ES2303216T3 - Dispositivo de agarre de piezas de trabajo para un portaherramientas de una maquina herramienta. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de agarre de piezas de trabajo para máquinas herramientas que tienen un portaherramientas motorizado (20) montado en un cabezal operativo (21), que comprende: - un alojamiento (12; 112), - un árbol impulsor (16; 116) alojado con rodamientos en el alojamiento (12; 112) y provisto de una espiga (18; 118) que se puede conectar en el portaherramientas (20), - un elemento de bloqueo (68, 168) configurado para conectarse a un elemento de reacción integral con el cabezal operativo (21) cuando la espiga (18, 118) se conecta al portaherramientas (20), por lo que se evita la rotación del dispositivo cuando el portaherramientas es impulsado, - al menos una pinza que tiene mordazas (40, 42, 140, 142, 140'', 142''), de las cuales al menos una es móvil y está conectada de forma operativa a través de medios de transmisión (34, 134, 60, 160, 160'', 36b, 38b, 136b, 138b, 136''b, 138''b) a dicho árbol impulsor (16, 116) para la abertura y el cierre, caracterizado porque dichos medios de transmisión comprenden una porción excéntrica (34, 134) integral con el árbol impulsor (16, 116) y en cooperación por levas con dicha mordaza móvil (40, 140, 140'') en contraste con los medios elásticos (64, 164, 164'').
Description
Dispositivo de agarre de piezas de trabajo para
un portaherramientas de una máquina herramienta.
Esta invención se refiere a un dispositivo de
agarre de piezas de trabajo para máquinas herramientas.
Como bien se conoce, las piezas mecánicas se
fabrican generalmente a partir de una pieza en bruto de acero o
aluminio en la que una máquina herramienta que tiene un cabezal
operativo móvil a lo largo de una o más direcciones realiza un
número de operaciones de mecanizado como perforación, refrentado,
taladrado, perforación, roscado y similares. Las máquinas
herramientas altamente automatizadas pueden acoplar automáticamente
una herramienta requerida de un depósito de herramientas ubicado
junto al cabezal operativo de la máquina.
La carga y descarga de la pieza de trabajo a y
de la mesa de trabajo se puede realizar de forma manual o, para una
mayor productividad, mediante dispositivos de carga y descarga
automatizados, como se describe en
US-A-4.716.647. Ahí, el cabezal
operativo coge la pieza de trabajo por medio de un dispositivo de
agarre que se monta automáticamente en el portaherramientas, de
forma similar a una herramienta normal. El cabezal coloca la pieza
de trabajo sobre la mesa de trabajo y el dispositivo de agarre
regresa entonces al depósito de herramientas, mientras se monta una
herramienta en el portaherramientas. Una vez que el programa de
mecanizado se ha completado, la herramienta regresa al depósito de
herramientas y el dispositivo de agarre se acopla de nuevo, de modo
que el cabezal operativo puede retirar la pieza de trabajo recién
mecanizada de la mesa de trabajo y coger una nueva.
Los dispositivos de agarre conocidos, como los
descritos en el documento previo anteriormente mencionado, están
provistos de pinzas controladas por cilindros hidráulicos impulsados
por un circuito hidráulico externo. Sin embargo, hay inconvenientes
en las pinzas controladas hidráulicamente, en especial que se debe
proporcionar un circuito de alimentación para fluido de alta
presión con el correspondiente incremento de los costes de
fabricación, funcionamiento y mantenimiento de la máquina
herramienta. Además, la misma existencia del circuito hidráulico
implica inevitables fugas a largo plazo debido al desgaste de los
miembros controladores, así como fugas en la línea de suministro de
fluido. Esta circunstancia lleva a la contaminación del área de
trabajo y a un posible funcionamiento defectuoso.
Adicionalmente, debido a la naturaleza
intrínseca de los sistemas de control hidráulico, el retraso del
comando de control y la finalización del evento mecánico actual
nunca se conoce con exactitud. Tal retraso puede variar
considerablemente entre diferentes acciones y puede cambiar en el
transcurso del tiempo debido a fugas en la línea, desgaste de
cilindros y similares. Como consecuencia, antes de desplazar el
cabezal es necesario permitir un cierto retraso de tiempo que sea
mayor que el tiempo de reacción previsible medio, con la
correspondiente prolongación del programa de trabajo.
