ES2287769T3 - Tope hidraulico. - Google Patents

Abstract

Tope (2) hidráulico para utilizar en operaciones de taladrado o avellanado que comprende - un cuerpo (10, 12) giratorio para hacer girar una herramienta (6) alrededor de su eje - una carcasa (20) adaptada para ponerse en contacto con la superficie de una pieza (8) de trabajo cuando la herramienta ha penetrado en la pieza (8) de trabajo una distancia predeterminada y para accionar un mecanismo de desconexión que comprende una válvula (16, 30, 32) hidráulica operada por un émbolo (28) cuando la herramienta (6) penetra en la pieza (8) de trabajo más que la distancia predeterminada, - siendo efectivo el mecanismo de desconexión para permitir al cuerpo (10, 12) giratorio reducirse en longitud paralela al eje de la herramienta (6), caracterizado porque el émbolo (28) presenta un mecanismo para ajustar de manera reversible la longitud de dicho émbolo (28), la carcasa (20) es ajustable axialmente en relación con el cuerpo (10, 12) para fijar la distancia predeterminada en la que actúa elmecanismo de desconexión, y se proporcionan medios (46, 50) de drenaje que comprenden una pluralidad de orificios (46, 50) espaciados circunferencialmente adaptados para permitir el drenaje del refrigerante desde la carcasa (20) independientemente de su posición axial.

Description

Tope hidráulico.

La invención se refiere al campo de herramientas de corte, en particular a un tope hidráulico para utilizar en operaciones de taladrado o avellanado.

La variabilidad entre productos en una línea de producción es a menudo mayor que la tolerancia de la máquina herramienta, es decir, el operario no puede estar seguro de la posición exacta de la superficie del producto en relación con la herramienta. La utilización de un tope hidráulico que detecta la ubicación de la superficie de la pieza de trabajo y que limita la penetración de la herramienta de corte en la pieza de trabajo sin la necesidad de la intervención del operario, mejora la precisión de la operación de mecanizado, permite que se repita la operación con ese nivel de precisión y reduce enormemente el tiempo que conlleva.

Un tope hidráulico convencional según el preámbulo de la reivindicación 1 se describe en el documento US 4530625. Dicho tope está unido en un extremo al husillo de una máquina de control numérico y en el otro sujeta una herramienta de corte, que engancha una pieza de trabajo. En funcionamiento, la herramienta de corte se aproxima a la pieza de trabajo y comienza la operación de corte. Una placa de bloqueo dentro del tope hidráulico mantiene dos partes del tope enganchadas de modo que no pueden girar de manera relativa. Una carcasa detecta la ubicación de la superficie de la pieza de trabajo. Cuando la carcasa se pone en contacto con la pieza de trabajo, un émbolo saca a un cojinete de bolas de su alojamiento, lo que reduce significativamente por medios hidráulicos la fuerza que normalmente hace que se junten las dos partes del tope, y las dos partes del cuerpo se desenganchan de manera que puede reducirse la longitud del tope una cantidad significativa. Esto se describe normalmente como el "colapso" del tope hidráulico. Esto impide que la herramienta penetre en la pieza de trabajó más allá de la posición predeterminada. Al contrario del husillo de la máquina de control numérico, el fluido hidráulico se recicla dentro del tope, se reenganchan las dos partes y puede repetirse el proceso. La posición de la cabeza de la unidad se ajusta con respecto a la herramienta de corte para controlar la profundidad a la que penetra la herramienta de corte.

