ES2304865B1 - Cabezal lapeador para mecanizar piezas de trabajo de materiales de piedra dura. - Google Patents

Abstract

Cabezal lapeador para mecanizar piezas de trabajo de materiales de piedra dura que comprende un cuerpo que puede girar alrededor de un eje vertical y que presente unas herramientas montadas de tal modo que cada herramienta pueda oscilar alrededor de un eje dispuesto radialmente con respecto a dicho eje vertical. Las herramientas están subdivididas en por lo menos dos grupos de herramientas situadas a diferentes distancias desde el eje vertical. En cada grupo, las herramientas son equidistantes desde el eje vertical y están dispuestas en un modo circunferencialmente equidistante.

Description

Cabezal lapeador para mecanizar piezas de trabajo de materiales de piedra dura.

La presente invención se refiere a un cabezal lapeador para mecanizar piezas de trabajo de materiales de piedra dura, tales como granito, gres-porcelana, material cerámico o materiales aglomerados obtenidos utilizando la tecnología de Bretonstone, obtenido mezclando juntos materiales inertes tales como sílice o cuarzo con ligantes orgánicos, tales como resinas de poliéster o ligantes inorgánicos, tales como cemento Portland.

Para poder pulir materiales de piedras duras, se utilizan convencionalmente cabezales lapeadores con segmentos oscilantes, en particular, cabezales que comprenden un cuerpo que gira alrededor de un eje vertical y que tiene montados varios brazos que oscilan alrededor de un eje que es horizontal y dispuestos radialmente con respecto al eje vertical giratorio del cabezal. El extremo inferior de cada brazo está provisto de un portaherramientas en el que se monta una herramienta o segmento abrasivo. Debe resaltarse que todos los brazos presentan dimensiones idénticas y además, las herramientas presentan las mismas dimensiones, con el resultado de que todas las herramientas están dispuestas a lo largo de una circunferencia a la misma distancia desde el eje de rotación vertical.

Cuando el cabezal es impulsado en rotación alrededor de su eje vertical, por medio de mecanismos accionadores dispuestos en el interior del cabezal, cada uno de los brazos es impulsado para oscilar alrededor de su eje radial de oscilación y por lo tanto, también se hace que la correspondiente herramienta o segmento abrasivo oscile manteniendo, de este modo, un perfil de corte cilíndrico también durante el proceso de desgaste.

La acción de lapeado/pulido se produce como resultado del movimiento de rotación de las herramientas abrasivas alrededor del eje de rotación vertical del cabezal, mientras que cada herramienta de diamante (que tiene una superficie de trabajo constituida por una parte cilíndrica) oscila alrededor de su eje radial de oscilación y siempre asegura un contacto tangencial de la herramienta con la pieza de trabajo que se está mecanizando. Durante su movimiento, las herramientas cubren un anillo circular, dejando necesariamente descubierta una zona circular en el centro del cabezal, para la finalidad de permitir la oscilación de los brazos sin colisión entre las herramientas adyacentes.

Para aclaraciones adicionales sobre el tipo de mecanismos usados, debe hacerse referencia a la patente italiana 1.247.201 presentada el 21.3.1991 o a la patente europea 649.706 presentada el 17.9.1994, ambas a nombre de Luca Toncelli.

A continuación, los cabezales lapeadores se montan en una maquinaria conocida como máquinas lapeadoras o máquinas pulidoras, dependiendo de los menores o mayores requisitos de acabado de las piezas de trabajo mecanizadas.

Las máquinas lapeadoras comprenden un banco con una correa móvil sobre la que se deposita el material que se va a lapear y una viga situada por encima de la correa y dispuesta paralela con dicha correa. Varios husillos rotativos están montados de una manera alineada a lo largo de la viga y en el extremo inferior de cada uno de ellos está montado un cabezal lapeador provisto de herramientas de diamante, según se explicó antes.