FR-A-2-848-888
describe un dispositivo para fijar un cabezal de soporte de
herramientas al husillo de una máquina herramienta. El dispositivo
comprende un anillo que es integral con el cuerpo del husillo y está
hecho de un material que es elásticamente deformable en una
dirección radial para conectarse de forma restringida a un collarín
cilíndrico integral con el cuerpo del cabezal, para bloquear
rígidamente el último al cuerpo del husillo. Según una forma de
realización, el husillo tiene una herramienta de agarre de piezas de
trabajo fijada al mismo, que comprende dos brazos de agarre
impulsados para abrirse/cerrarse por el árbol impulsor del husillo a
través de un mecanismo de tornillo sin fin.
Actualmente es un objeto principal de la
invención proporcionar un dispositivo de agarre de piezas de
trabajo para máquinas herramientas que pueda superar los
inconvenientes de los dispositivos controlados hidráulicamente
conocidos como se menciona anteriormente. Más especialmente, el
dispositivo de agarre de la invención debería ser adecuado para su
uso en máquinas herramientas convencionales que tienen un
portaherramientas motorizado sin que se requieran fuentes de
alimentación adicionales, y debería garantizar tiempos de reacción
más exactos y repetibles, permitiendo de ese modo que se optimice el
programa de trabajo, incluso con respecto a los dispositivos de
agarre impulsados mecánicamente como el descrito en
FR-A-2-848-888.
Los anteriores y otros objetos y ventajas, como
se presentarán mejor posteriormente, se logran mediante un
dispositivo de agarre que tiene las características mencionadas en
la reivindicación 1, mientras que las reivindicaciones dependientes
definen otras características ventajosas aunque accesorias de la
invención.
La invención se describe a continuación con
referencia a algunas formas de realización preferidas pero no
exclusivas, mostradas a modo de ejemplos no excluyentes en los
dibujos adjuntos, en los que:
la Fig. 1 es una vista en alzado lateral de un
dispositivo de agarre de piezas de trabajo según la invención,
la Fig. 2 es una vista en planta del dispositivo
de la Fig. 1,
la Fig. 3 es una vista en sección transversal
tomada a lo largo de la línea III-III del
dispositivo de la Fig. 2, en asociación con un cabezal operativo de
una máquina herramienta convencional,
la Fig. 4 es una vista en sección transversal
hecha a lo largo de la línea IV-IV del dispositivo
de la Fig. 2,
la Fig. 5 es una vista en sección transversal
hecha a lo largo de la línea V-V del dispositivo de
la Fig. 4,
la Fig. 6 es una vista en planta esquemática del
mecanismo de funcionamiento del dispositivo de la Fig. 1,
la Fig. 7 es una vista en alzado lateral de un
dispositivo de agarre de piezas de trabajo según una forma de
realización alternativa de la invención,
la Fig. 8 es una vista en sección transversal
tomada a lo largo de la línea VIII-VIII del
dispositivo de la Fig. 7, en asociación con un cabezal operativo de
una máquina herramienta convencional,
la Fig. 9 es una vista en sección transversal
tomada a lo largo de la línea IX-IX del dispositivo
de la Fig. 8,
la Fig. 10 es una vista en planta esquemática
del mecanismo de funcionamiento del dispositivo de la Fig. 7.
Con referencia a las Figs. 1 a 6, un dispositivo
de agarre de piezas de trabajo 10 se usará en asociación con una
máquina herramienta convencional (no mostrada) que tiene un cabezal
operativo móvil a lo largo de una o más direcciones y capaz de
realizar diferentes operaciones de mecanizado en piezas de trabajo
como taladrado, refrentado, perforación, roscado y similares,
mientras que acopla herramientas según se requiera de un depósito
de herramientas ubicado junto al cabezal operativo de la
máquina.
