comprende un manguito 44 montado deslizante en el
cuerpo 40 y que lo atraviesa de parte a parte. Este manguito 44
comprende un extremo interno 45 interior a la torreta 8 dispuesto
para recibir el esfuerzo de empuje P y un extremo externo 46
exterior a la torreta 8 dispuesto para recibir una cabeza de
herramienta (no representada) adaptada a la primera pieza a
ensamblar. El extremo externo 46 está constituido por un terminal en
forma de disco encajado o solidarizado al manguito 44 y que recubre
el extremo correspondiente del cuerpo 40. La misma presenta un
conjunto de orificios 46' fileteados o no para recibir los órgano
de fijación de la cabeza de herramienta. El extremo interno 45
comprende un terminal en forma de disco encajado o solidarizado en
una pieza intermedia 47 a su vez encajada o solidarizada al manguito
44. Un órgano de retorno 48 está dispuesto entre el cuerpo 40 y el
manguito 44 para solicitarlo en posición salida representada por la
flecha S. este órgano de retorno 48 está constituido por un resorte
helicoidal alojado en el fondo de la pieza intermedia 47 en apoyo
sobre un tope axial 49. Este tope axial 49 está solidarizado al
cuerpo 40 por un pasador 49'. La carrera axial C del manguito 44
está limitada en posición salida por el escalonado 47' de la pieza
intermedia 47 a tope contra el cuerpo 40 y en posición entrada por
el orificio oblongo 44' previsto respectivamente en la pieza
intermedia 47 y el manguito 44 a través del cual pasa al pasador
49'. La posición entrada de manguito 44 está también limitada por
el topo axial 84 formado por el cuerpo interior 80 de la torreta 8.
Esta carrera axial C constituye un juego de funcionamiento entre la
herramienta de ensamblaje 4, la torreta 8 y la pieza de transmisión
56 durante la operación de cambio de herramienta de ensamblaje 4, 4'
para permitir la rotación de la torreta 8 sin rozamiento.
Estas herramientas de ensamblaje 4, 4' pueden
estar ideadas, en parte o en su totalidad, de forma estándar para
racionalizar la fabricación y la gestión de los stocks. Por ejemplo,
el extremo interno 45 y los medios de fijación son estándar
mientras que el extremo externo 46 es variable según el tipo de
cabezas de herramienta (no representadas) a recibir.
Gracias a la concepción particular de la torreta
8, la herramienta de ensamblaje 4 en posición de trabajo recibe
directamente el esfuerzo de empuje P generada por los medios de
accionamiento 5 sin que sea absorbido por la torreta 8. En efecto,
este esfuerzo de empuje P es transmitido del tornillo 54 al carro 3
por la tuerca 55 y después del carro 3 a la herramienta de
ensamblaje 4 por la pieza de transmisión 56 solidaria del carro 3.
A este fin, el carro 3 comprende unas nervaduras 30 que permite la
transmisión de este esfuerzo entre la tuerca 55 y la pieza de
transmisión 56. Así, la torreta 8, su rodamiento 82 y sus medios de
arrastre en rotación 9 no tienen necesidad de ser
sobredimensionados para soportar unas cargas importantes, puesto que
esta torreta 8 no debe asegurar más que una función de soporte y de
cambio de herramientas de ensamblaje 4, 4'. Por ello, los costes de
realización y de mantenimiento de dicha torreta 8 son muy
reducidos.
Esta pieza de transmisión 56 está constituida
por un tubo macizo provisto en sus extremos de una suela 56'
destinada a ser fijada sobre el carro 3 y en otro extremo un
terminal en forma de disco 56'' destinado a pasar en apoyo plano
contra el extremo interior 45 de la herramienta de ensamblaje 4 en
posición de trabajo. Esta pieza de transmisión 56 puede ser
completada por un captador de esfuerzos 57 apto para controlar el
esfuerzo de empuje P y para detectar el umbral del
contra-empuje que indica que el ensamblaje es
efectuado. Otros tipos de captadores puede ser previstos según los
controles a efectuar.