El funcionamiento de la unidad es altamente dependiente de la longitud del émbolo. Debido a las tolerancias ingenieriles, es probable que cada émbolo y cuerpo del tope hidráulico sean ligeramente diferentes en longitud y por lo tanto no es posible intercambiar los pistones. El tope hidráulico tiene que montarse de manera muy precisa de manera que actúe exactamente en el momento correcto, simultáneamente con el desenganche de las dos partes del cuerpo. Si el émbolo es demasiado largo, la unidad se colapsa demasiado pronto en el ciclo de corte; si el émbolo es demasiado corto, la unidad no se colapsa nunca. La longitud del émbolo tiene que determinarse a través de un proceso de ensayo y mejora, desensamblando la unidad para extraer el émbolo para acortarlo en una máquina diferente cortando o recortando una longitud y luego reensamblando la unidad para pruebas. El proceso tiene que repetirse si la longitud del émbolo es aún incorrecta. El acto de desensamblar la unidad y extraer el émbolo para acotar su longitud es un proceso que lleva mucho tiempo y conduce a imprecisiones. Si el émbolo se acorta demasiado pasa a ser un desecho y el proceso comienza de nuevo con un nuevo émbolo.

Además la longitud del émbolo depende del calor y como tal varía durante la utilización cuando se transmite calor desde el área de corte a través del mecanismo al émbolo. Esto lleva a una imprecisión del funcionamiento del tope hidráulico, lo que es altamente indeseable, particularmente cuando la profundidad de la operación de corte es crítica. Aunque la longitud del émbolo puede ajustarse mientras está frío de tal manera que funciona dentro de las tolerancias para la correcta utilización, es posible que cuando el émbolo se calienta se expanda a una longitud fuera de las tolerancias, y por lo tanto no funcione correctamente durante la utilización.

En consecuencia, la presente invención proporciona un tope hidráulico de precisión mejorada para utilizar en operaciones de de taladrado o avellanado que comprende las características de la reivindicación 1.

La capacidad de ajuste de la longitud del émbolo permite que la unidad se monte rápidamente y con facilidad y que el émbolo se utilice con precisión en cualquier tope hidráulico. Con un mecanismo para ajustar la longitud del émbolo, puede invertirse cualquier sobrecorrección de la longitud a diferencia de en los topes hidráulicos convencionales. La capacidad de ajuste permite que se ajuste el émbolo para que sea de exactamente la longitud correcta para albergar variaciones en la longitud que suceden en el calentamiento.

La pluralidad de orificios de drenaje permite que se drene más fácilmente el refrigerante desde el área de la carcasa a la unidad, particularmente cuando la cabeza de la unidad está muy próxima a la superficie del componente, evitando la acumulación del refrigerante. Una acumulación y estancamiento del refrigerante es perjudicial para la unidad, provocando corrosión de los componentes internos y extrayendo grasa de los cojinetes. El flujo mejorado del refrigerante garantiza que el calor generado por la herramienta de corte y cualquier cojinete dentro del extremo frontal de la unidad se extraiga desde el área, dando como resultado una temperatura de funcionamiento estable durante el periodo de utilización, llevando a una precisión y repetibilidad mejoradas del control de profundidad.

Preferiblemente, al menos parte del émbolo es accesible desde fuera del cuerpo con el fin de ajustar la longitud del émbolo sin extraerlo del cuerpo. Esto reduce significativamente el tiempo que conlleva montar la unidad antes de la utilización porque la unidad no tiene que desensamblarse y el émbolo no tiene que llevarse y traerse a otra máquina para el ajuste hasta que se encuentra la longitud correcta.

De manera ventajosa, los orificios de drenaje están espaciados igualmente alrededor de la circunferencia del cuerpo. Esto mejora el flujo del refrigerante desde alrededor de la cabeza de la unidad de tope hidráulico, evitando una acumulación del refrigerante en un área local.

De manera opcional, los orificios de drenaje están ubicados en ranuras paralelas al eje del cuerpo. Esto mejora que el flujo se aleje del refrigerante desde la cabeza de la unidad.

Preferiblemente, la carcasa comprende una pequeña corona plana adaptada para ponerse en contacto con la superficie de la pieza de trabajo y soportado por paredes mediante las que la carcasa está montada al cuerpo. Una corona plana puede estar configurada y mecanizada de manera precisa para proporcionar el contacto deseado con la pieza de trabajo.