El dispositivo 10 comprende, según la invención,
un alojamiento similar a una caja 12, cuya parte inferior está
cerrada por una cubierta 14. Un árbol impulsor 16 está alojado con
rodamientos dentro del alojamiento 12 y termina, por fuera del
alojamiento, en una espiga 18 que se puede engranar axialmente en
un portaherramientas motorizado 20 portado en el cabezal operativo
21 de la máquina herramienta.
El árbol impulsor 16 está alojado con cojinetes
de rodillos 22, 24 que se alojan respectivamente en un zócalo
cilíndrico 26 del alojamiento 12 y en una perforación 28 en la
cubierta 14, siendo sellada la perforación por un tapón de sellado
30. Un anillo de sellado 32 es portado en el borde interior del
asiento cilíndrico 26 y sella la superficie exterior del árbol 16.
El árbol tiene una porción excéntrica 34 en la extensión entre los
rodamientos 22 y 24.
Un par de árboles impulsados 36, 38, paralelos
al árbol impulsor 16, están alojados con rodamientos dentro del
alojamiento 12, frente al árbol impulsor 16, y tienen terminaciones
respectivas 36a, 38a que se proyectan por fuera de la cubierta 14 y
que portan mordazas integrales en forma de L respectivas 40, 42,
que cooperan la una con la otra para actuar como pinzas.
Cada uno de los árboles impulsados 36, 38 está
alojado con un par de rodamientos 44, 46 y 48, 50, respectivamente,
de los cuales un rodamiento 44, 48 se aloja en un zócalo en el
alojamiento 12, mientras que el otro rodamiento 46, 50 se aloja en
una abertura cilíndrica respectiva en la cubierta 14. Los anillos de
sellado 56, 58 se reciben en las aberturas y sellan la superficie
externa del árbol impulsado respectivo 36, 38.
Ambos árboles impulsados 36, 38 portan
respectivas secciones de engranaje que se engranan mutuamente 36b,
38b. El árbol impulsado 36 tiene un brazo 60 que se extiende
radialmente por debajo de su propia sección de engranaje 36b y
dispuesto para la cooperación por levas con la porción excéntrica
34 del árbol impulsor 16, así como una proyección alargada 62, que
se extiende radialmente en el lado opuesto. Un miembro elástico,
mostrado como un resorte helicoidal en la Fig. 3, está comprimido
entre la proyección 62 y la pared interna del alojamiento 12, de
modo que contrastará la rotación del árbol impulsado 36, provocada
por la rotación del árbol impulsor 16 debido a la cooperación por
levas entre la porción excéntrica 34 y el brazo radial 60.
Un pilar 66 que se eleva desde el alojamiento 12
soporta una clavija 68 paralela al árbol impulsor 16 e insertable
axialmente en un zócalo 70 fijo correspondiente que es integral con
el cabezal operativo 21 de la máquina. La clavija 68 y el zócalo 70
comprenden respectivas porciones troncocónicas complementarias 68a,
70a, diseñadas para ayudar al auto-centrado de la
clavija 68 durante la inserción.
El funcionamiento del dispositivo de agarre 10
cuando se monta en una máquina herramienta convencional se describe
a continuación.
Cuando está en reposo, el dispositivo de agarre
10 es recibido en el depósito de herramientas junto con las
herramientas de mecanizado. Cuando se va a cargar una pieza de
trabajo, el cabezal operativo 21 de la máquina acopla el dispositivo
de agarre del depósito de herramientas, siendo insertada axialmente
de forma automática la espiga 18 del dispositivo de agarre en el
portaherramientas 20, de forma similar a lo que ocurriría con una
máquina herramienta. Al mismo tiempo, la clavija 68 pasa a ser
insertada axialmente en el zócalo 70 fijo. El cabezal operativo 21
se mueve entonces a una posición sobre la pieza de trabajo que se
va a cargar y las mordazas 40, 42 se abren, rotando el
portaherramientas (en el sentido de las agujas del reloj en las
Figs. 5, 6) contra la fuerza elástica del resorte 64, debido a una
cooperación por levas entre la porción excéntrica 34 y el brazo
radial 60, así como a la conexión por engranaje entre las secciones
de engranaje 36b, 38b de los árboles impulsados 36, 38.