La viga se desplaza de un lado a otro en sentido transversal con respecto a la correa mientras que, al mismo tiempo, cada cabezal lapeador es impulsado en rotación alrededor de su eje vertical y cada herramienta oscila alrededor de su eje radial de oscilación. Los cabezales son presionados hacia la pieza de trabajo que se va a mecanizar, de modo que las herramientas entren en contacto, a una presión dada, contra dicho material y, debido a su movimiento oscilante, son capaces de realizar el lapeado de materiales duros, puesto que una alta presión específica se genera a lo largo de la línea tangencial de contacto, de modo que se ejerce una acción agresiva sobre el material de piedra.

El movimiento errático de la viga, en cambio, permite el lapeado de la pieza de trabajo, usualmente en la forma de losetas, sobre su superficie completa.

Aunque la tecnología de lapeado/pulido está bien establecida en estos momentos, no obstante son visibles defectos, aunque ligeros, sobre el material pulido así obtenido.

En particular, en la proximidad de los extremos o bien en los bordes laterales de la pieza de trabajo pulida, en materiales que son particularmente oscuros y/o difíciles de lapear se pueden encontrar defectos visuales que consisten en sombras o zonas claras y oscuras o incluso pequeñas ranuras circulares causadas por las herramientas abrasivas.

Cualquiera de dichos defectos se pueden percibir visualmente, en particular por un experto en la material, de modo que presentan un efecto negativo sobre la calidad final del producto acabado. Esencialmente, el producto obtenido puede ser de una calidad parcialmente disminuida debido a estos defectos, en particular en el caso de algunos tipos de material y/o matices cromáticos.

Este problema se puede explicar considerando que, para poder asegurar el lapeado de la pieza de trabajo en toda su anchura, en las dos posiciones extremas asumidas por la viga, en particular en los dos puntos en los que se invierte su movimiento, las herramientas no deben solamente alcanzar el borde lateral de la loseta que se va a lapear, sino que también debe ir más allá de dicho borde para poder asegurar una cobertura suficiente de la superficie que se está mecanizando.

Al hacerlo de este modo, sin embargo, cuando la viga alcanza las posiciones extremas, no todas las herramientas presentan la totalidad de su superficie abrasiva continuamente en contacto con la pieza de trabajo, sino que algunas herramientas sobresalen más allá del borde lateral de la pieza de trabajo que se está mecanizando y por tanto, no se apoya completamente sobre el material.

Cuando todas las herramientas se acoplan con la pieza de trabajo que se va a lapear, la fuerza presionante que el cabezal ejerce contra la pieza de trabajo es uniformemente contrarrestada por la reacción de la pieza de trabajo sobre las herramientas. Sin embargo, cuando, en cada instante, algunas herramientas no se acoplan con la pieza de trabajo a lo largo de toda su superficie que se va a mecanizar, entonces la fuerza presionante de los cabezales ya no es contrarrestada de un modo uniforme y regular.

Dicho de otro modo, el cabezal tiende a "colapsarse" sobre la parte lateral donde las herramientas no se apoyan completamente sobre el material que se va a lapear.

Debido a este fenómeno, ya no se produce el mecanizado de un modo uniforme y en consecuencia, pueden surgir los defectos antes citados.

Además, debe considerarse que en las posiciones extremas en las que la viga invierte su movimiento, es necesario, ante todo, que se desacelere la viga y a continuación se pare, invierta su movimiento y por último, se acelere.

Estos movimientos de aceleración y deceleración dan lugar a fuerzas inerciales que aplican esfuerzos mecánicos, de un modo desequilibrado, sobre dichos cabezales y por tanto, afectan negativamente a la operación de lapear/pulir. Además, durante la parada de las vigas, las herramientas son incapaces de cubrir la parte superficial circular coaxial con el cabezal.

En particular, pueden tener lugar también efectos de agarrotamiento, en particular, durante la deceleración del cabezal puede agarrotarse sobre la pieza de trabajo, produciendo una acción de frenado fluctuante que empeora la situación.

Por lo tanto, es deseable reducir, si no eliminar completamente, cualquier defecto presente en el material pulido, de modo que no sean visibles para el ojo desnudo y no resulte afectada la calidad del producto final que se obtiene.

El objetivo de la presente invención es, por lo tanto, dar a conocer un nuevo cabezal para lapear/pulir piezas de trabajo de materiales duros o en cualquier caso, dar a conocer el cabezal pulidor con unos dispositivos particulares que hagan invisibles o casi lo sean al ojo desnudo los defectos superficiales antes citados.