De manera ventajosa, el ángulo entre la corona y las paredes de la carcasa es mayor de 90 grados y es preferiblemente de 135 grados. Tales carcasas son más elásticas que aquellas con paredes perpendiculares a la corona y no se deflectan al contacto con la superficie de la pieza de trabajo, mejorando de ese modo la precisión del tope hidráulico. Las paredes de la carcasa presentarían preferiblemente orificios o aberturas para permitir un flujo pasante del refrigerante.

La invención se describirá a continuación por medio de un ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista en sección transversal esquemática de una realización de un tope hidráulico según la invención.

La figura 2 muestra la placa de bloqueo de la figura 1 con mayor detalle.

La figura 3 muestra el émbolo mostrado en la figura 1 con mayor detalle.

En la figura 1, un tope 2 hidráulico está unido al husillo 4 de una máquina de control numérico (no mostrada) y sujeta una herramienta 6 de corte, que engancha una pieza 8 de trabajo. El cuerpo del tope hidráulico comprende dos partes 10, 12 que están sujetadas mediante enganche entre sí mediante una placa 62 de bloqueo, de manera que no pueden girar de manera relativa. La placa 62 de bloqueo está unida a la parte 10 del cuerpo mediante tornillos 64; los lados planos de la placa 62 de bloqueo se enganchan con las superficies planas de la parte 12 del cuerpo (véase la figura 2) para garantizar que las dos partes 10, 12 no giren de manera relativa entre sí. Volviendo a la figura 1, una carcasa 20, que comprende una corona 22 y paredes 24 de soporte, rodea el extremo frontal de la unidad y parte de la herramienta 6. La carcasa 20 está conectada a un collar 70, que se sujeta mediante la clavija 72 al cuerpo a la cubierta 66 del cuerpo, permitiendo la clavija 72 que la carcasa y el collar se muevan hacia y alejándose de la máquina de control numérico (hacia la izquierda y derecha del dibujo) bloqueando sin embargo la carcasa 20 y el collar 70 en enganche giratorio con la cubierta 66 del cuerpo. La cubierta 66 del cuerpo está sujetada de manera estacionaria por un acoplamiento 68 a la máquina de control numérico y de ese modo tanto la cubierta 66 del cuerpo, como el collar 70 y como la carcasa 20 no giran con las partes 10, 12 y la herramienta 6. En funcionamiento, la herramienta 6 engancha la pieza 8 de trabajo y comienza la operación de corte. Cuando la cabeza de la unidad (es decir, la corona 22 de la carcasa) entra en contacto con la pieza 8 de trabajo, se aplica una carga, provocando que el collar 70 y el manguito 74 se muevan hacia la máquina de control numérico (hacia la izquierda tal como se muestra en el dibujo). Esto provoca que una clavija 54 ubicada por detrás del elemento 26 de sujeción de la herramienta se mueva hacia la máquina de control numérico dentro del orificio 56, provocando que también se mueva un émbolo 28 en la misma dirección. Este movimiento del émbolo saca a un cojinete 30 de bolas de su alojamiento 32. El fluido hidráulico fluye desde la cámara 34, pasado el cojinete 30 de bolas a través de la válvula hacia la cámara 36. El fluido que entra en la cámara 36 mueve el pistón 38, contra la fuerza de muelle ejercida por el muelle 14, hacia la pieza de trabajo (hacia la derecha tal como se muestra en el dibujo). La presión efectiva del fluido hidráulico detrás de la válvula se reduce, de manera que si se aplica más fuerza a la carcasa 20, el alojamiento 32 está libre para moverse hacia atrás, hacia la máquina de control numérico contra la fuerza relativamente débil ejercida por el muelle 16. La herramienta por lo tanto no penetra en la pieza de trabajo más allá de la distancia predeterminada debido al desenganche axial de las partes 10, 12 del cuerpo y la capacidad del alojamiento 32 para moverse, con la parte 12 del cuerpo y la parte frontal de la unidad, hacia atrás hacia la máquina de control numérico, deslizándose la parte 12 del cuerpo axialmente dentro de la parte 10 del cuerpo.