Se evita una rotación relativa entre el
dispositivo de agarre 10 y el cabezal operativo 21 durante la
rotación del portaherramientas por la inserción de la clavija 68 en
el zócalo 70. Posteriormente, el cabezal operativo 21 mueve las
mordazas 40, 42 a una posición en torno a la pieza de trabajo que
está a la espera, y el portaherramientas es rotado entonces de
vuelta a su condición inicial, de modo que las mordazas son movidas
de vuelta a su configuración cerrada, agarrando de ese modo la
pieza de trabajo. El cabezal operativo 21 mueve ahora la pieza de
trabajo a la mesa de trabajo y la libera provocando que las pinzas
se abran siguiendo las mismas etapas descritas anteriormente. El
cabezal operativo retorna entonces el dispositivo de agarre al
depósito de herramientas y acopla la herramienta de mecanizado. Al
final del mecanizado, el cabezal operativo retorna la herramienta
al depósito de herramientas y de nuevo acopla el dispositivo de
agarre para retirar de la mesa de trabajo la pieza de trabajo
recién mecanizada y coger una nueva.
Como apreciará una persona experta en la
materia, operando mecánicamente las pinzas como se propone por la
invención se obtienen diversas ventajas. En particular, no es
necesario implementar un sistema operativo externo, puesto que se
aprovecha directamente la rotación del portaherramientas,
reduciendo de ese modo los costes y evitando sustancialmente
cualquier retraso operativo, debido a la conexión mecánica del
portaherramientas a los árboles impulsados que portan las
mordazas.
Haciendo ahora referencia a las Figs. 7 a 10, un
dispositivo de agarre 110 según una forma de realización alternativa
de la invención comprende un alojamiento alargado similar a una
caja 112 que está cerrado por una cubierta 114 en su parte
inferior.
Un árbol impulsor 116 está alojado con
rodamientos dentro del alojamiento 112 y termina, por fuera del
alojamiento 112, en una espiga 118 que se puede conectar axialmente
en un portaherramientas motorizado 20 portado en el cabezal
operativo 21 de la máquina herramienta. El árbol impulsor 116 está
alojado con rodamientos de rodillos 122, 124 que se alojan
respectivamente en un casquillo cilíndrico 126 del alojamiento 112
y en una perforación 128 en la cubierta 114, siendo sellado el
taladro por un tapón de sellado 130. Un anillo de sellado 132 es
portado en el borde interior del asiento cilíndrico 126 y sella la
superficie exterior del árbol 116. El árbol tiene una porción
excéntrica 134 en la porción entre rodamientos 122 y 124.
Dos pares de árboles impulsados 136, 138 y 136',
138', alineados el uno con el otro y paralelos al árbol impulsor
116, están alojados con rodamientos dentro del alojamiento 112, en
posiciones simétricas con respecto al plano transversal A (Fig. 9)
a través del eje del árbol impulsor 116. Los árboles impulsados
tienen terminaciones respectivas 136a, 138a y 136'a, 138'a, que se
proyectan por fuera de la cubierta 114 y que portan mordazas
integrales en forma de L respectivas 140, 142 y 140', 142', que
cooperan la una con la otra en pares para actuar como un par de
pinzas.
Cada uno de los árboles impulsados 136, 138 y
136', 138' está alojado con un par de rodamientos como el 144, 146 y
148, 150, respectivamente, de los cuales uno se aloja en un zócalo
en el alojamiento 112, mientras que el otro se aloja en una
abertura cilíndrica respectiva en la cubierta 114. Los anillos de
sellado como los 156, 158 son recibidos en las aberturas y sellan la
superficie externa del árbol impulsado respectivo.