Este objetivo se alcanza mediante un cabezal para lapear/pulir para piezas de trabajo de materiales de piedra dura que comprende un cuerpo que gira alrededor de un eje vertical y que está provisto de herramientas montadas, oscilando cada herramienta alrededor de un eje dispuesto radialmente con respecto a dicho eje vertical y estando dichas herramientas circunferencialmente equidistantes una de la otra, caracterizado porque dichas herramientas están divididas en por lo menos dos grupos de herramientas, estando cada grupo situado a una distancia de dicho eje vertical diferente del otro grupo, siendo las herramientas de cada grupo equidistantes de dicho eje vertical y dispuestas en un modo circunferencialmente equidistante con respecto una a la otra.

En particular, cuando las herramientas son seis, circunferencialmente equidistantes entre sí, de modo que formen un ángulo de 60º en relación una con la otra, dichas seis herramientas están divididas en dos grupos, estando constituido cada grupo por tres herramientas circunferencialmente equidistantes entre sí para poder formar un ángulo de 120º relativo de una con la otra. Según la invención, las herramientas de un grupo están dispuestas sobre una circunferencia que es más pequeña que la otra circunferencia exterior y esto es posible debido al hecho de que el espaciado de 120º entre herramientas de un mismo grupo les impide colisionar durante su movimiento oscilante.

Es evidente que, de este modo, la superficie de trabajo total de las herramientas, es decir, la superficie que se apoya sobre la pieza de trabajo que se va a mecanizar, ya no está concentrada en la parte circunferencial exterior de modo que defina un anillo exterior, sino que está distribuida sobre dos anillos, un anillo exterior y un anillo interior, por cuya razón el área circular central no cubierta por las herramientas durante la rotación del cabezal se reduce en gran medida.

De este modo, en las posiciones extremas en las que la viga invierte su movimiento, aunque las herramientas dispuestas a una mayor distancia desde el eje de rotación vertical del cabezal, no se apoyan completamente, en cada instante, sobre la superficie de la pieza de trabajo que se va a mecanizar, las herramientas situadas más próximas a dicho eje, en cambio, permanecen siempre en contacto con la pieza de
trabajo.

La fuerza presionante del cabezal ejercida sobre el material está, por lo tanto, siempre adecuadamente equilibrada y en cualquier caso, es suficiente para asegurar una operación óptima de los cabezales, evitando también el riesgo de agarrotamiento.

Estas y otras características de la presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada proporcionada exclusivamente a título de ejemplo y con referencia a los siguientes dibujos adjuntos en los que:

- las Figuras 1a y 1b representan, respectivamente, en sección transversal y desde abajo, un cabezal lapeador convencional, en el que es posible observar las seis herramientas dispuestas sobre una circunferencia exterior única, estando prevista una gran área circular central expuesta para impedir la colisión entre herramientas adyacentes durante la oscilación;

- las Figuras 2a y 2b representan unas vistas, similares a las vistas anteriores, de un cabezal lapeador según la presente invención.

En adelante solamente se describirá el cabezal lapeador según la invención con referencia a las Figuras 2a, 2b, aun cuando los mismos números de referencia se hayan utilizado en las Figuras 1a, 1b para indicar elementos que son estructural o funcionalmente equivalentes.

En las Figuras 2a, 2b, la referencia numérica 10 indica un cabezal lapeador para mecanizar piezas de trabajo de materiales de piedra dura tales como, por ejemplo, granito, materiales cerámicos, gres o aglomerado obtenido por medio de la tecnología de Bretonstone, utilizando sílice o materiales inertes con base de cuarzo.

El cabezal lapeador 10 comprende un cuerpo en forma de caja 12 con una forma aproximadamente cilíndrica, que gira alrededor de un eje vertical Y y que tiene una pluralidad de brazos 14 montados en su lado inferior. En el extremo inferior de cada brazo 14 existe un conjunto portaherramientas 18 en el que está montada una herramienta recubierta de diamante 20.