Cuando la máquina de control numérico invierte su dirección, su husillo 4 se mueve alejándose de la pieza 8 de trabajo. La carcasa 20 abandona la superficie de la pieza de trabajo y se fuerza al émbolo 28 a que se aleje del husillo 4 mediante un muelle 14 que también provoca que la cámara 36 disminuya de tamaño, forzando así al fluido hidráulico a través de la válvula de bola en la cámara 34, lo que se provoca que se expanda. Cuando la presión del fluido hidráulico en las cámaras 34 y 36 se iguala, el cojinete 30 de bolas vuelve a asentarse en su alojamiento 32 debido al muelle 52. El tope hidráulico está preparado entonces para la siguiente operación de mecanizado. Por tanto se ha invertido el proceso de colapso descrito anteriormente.

El tope hidráulico está dispuesto para proporcionar el control de profundidad requerido ajustando la posición axial de la carcasa 20 en relación con el elemento 26 de sujeción de la herramienta. La carcasa 26 está montada al collar 70 por medio de una rosca de tornillo (no mostrada). La rosca de tornillo proporciona medios para el ajuste de la posición axial de la carcasa y la corona 22 en relación al elemento 26 de sujeción de la herramienta. Un anillo 40 está colocado contra la carcasa, enganchando un saliente 42 sobre el anillo una ranura en el collar 70, que discurre paralela al eje del elemento 26 de sujeción de la herramienta. Se impide de ese modo que el anillo 40 gire con respecto al cuerpo. El anillo 44 está apretado contra el anillo 40 a través de la rosca de tornillo, bloqueando la carcasa en posición con respecto al cuerpo.

En la mayoría de las operaciones de taladrado y corte se pulveriza refrigerante sobre el punto en el que la herramienta perfora la pieza de trabajo para extraer la viruta y mantener fría la herramienta para impedir el sobrecalentamiento. Para evitar que el refrigerante entre en y se acumule alrededor de la cabeza de la unidad, se proporcionan orificios 46 de drenaje (por claridad, sólo se ilustra uno) alrededor de la circunferencia del cuerpo. Estos orificios, que pueden ser de cualquier forma, impiden que el refrigerante y la viruta que ha entrado se junten dentro de la unidad provocando de este modo daño acumulativo (por ejemplo, la extracción de grasa de los cojinetes, corrosión de componentes internos, acumulación de depósito). Un flujo del refrigerante mejorado también mejora la extracción de calor del área, evitando la expansión del émbolo y llevando a una precisión y repetibilidad mejoradas del control de profundidad. Una pluralidad de orificios de drenaje garantiza que el drenaje del refrigerante no se vea afectado sustancialmente si una trayectoria de drenaje se bloquea, por ejemplo por el saliente 42 sobre el anillo 40. Para máximo beneficio, los orificios de drenaje están igualmente espaciados alrededor de la circunferencia del cuerpo. Esto evita la acumulación de refrigerante en áreas locales. Los orificios 46 de drenaje están ubicados en ranuras 48 que discurren paralelas al eje del cuerpo, tales como las enganchadas mediante el saliente 42 sobre el anillo 40. La provisión de ranuras 48 en la cabeza de la unidad facilita que el flujo del refrigerante se aleje de la cabeza de la unidad. También se proporcionan orificios 50 en las paredes 24 de la carcasa para mejorar el flujo del refrigerante.

Antes de la utilización, se ajusta la longitud del émbolo según sea necesario para garantizar que el tope hidráulico funcione correctamente. El émbolo 28, mostrado con mayor detalle en la figura 3, comprende un árbol 58 que engancha una cabeza 62 a través de una rosca de tornillo (no mostrada). La longitud del émbolo se ajusta mediante las siguientes etapas. Se retira una clavija 54 de un orificio 56 excéntrico en la parte 12 del cuerpo y se gira el émbolo hasta que el tornillo 64 sin cabeza, que normalmente impide que el árbol 58 se mueva con respecto a la cabeza 62, esté accesible. Se desatornilla parcialmente el tornillo 64 sin cabeza para permitir el movimiento entre el árbol 58 y la cabeza 62, y se devuelve la clavija 54 al orificio 56 para sujetar todavía la cabeza 62 mientras se gira el árbol con una llave hexagonal en un rebaje 60 de ajuste. Una vez que se ha ajustado la longitud a la cantidad requerida, se extrae entonces la clavija 54 y se gira el émbolo hasta que está accesible el tornillo 64 sin cabeza. Se aprieta el tornillo 64 sin cabeza y se recoloca la clavija 54. Si la longitud del émbolo se acorta demasiado por error, se rectifica fácilmente el error invirtiendo el ajuste.