Los árboles impulsados en cada par están
acoplados mutuamente por secciones de engranaje respectivas 136b,
138b y 136'b, 138'b, integrales con los mismos. Los árboles
impulsados 136 y 136' más cercanos al árbol impulsor 116 tienen
brazos respectivos 160, 160', dispuestos para la cooperación por
levas con separaciones adyacentes respectivas de la porción
excéntrica 134 del árbol impulsor 116, con rodamientos antifricción
interpuestos 135 y 135'.
Los árboles impulsados 138 y 138' más lejanos al
árbol impulsor 116 tienen proyecciones alargadas respectivas 162,
162', que se extienden radialmente desde el lado opuesto del árbol
impulsor 116. Los elementos elásticos 164 y 164', mostrados como
resortes helicoidales en la Fig. 9, están comprimidos entre las
proyecciones alargadas 162, 162' y la pared interna del alojamiento
112, de modo que contrastarán la rotación de los árboles impulsados
136, 136', provocada por la rotación del árbol impulsor 116, debido
a la cooperación por levas entre la porción excéntrica 134 y los
brazos radiales 160, 160'.
Un pilar 166 que se eleva desde el alojamiento
112 soporta una clavija 168 paralela al árbol impulsor 116 e
insertable axialmente en un zócalo fijo correspondiente 70 que es
integral con el cabezal operativo 21 de la máquina. La clavija 168
y el zócalo 70 comprenden respectivas porciones troncocónicas
complementarias 168a, 70a, diseñadas para ayudar al
auto-centrado de la clavija 168 durante la
inserción.
El funcionamiento del dispositivo de agarre 110
según la forma de realización alternativa descrita anteriormente es
similar al funcionamiento de la primera forma de realización,
excepto en que el dispositivo de la segunda forma de realización
puede acoplar dos piezas de trabajo contiguas al mismo tiempo.
Más particularmente, después de que el cabezal
operativo 21 se haya movido a una posición por encima de las piezas
de trabajo deseadas, una rotación del portaherramientas (en el
sentido de las agujas del reloj en la Fig. 10) contra la fuerza
elástica de los resortes 164 provocará que las mordazas 140, 142 y
140', 142' se abran debido a la cooperación por levas entre la
porción excéntrica 134 y los brazos 160 y 160', y a la conexión por
engrane entre las secciones de engranaje 136b, 138b y 136'b, 138'b
de los árboles impulsados 136, 138 y 136', 138'.
Se han descrito algunas formas de realización
preferidas de la invención, pero una persona experta en la materia
podrá hacerles modificaciones dentro del mismo concepto inventivo.
En particular, se pueden proporcionar otros tipos de funcionamiento
mecánico de las pinzas, usando diferentes miembros de leva o usando
articulaciones que pueden tener diferentes configuraciones, siempre
y cuando sean impulsados por la rotación del portaherramientas.
También se pueden usar transmisiones por engranaje, por ejemplo
dotando al árbol impulsor de una rueda dentada que se engrane con
cremalleras transversales o con ruedas impulsadas respectivas
conectadas de forma operativa con las mordazas de las pinzas.
Adicionalmente, se pueden proporcionar otros tipos de miembros de
interconexión entre las mordazas de las pinzas en lugar de
secciones de engranaje, como brazos de palanca o articulaciones de
diferentes tipos. Además, tales sistemas alternativos pueden llevar
a cabo un movimiento de abertura rotatorio de las mordazas, como en
los ejemplos descritos anteriormente, o bien un movimiento lineal.
Adicionalmente, el elemento de reacción que contrasta la rotación
del dispositivo con respecto al cabezal operativo, que en el ejemplo
descrito consiste en una clavija insertable axialmente en un zócalo
fijo en el cabezal operativo, puede estar diseñado de forma
diferente, siempre y cuando sea capaz de conectarse con el cabezal
operativo cuando la espiga del dispositivo sea conectada por el
portaherramientas. Se debería entender también que también cae
dentro del ámbito de la invención que sólo una mordaza de la pinza
sea móvil, siendo la otra fija.