En el campo del ensamblaje, los esfuerzos de
empuje P son muy importantes y pueden alcanzar varias toneladas. Es
por consiguiente indispensable para obtener un ensamblaje de
calidad, sin deterioro, ni deformación, que las dos piezas a
ensamblar sean posicionadas rigurosamente en el mismo eje A que el
del esfuerzo de empuje P. A este fin, la máquina de ensamblaje 1
según la invención comprende, con referencia a las figuras 1 y 2,
unos medios de posicionado 6 dispuestos para presentar la segunda
pieza a ensamblar en el eje de ensamblaje A, o por lo menos en un
eje colineal, estando el autocentrado sobre el eje de ensamblaje A
asegurado a la vez por los chaflanes previstos sobre las piezas a
ensamblar y por la adaptabilidad radial de la herramienta de
ensamblaje 4. Así, no es necesario prever unos medios de indexado de
las piezas a ensamblar. Estos medios de posicionado comprende una
mesa de referencia 60 que presenta por lo menos una superficie plana
61 perpendicular al eje de ensamblaje A, pudiendo esta superficie
plana 61 ser su cara superior y/o su cara interior. La mesa de
referencia 60 puede estar montada fija sobre el bastidor 2 o móvil
en traslación según una doble flecha T a lo largo de los raíles de
guiado 21 del bastidor 2 como se explica a continuación. La segunda
pieza a ensamblar puede ser presentada directamente sobre la
superficie plana 61 si presenta una superficie de referencia
sensiblemente plana o por medio de un adaptador (no representado).
Esta segunda pieza con o sin adaptador es generalmente manipulada
por un robot o cualquier otro equipo similar apto para extraerla de
un almacén, de un palet o de una línea de ensamblaje y sostenerla
durante la operación de ensamblaje.
La máquina de ensamblaje 1 según la invención
puede ser completada por un contraapoyo 7 dispuesto en el eje de
ensamblaje A en la parte opuesta a la herramienta de ensamblaje 4 en
posición de trabajo y frente a los medios de posicionado 6 para
oponerse al esfuerzo al empuje P. El contraapoyo está constituido
por una contraherramienta de ensamblaje 7, es decir por una
herramienta complementaria de la herramienta de ensamblaje 4. En el
ejemplo ilustrado en las figuras 1 y 2, en el contraapoyo comprende
una contratorreta 10 dispuesta para soportar varias
contraherramientas de ensamblaje 7, 7' por ejemplo seis como se ha
representado. Esta contratorreta 10 puede tener una concepción
similar a la de la torreta 8 que soporta las herramientas de
ensamblaje 4, 4' y será arrastrada en rotación por unos medios de
arrastre 9 similares. La misma está, en el ejemplo representado,
montada sobre el bastidor 2 móvil en rotación alrededor de un eje R'
secante al eje de ensamblaje A de manera que presente una sola
contraherramienta de ensamblaje 7 en posición de trabajo en el eje
de ensamblaje A, estando las otras contraherramientas de ensamblaje
7' en posición de espera sobre unos ejes distintos.
En este caso, la mesa de referencia 60 está
montada móvil en traslación con respecto al bastidor 2 y es
arrastrada en dirección a la contratorreta 10 por el carro 3 cuando
tiene lugar una operación de ensamblaje.
Esta construcción permite garantizar la rigidez
mecánica del contraapoyo 7 y simultáneamente al mantenimiento en
referencia de la segunda pieza a ensamblar.
Esta máquina de ensamblaje 1 puede ser
fácilmente declinada en diferentes versiones según el equipamiento
seleccionado en función del tipo de piezas a ensamblar y del tipo de
puesto de trabajo a saber puesto manual, puesto automático, puesto
en línea, puesto fuera de línea, etc. Las figuras 7 a 10 ilustran
algunos ejemplos de utilización. En la figura 7 la máquina de
ensamblaje 1A está posicionada verticalmente. El contraapoyo 7 y
los medios de posicionado 6 están integrados en una mesa de trabajo
fija. En la figura 8 la máquina de ensamblaje 1B corresponde a la
máquina de ensamblaje 1 descrita con referencia a las figuras 1 y 2,
posicionada verticalmente y comprende un contraapoyo 7 formado por
una contratorreta 10. En la figura 9, la máquina de ensamblaje 1C
está posicionada verticalmente e integrada en una línea de
ensamblaje, siendo las segundas piezas en ensamblar conducidas por
un transportador 11. Estas segundas piezas están indexadas y puestas
en referencia a nivel del transportador 11 con un contraapoyo 7. En
la figura 10, la máquina de ensamblaje 1D está posicionada
horizontalmente e integrada en una línea de ensamblaje, siendo las
segundas piezas a ensamblar conducidas por un transportador 12. La
misma comprende un contraapoyo 7 formado por una contratorreta 10.