La precisión del tope hidráulico puede mejorarse poniendo muelles 14, 46 internos más fuertes. Esto reduce el movimiento relativo entre la carcasa y la herramienta pero la fuerza de muelle más fuerte transmite más fuerza sobre la pieza de trabajo, aumentando el riesgo de deflexión de la carcasa. Sin embargo, la presente invención presenta una carcasa diseñada específicamente para ser corta y rígida para reducir la deflexión de la carcasa evitando así la imprecisión en el control de profundidad. Aunque la carcasa 20 puede presentar paredes 24 sustancialmente perpendiculares a la corona 22, es preferible que las paredes están en un ángulo diferente al perpendicular a la corona (como puede verse el ángulo entre la corona 22 y las paredes de la carcasa 24 es aproximadamente de 135 grados en la figura 1), puesto que esto dota a la carcasa de mayor rigidez.

Claims (8)

1. Tope (2) hidráulico para utilizar en operaciones de taladrado o avellanado que comprende

-

un cuerpo (10, 12) giratorio para hacer girar una herramienta (6) alrededor de su eje

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una carcasa (20) adaptada para ponerse en contacto con la superficie de una pieza (8) de trabajo cuando la herramienta ha penetrado en la pieza (8) de trabajo una distancia predeterminada y para accionar un mecanismo de desconexión que comprende una válvula (16, 30, 32) hidráulica operada por un émbolo (28) cuando la herramienta (6) penetra en la pieza (8) de trabajo más que la distancia predeterminada,

-

siendo efectivo el mecanismo de desconexión para permitir al cuerpo (10, 12) giratorio reducirse en longitud paralela al eje de la herramienta (6), caracterizado porque el émbolo (28) presenta un mecanismo para ajustar de manera reversible la longitud de dicho émbolo (28), la carcasa (20) es ajustable axialmente en relación con el cuerpo (10, 12) para fijar la distancia predeterminada en la que actúa el mecanismo de desconexión, y

se proporcionan medios (46, 50) de drenaje que comprenden una pluralidad de orificios (46, 50) espaciados circunferencialmente adaptados para permitir el drenaje del refrigerante desde la carcasa (20) independientemente de su posición axial.

2. Tope hidráulico según la reivindicación 1, en el que al menos parte (60, 64) del émbolo (28) está accesible desde fuera del cuerpo (10, 12) con el fin de ajustar la longitud del émbolo (28).

3. Tope hidráulico según la reivindicación 1 ó 2, en el que la pluralidad de orificios (46, 50) de drenaje están igualmente espaciados alrededor de la circunferencia del cuerpo.

4. Tope hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo presenta seis orificios (46, 50) de drenaje espaciados alrededor de su circunferencia.

5. Tope hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los orificios (46) de drenaje están ubicados en ranuras (48) paralelas al eje del cuerpo (10, 12).

6. Tope hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la carcasa (20) comprende una pequeña corona (22) plana adaptada para ponerse en contacto con la superficie de la pieza (8) de trabajo y soportada por paredes (24) mediante las que la carcasa (20) está montada al cuerpo (10, 12).

7. Tope hidráulico según la reivindicación 6, en el que el ángulo entre la corona (22) y las paredes (24) de la carcasa es mayor de 90 grados.

8. Tope hidráulico según la reivindicación 6, en el que el ángulo entre la corona (22) y las paredes (24) de la carcasa es mayor de 135 grados.