Más concretamente, el cabezal 10 presenta seis brazos 14a, b, c, d, e, f que están montados en el cuerpo 12 de modo que sean capaces de oscilar alrededor de sus respectivos ejes de oscilación 16a, b, c, d, e, f. El lado inferior de cada brazo 14a, b, c, d, e, f soporta un portaherramientas designado, respectivamente, por los números de referencia 18a, b, c, d, e, f en el que está fijada una herramienta de diamante 20a, b, c, d, e, f. Los ejes de rotación 16a, b, c, d, e, f de los brazos 14a, b, c, d, e, f están dispuestos de una manera circunferencialmente equidistante, en particular espaciados en 60º uno respecto al otro.

El cuerpo en forma de caja 12 aloja unos medios impulsores 12 que, debido al movimiento de rotación alrededor del eje Y impartido al cabezal lapeador, transmiten el movimiento oscilante a cada uno de los seis brazos 14a, b, c, d, e, f. Para más detalles sobre el tipo de medios de impulsión utilizados, debe hacerse referencia a las patentes antes citadas.

Los seis brazos oscilantes 14a, b, c, d, e, f son de dos tipos de modo que forman dos grupos separados: un primer grupo constituido por 14a, c, e y un segundo grupo constituido por los brazos 14b, d, f. Ambos grupos comprenden tres brazos que están montados en el cabezal 10 de modo que estén circunferencialmente equidistantes, formando un ángulo de 120º entre sí y equidistantes desde el eje de rotación vertical Y.

Esencialmente, los brazos del primer grupo se alternan con los del segundo grupo.

El segundo grupo de brazos 14b, d, f es tal que los respectivos portaherramientas 18b, d, f están situados a una distancia desde el eje de rotación vertical Y menor que la correspondiente distancia de los portaherramientas 18, a, c, e, del primer grupo de brazos 14a, c, e de modo que las herramientas 20b, d, f, soportadas por el segundo grupo de brazos oscilantes 14b, d, f estén también situadas a una distancia del eje Y más pequeña que las herramientas más pequeñas 20a, c, e soportadas por el primer grupo de brazos oscilantes 14a, c, e.

Por lo tanto, las herramientas de cada grupo definen una extensión definida por sus distancias máxima y mínima desde el eje vertical Y. Puesto que la diferencia en la distancia de los portaherramientas 18a, b, c, d, e, f desde el eje vertical Y, entre los dos grupos de brazos, es menor que la longitud radial de las herramientas 20a, b, c, d, e, f, una banda o zona circular intermedia se forma sobre la pieza de trabajo que está sujeta a la acción de ambos grupos de herramientas.

De este modo, el área sobre la que se apoyan las herramientas y se pule la pieza de trabajo es aumentada, asegurando un mecanizado más uniforme aun cuando la parte de las herramientas, a una mayor distancia desde el eje vertical Y, sobresalga más allá del borde lateral de la pieza de trabajo.

De este modo, la pieza de trabajo es pulida de un modo óptimo y no muestra ningún defecto superficial visible a lo largo de sus bordes laterales.

Resulta evidente que cualquier variación o modificación de la invención que sea conceptualmente equivalente está comprendida dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

Por ejemplo, la disposición de un grupo de herramientas podría ser tal que una extensión radial que haga que no resulte un solapamiento parcial en relación con las herramientas del otro grupo, en particular los dos grupos de herramientas, puede ser adyacente.

Además, las herramientas, en lugar de ser todas de la misma longitud radial, podrían tener una longitud variada. Por ejemplo, las herramientas en cada grupo podrían ser de la misma longitud, pero la longitud de las herramientas en un grupo podría ser distinta de la longitud de las herramientas en el otro grupo.

Por último, el cabezal para lapear/pulir podría presentar un diferente número de brazos tal como, por ejemplo, un cabezal con nueve brazos y por lo tanto, nueve herramientas, circunferencialmente equidistantes entre sí que formen un ángulo de 40º una respecto a la otra. Los nueve brazos y herramientas pueden subdividirse en tres grupos de número par, estando dispuesto cada grupo a una distancia diferente desde el eje vertical Y y de tal modo, que las herramientas de cada grupo estén circunferencialmente equidistantes entre sí en un ángulo de 120º en relación una con la otra.