Claims (8)
1. Dispositivo de agarre de piezas de trabajo
para máquinas herramientas que tienen un portaherramientas
motorizado (20) montado en un cabezal operativo (21), que
comprende:
- -
- un alojamiento (12; 112),
- -
- un árbol impulsor (16; 116) alojado con rodamientos en el alojamiento (12; 112) y provisto de una espiga (18; 118) que se puede conectar en el portaherramientas (20),
- -
- un elemento de bloqueo (68, 168) configurado para conectarse a un elemento de reacción integral con el cabezal operativo (21) cuando la espiga (18, 118) se conecta al portaherramientas (20), por lo que se evita la rotación del dispositivo cuando el portaherramientas es impulsado,
- -
- al menos una pinza que tiene mordazas (40, 42, 140, 142, 140', 142'), de las cuales al menos una es móvil y está conectada de forma operativa a través de medios de transmisión (34, 134, 60, 160, 160', 36b, 38b, 136b, 138b, 136'b, 138'b) a dicho árbol impulsor (16, 116) para la abertura y el cierre,
caracterizado porque dichos medios de
transmisión comprenden una porción excéntrica (34, 134) integral con
el árbol impulsor (16, 116) y en cooperación por levas con dicha
mordaza móvil (40, 140, 140') en contraste con los medios elásticos
(64, 164, 164').
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha mordaza móvil (40, 140, 140') se
monta en un árbol impulsado (36, 136, 136') alojado con rodamientos
en el alojamiento (12; 112) y está configurado para abrirse y
cerrarse bajo el control de la rotación del árbol impulsado (36,
136, 136').
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho árbol impulsado (36, 136, 136')
tiene un brazo (60, 160, 160') en cooperación con levas con dicha
porción excéntrica (34, 134) del árbol impulsor (16, 160).
4. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha pinza
tiene un par de mordazas móviles (40, 42, 140, 142, 140', 142'),
que están interconectadas de forma operativa mediante elementos de
interconexión (36b, 38b, 136b, 138b, 136'b, 138'b) para la abertura
y el cierre.
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque cada una de dichas mordazas móviles (40,
140, 140', 142, 142') se monta en un árbol impulsado respectivo
(36, 136, 136', 138, 138') alojado con rodamientos en el
alojamiento (12, 112) y porque dichos elementos de interconexión
comprenden secciones de engranaje que se engranan mutuamente (36b,
38b, 136b, 138b, 136'b, 138'b), cada una de las cuales es integral
con un árbol impulsado respectivo (36, 136, 136', 138, 138').
6. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende dos de
dichas pinzas.
7. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque comprende dos de
dichas pinzas y porque el brazo (160, 160') de cada pinza está
configurado para conectarse por una extensión diferente de dicha
porción excéntrica (34, 134).
8. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicho elemento
de reacción comprende un zócalo (70) en el cabezal operativo (21),
que se extiende de forma paralela al eje del portaherramientas y
dicho elemento de bloqueo comprende una clavija (68, 168) paralela
al árbol impulsor (16, 116) e insertable axialmente en dicho zócalo
(70) cuando la espiga (18, 118) se conecta al portaherramientas
(20).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP05425503A EP1743735B1 (en) | 2005-07-12 | 2005-07-12 | Workpiece gripping device for a tool holder of a tool machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2303216T3 true ES2303216T3 (es) | 2008-08-01 |
Family
ID=34982250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES05425503T Active ES2303216T3 (es) | 2005-07-12 | 2005-07-12 | Dispositivo de agarre de piezas de trabajo para un portaherramientas de una maquina herramienta. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7503566B2 (es) |
| EP (1) | EP1743735B1 (es) |
| DE (1) | DE602005005042T2 (es) |
| ES (1) | ES2303216T3 (es) |
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| DE19607001C2 (de) * | 1996-02-24 | 1998-05-20 | Chiron Werke Gmbh | Werkstückgreifer |
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-
2005
- 2005-07-12 DE DE602005005042T patent/DE602005005042T2/de active Active
- 2005-07-12 ES ES05425503T patent/ES2303216T3/es active Active
- 2005-07-12 EP EP05425503A patent/EP1743735B1/en active Active
- 2005-11-14 US US11/271,869 patent/US7503566B2/en active Active
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