En este caso, la contratorreta 10 está montada sobre un carro 3'
móvil en traslación con respecto al bastidor 2 y desplazado por
unos medios de accionamiento 5' que pueden ser similares al carro 3
y a los medios de accionamiento 5 asociados a la torreta 8 que
soporta las herramientas de ensamblaje 4, 4'. Los medios de
posicionado 6 están, en este caso, constituidos por el
transportador 12, orientado paralelamente al eje de ensamblaje
A.
El modo de funcionamiento de la máquina de
ensamblaje 1 según la invención y con referencia a las figuras 1 a
6 se describirá ahora. En una primera fase, el operador prepara su
máquina de ensamblaje 1 en función del tipo de ensamblaje a
realizar. Para ello selecciona las cabezas de herramientas en un
almacén específico y después las montas sobre los extremos 46 de
las herramientas de ensamblaje 4, 4' y de las contraherramientas de
ensamblaje 7, 7'. Puede también seleccionar las herramientas de
ensamblaje 4, 4' y las contraherramientas de ensamblaje 7, 7'
completas en un almacén específico y después colocarlas
respectivamente sobre la torreta 8 y la contratorreta 10.
Para efectuar un ciclo de ensamblaje, un
manipulador (no representado), tal como un brazo de asido o un
robot, extrae una primera pieza a ensamblar de un almacén y la
posiciona sobre la cabeza de herramienta de la herramienta de
ensamblaje 4 en posición de trabajo. Simultáneamente o no, otro
manipulador (no representado), presenta una segunda pieza a
ensamblar en apoyo contra la mesa de referencia 60, por ejemplo
contra su cara inferior 61 directamente o por medio de un adaptador
(no representado) de manera que alinee la segunda pieza sobre el
eje de ensamblaje A. Los medios de accionamiento 5 son activados y
el carro 3 empieza a descender, arrastrando con el la mesa de
referencia 60 y la segunda pieza desde que la herramienta de
ensamblaje 4 en posición de trabajo la encuentra, hasta la
contraherramienta de ensamblaje 7 que permite bloquear la segunda
pieza en posición. El carro 3 prosigue su descenso para efectuar el
ensamblaje de las dos piezas gracias al esfuerzo de empuje P. Desde
que este ensamblaje es efectuado y se materializa por un tope axial,
el capturador de esfuerzo alojado en el carro 3 registra un
contraempuje que invierte los medios de accionamiento 5 para liberar
la herramienta de ensamblaje 4 y la contraherramienta de ensamblaje
7 de las dos piezas de ensambladas que pueden ser evacuadas por el
manipulador. La carga de ensamblaje puede también ser determinada
por la carrera del carro 3, el codificador del servomotor 50 o por
otros tipos de captador.
Un nuevo ciclo de ensamblaje puede comenzar. Una
nueva primera pieza es cargada sobre la cabeza de la herramienta de
ensamblaje en posición de trabajo, que puede ser la misma que
anteriormente o diferente.
En este caso, los medios de arrastre 9 son
accionados para pivotar la torreta 8 alrededor de su eje de rotación
R y llevar una herramienta de ensamblaje 4' de una posición de
espera a la posición de trabajo. Este cambio es también realizado a
nivel del contraapoyo 7 haciendo girar la contratorreta 10. El
manipulador presenta entonces una nueva segunda pieza contra la
mesa de referencia 60 para este nuevo ciclo de ensamblaje.
Según el tipo de piezas a ensamblar, se pueden
evidentemente efectuar varios ensamblajes sobre una misma segunda
pieza. En este caso, el manipulador desplazará esta segunda pieza
entre dos ciclos de ensamblaje para posicionar cada vez una nueva
zona a ensamblar en el eje de ensamblaje A.