Como alternativa, los nueve brazos y herramientas, que están circunferencialmente equidistantes entre sí de modo que formen un ángulo de 40º una respecto a la otra, se podrían subdividir en dos grupos: un primer grupo de tres brazos y tres herramientas circunferencialmente equidistantes una de la otra de modo que formen un ángulo de 120º entre sí y dispuestas a una menor distancia desde el eje vertical Y que el segundo grupo de seis brazos y seis herramientas dispuestas en pares y circunferencialmente equidistantes entre sí de modo que formen un ángulo de 120º una respecto a la otra.

Claims (8)

1. Cabezal lapeador (10) para mecanizar piezas de trabajo de materiales de piedra dura que comprende un cuerpo (12) que gira alrededor de un eje vertical (Y) en el que están montadas unas herramientas (20a, b, c, d, e, f), oscilando cada herramienta (20a, b, c, d, e, f) alrededor de un eje dispuesto radialmente con respecto a dicho eje vertical (Y) y estando dichas herramientas (20a, b, c, d, e, f) circunferencialmente equidistantes entre sí, caracterizado porque dichas herramientas (20a, b, c, d, e, f) están subdivididas en por lo menos dos grupos de herramientas, estando situado cada grupo a una distancia desde dicho eje vertical (Y) diferente de la distancia entre cada grupo, estando las herramientas de cada grupo equidistantes desde dicho eje vertical y dispuestas de un modo circunferencialmente equidistantes una respecto a la otra.

2. Cabezal lapeador según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas herramientas (20a, b, c, d, e, f) son seis, circunferencialmente equidistantes, de modo que formen un ángulo de 60º una respecto a la otra, estando subdivididas dichas seis herramientas (20a, b, c, d, e, f) en dos grupos (20a, c, d y 20 b, d, f) de tres herramientas cada uno, siendo las herramientas en cada grupo circunferencialmente equidistantes una de la otra de modo que formen un ángulo de 120º entre sí.

3. Cabezal lapeador según la reivindicación 2, caracterizado porque todas las herramientas en dichos dos grupos de herramientas (20a, c, d y 20b, d, f) son de la misma longitud radial.

4. Cabezal lapeador según la reivindicación 2, caracterizado porque las herramientas en cada grupo son de la misma longitud y la longitud de las herramientas en un grupo (20a, c, d) es diferente de la longitud de las herramientas en el otro grupo (20b, d, f).

5. Cabezal lapeador según la reivindicación 2, caracterizado porque la distancia de las herramientas (20a, c, e) en el grupo situado a una mayor distancia desde dicho eje vertical (Y) es tal que la acción abrasiva por las herramientas de este grupo se solapa, en una zona circular de amplitud predefinida, con la parte de la pieza de trabajo sujeta a la acción abrasiva de las herramientas (20b, d, f) en el grupo situado a una menor distancia desde dicho eje (Y).

6. Cabezal lapeador según la reivindicación 2, caracterizado porque la distancia de las herramientas (20a, c, e) en el grupo situado a una mayor distancia desde dicho eje vertical (Y) es tal que la acción abrasiva de las herramientas de este grupo no se solapa, pero es adyacente a la acción abrasiva de las herramientas (20b, d, f) en el grupo situado a una menor distancia desde dicho eje.

7. Cabezal lapeador según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas herramientas son nueve, circunferencialmente equidistantes entre sí de modo que formen un ángulo de 40º una respecto a la otra, estando subdivididas dichas nueve herramientas en tres grupos de tres herramientas, estando las herramientas en cada grupo circunferencialmente equidistantes entre sí para formar un ángulo de 120º una respecto a la otra.

8. Cabezal lapeador según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas herramientas son nueve, circunferencialmente equidistantes entre sí de modo que formen un ángulo de 40º una respecto a la otra, y están subdivididas en dos grupos, a saber: un primer grupo de tres herramientas circunferencialmente equidistantes entre sí de modo que formen un ángulo de 120º una respecto a la otra y dispuestas a una menor distancia de dicho eje vertical (Y) y un segundo grupo de seis herramientas dispuestas en pares circunferencialmente equidistantes entre sí para formar un ángulo de 120º una respecto a la otra y dispuestas a una mayor distancia desde el eje vertical Y.