Desde luego, esta máquina de ensamblaje puede
ser regida, controlada, pilotada, alimentada automáticamente por
una central de gestión informática que manda los ciclos de
funcionamiento y los manipuladores de las piezas a ensamblar, unas
herramientas y unas contraherramientas en función de las piezas a
ensamblar y de las operaciones a efectuar.
Aparece claramente de esta descripción que la
invención permite alcanzar todos los objetivos fijados. El cambio
de herramientas de ensamblaje es rápido, del orden del medio
segundo, y se efectúa muy cerca de la segunda pieza a ensamblar,
por tanto sin pérdida de tiempo. Esta máquina es de concepción
robusta y fiable permitiendo garantizar un ensamblaje de calidad.
La misma se adapta a cualquier tipo de puestos de trabajo: solo,
fuera de línea alimentado por robots o en línea con eje vertical u
horizontal. La misma es modular y evolutiva en función de las
herramientas montadas sobre la torreta, como una pinza de apriete
neumática, un cabezal de roscado, un palpador, una pipeta de
engrase, una brocha giratoria, o una herramienta de engarzado, etc.
Se puede incluso prever hacer el subconjunto
carro-torreta intercambiable con otros subconjuntos
carro-torreta equipados con otras herramientas para
otras aplicaciones.
La presente invención está limitada a los
ejemplo de realización descritos si no que se extiende a cualquier
modificación y variante definidos en las reivindicaciones
anexas.
Claims (24)
1. Máquina de ensamblaje (1,
1A-D) de por lo menos dos piezas mecánicas que
comprende por lo menos un bastidor (2), un carro (3) móvil en
traslación con respecto a dicho bastidor (2) según la dirección (T)
paralela al eje de ensamblaje (A) de las piezas, estando este carro
provisto de por lo menos una herramienta de ensamblaje (4) en
posición de trabajo confundida con dicho eje de ensamblaje (A) y que
soporta por lo menos una primera pieza a ensamblar, unos medios de
accionamiento (5) acoplados a dicho carro (3) para arrastrarlo en
traslación y unos medios de posicionado (6) dispuestos para
presentar la segunda pieza a ensamblar en dicho eje de ensamblaje
A, caracterizada porque comprende una torreta (8) dispuesta
para soportar varias herramientas de ensamblaje (4, 4'), estando
dicha torreta (8) montada móvil en rotación sobre dicho carro (3)
alrededor de un eje de rotación (R) no paralelo a dicho eje de
ensamblaje (A) y dispuesto de manera que presente una sola
herramienta de ensamblaje (4) en posición de trabajo, estando las
otras herramientas de ensamblaje (4') en posición de espera sobre
unos ejes distintos de dicho eje de ensamblaje (A), estando dicha
torreta (8) dispuesta sobre dicho carro (3) de manera que el
esfuerzo de empuje (P) generado por los medios de accionamiento (5)
sea transmitido a dicha herramienta de ensamblaje (4) en posición
de trabajo por dicho carro (3) sin ser absorbido por dicha torreta
(8).
2. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizada porque el eje de rotación (R)
de la torreta (8) y el eje de ensamblaje (A) llevados a un mismo
plano son secantes en una ángulo \alpha comprendido entre 30º y
60º y preferentemente igual a 45º.
3. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizada porque la torreta (8)
comprende por lo menos un cuerpo interior (80) hueco solidario del
carro (3) y un cuerpo exterior (81) hueco móvil en rotación con
respecto al cuerpo interior (80) por unos medios de rodamiento
(82).
4. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizada porque la torreta (8)
presenta una abertura central (85) pasante para el paso de
conductos técnicos.
5. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 3, caracterizada porque comprende unos medios
de arrastre (9) en rotación de la torreta (8).
6. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 5, caracterizada porque dichos medios de
arrastre (9) comprenden por lo menos un motor (90) acoplado a un
piñón motor (91) para engranar con un piñón receptor (92) acoplado
en el cuerpo exterior (81) de dicha torreta (8).
7. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 6, caracterizada porque dicho piñón receptor
(92) está constituido por una corona exterior dentada solidaria de
dichos medios de rodadura (82).
8. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizada porque dichas herramientas de
ensamblaje (4, 4') están montadas sobre dicha torreta (8) por unos
medios de fijación desmontable (41).
9. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 8, caracterizada porque cada herramienta de
ensamblaje (4, 4') comprende por lo menos un cuerpo (40) hueco fijo
en el cual desliza un manguito (44) que presenta un extremo interno
(45) interior a la torreta (8) dispuesto para recibir dicho esfuerzo
de empuje (P) y un extremo externo (46) exterior a la torreta (8)
dispuesto para recibir una cabeza de herramienta adaptada a la
primera pieza a ensamblar, estando un órgano de retorno (48)
dispuesto entre dicho cuerpo (40) y dicho manguito (44) para
solicitar dicho manguito (44) en posición salida.
10. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 9, caracterizada porque dicha torreta (8)
comprende un tope interior (84) fijo dispuesto para limitar la
carrera axial del manguito (44) de las herramientas de ensamblaje
(4, 4') en posición de entrada.
11. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizada porque dichos medios de
accionamiento (5) comprenden por lo menos un motor (50) acoplado a
un tornillo (54) que engrana con una tuerca (55) solidaria de dicho
carro (3).
12. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 11, caracterizada porque dichos medios de
accionamiento (5) comprenden una pieza de transmisión (56)
dispuesta en dicho eje de ensamblaje (A) entre dicho carro (3) y
dicha herramienta de ensamblaje (4) en posición de trabajo para
transmitir dicho esfuerzo de empuje (P).
13. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizada porque los medios de
posicionado (6) de la segunda pieza a ensamblar comprenden una mesa
de referencia (60) que presenta por lo menos una superficie plana
(61) perpendicular a dicho eje de ensamblaje (A).
14. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizada porque los medios de
posicionado (6) de la segunda pieza a ensamblar comprenden una mesa
de referencia (60) que presenta por lo menos una superficie plana
(61) paralela a dicho eje de ensamblaje (A).
15. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizada porque los medios de
posicionado (6) comprenden un manipulador dispuesto para presentar
la segunda pieza a ensamblar en dicho eje de ensamblaje (A).
16. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizada porque los medios de
posicionado (6) comprenden un transportador (11, 12) de una línea
de ensamblaje.
17. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizada porque comprende por lo menos
un contraapoyo (7) dispuesto en dicho eje de ensamblaje (A) en la
parte opuesta a dicha herramienta de ensamblaje (4) en posición de
trabajo y dispuesta para oponerse a dicho esfuerzo de empuje
(P).
18. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 17, caracterizada porque dicho contraapoyo (7)
comprende por lo menos una contraherramienta de ensamblaje.
19. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 18, caracterizada porque dicho contraapoyo (7)
comprende una contratorreta (10) dispuesta para soportar varias
contraherramientas de ensamblaje (7, 7'), estando dicha
contratorreta (10) montada móvil en rotación sobre dicho bastidor
(3) alrededor de un eje de rotación (R') no paralelo a dicho eje de
ensamblaje (A) y dispuesta de manera que presente una sola
contraherramienta de ensamblaje (7) en posición de trabajo en dicho
eje de ensamblaje (A), estando las otras contraherramientas de
ensamblaje (7') en posición de espera sobre unos ejes distintos de
dicho eje de ensamblaje (A).
20. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 19, caracterizada porque el eje de rotación
(R') de la contratorreta (10) y el eje de ensamblaje (A) llevados a
un mismo plano son secantes en un ángulo \alpha comprendido entre
30º y 60º y preferentemente igual a 45º.
21. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 17, caracterizada porque dicho contraapoyo (7)
es fijo en traslación con respecto a dicho bastidor (2) y porque
dichos medios de posicionado (6) son móviles en traslación con
respecto a este bastidor (2) y están dispuestos para desplazarse con
dicho carro (3).
22. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 17, caracterizada porque dichos medios de
posicionado (6) son fijos en traslación con respecto a dicho
bastidor (2) y porque dicho contraapoyo (7) es móvil en traslación
con respecto a este bastidor (2).
23. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 17, caracterizada porque dichos medios de
posicionado (6) y dicho contraapoyo (7) están integrados.
24. Máquina de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizada porque dichos medios de
accionamiento (5) comprenden por lo menos un captador de esfuerzo
(57) dispuesto entre dicho carro (3) y dicha herramienta de
ensamblaje (4) en posición de trabajo.
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