ES2316083T3 - Cabezal portaherramientas con motor de ajuste. - Google Patents

Abstract

Cabezal portaherramientas para su uso en máquinas herramientas, comprendiendo un cuerpo principal (10), comprendiendo al menos una corredera de trabajo (16) ajustable respecto al cuerpo principal (10) y comprendiendo un servomotor (24) dispuesto en el cuerpo principal (10) y que actúa sobre la corredera de trabajo (16) mediante elementos de transmisión (22), presentando el servomotor (24) configurado como motor eléctrico, un estator (45) dispuesto en el cuerpo principal (10) y un rotor (56) girando en el estator, dotado de un árbol conducido (50) y montado en dos rodamientos rotativos (52, 54) dispuestos a distancia uno del otro, estando dispuesto uno de los rodamientos rotativos (54) de un anillo exterior (58) en una carcasa de estator (60) fijada al cuerpo principal y de un anillo interior (62), en forma directa o indirecta sobre el árbol conducido (50), caracterizado porque la carcasa de estator (60) presenta un conjunto de manguito (66) unido en forma parcial axialmente por fuera al estator (45) en forma resistente a la torsión y al desplazamiento y traslapando el estator y una tapa de rodamiento (68) que cierra el conjunto de manguito del lado de la transmisión y soporta el anillo exterior (58) del primer rodamiento rotativo (54).

Description

Cabezal portaherramientas con motor de ajuste.

El invento trata de un cabezal portaherramientas para su uso en máquinas herramientas, comprendiendo un cuerpo principal, comprendiendo al menos un cursor de trabajo ajustable respecto al cuerpo principal y comprendiendo un servomotor dispuesto en el cuerpo principal y que actúa sobre el cursor de trabajo por medio de elementos de transmisión, presentando el servomotor configurado como motor eléctrico, un estator dispuesto en el cuerpo principal y, girando en el estator un rotor dotado de un árbol conducido y montado en dos rodamientos rotativos dispuestos a distancia uno del otro, estando dispuesto uno de los rodamientos rotativos con un anillo exterior en una carcasa de estator fijada al cuerpo principal y con un anillo interior, en forma directa o indirecta sobre el árbol conducido.

Se conoce un cabezal portaherramientas del tipo antes mencionado (EP-1 222 983 B1), en el que el servomotor con su carcasa de motor esencialmente cilíndrica se encuentra dispuesto en forma centrada sobre el eje en el cuerpo principal y en el que la carcasa de estator presenta un conjunto de camisa de revestimiento unida al estator en forma resistente a la torsión y al desplazamiento y traslapando el estator axialmente por fuera, y un conjunto frontal cerrando el conjunto de camisa de revestimiento en el lado opuesto a la transmisión y sosteniendo el anillo exterior del segundo rodamiento rotativo. Esta forma de construcción requiere un punto de separación entre el grupo constructivo del accionamiento y un grupo constructivo de transmisión, que por su parte requiere costes de montaje respectivamente elevados.

Partiendo de este hecho, el invento tiene el objetivo de mejorar el cabezal portaherramientas del tipo conocido antemencionado en el sentido de que pueda reducirse el coste de montaje del ensamblaje del cabezal portaherramientas y conseguir una longitud constructiva menor.

Para conseguir este objetivo, se propone la combinación de características indicadas en la reivindicación 1. Configuraciones favorables y perfeccionamientos del invento resultan de las sub-reivindicaciones.

La solución conforme al invento consiste primariamente en que la carcasa de estator presenta un conjunto de manguito unido en forma parcial axialmente por fuera al estator en forma resistente a la torsión y al desplazamiento y traslapando el estator y una tapa de rodamiento que cierra el conjunto de manguito del lado de la transmisión y soporta el anillo exterior del primer rodamiento rotativo. En este caso, el árbol conducido se encuentra dispuesto, apropiadamente, en forma coaxial al eje de giro del cuerpo principal.

Una configuración preferente del invento prevé que el segundo rodamiento rotativo se encuentra dispuesto en un anillo centrador separado, fijado interiormente al estator en el lado opuesto a la tapa del rodamiento. A diferencia con el estado actual de la técnica, el anillo centrador no está relacionado directamente con la carcasa del estator. Más bien, entre el conjunto de manguito y el anillo centrador se encuentra un espacio vacío de carcasa que es puenteado por una pared del cuerpo principal. La pared de cuerpo principal correspondiente se encuentra ajustada en su contorno al contorno exterior del estator en la zona puenteada. Preferentemente, el segundo rodamiento rotativo se encuentra fijado con su anillo exterior al anillo centrador y con su anillo interior al rotor. En este caso, el servomotor puede estar configurado como motor asincrónico o como motor de corriente continua. El estator del servomotor presenta, apropiadamente, un paquete de chapas que encierra el rotor, con cabezas de bobina salientes del lado frontal. Una construcción especialmente compacta se consigue porque el estator con la cabeza de bobina correspondiente y/o una parte de su paquete de chapas engrana en el conjunto de manguito de la carcasa de estator abierto por un lado y se encuentra fijado y centrado allí, mientras el anillo centrador engrana en un espacio libre en la otra cabeza de bobina y/o en el paquete de chapas y se encuentra fijado y/o centrado allí.

Preferentemente, el conjunto de manguito es pegado o moldeado con el paquete de chapas y/o la cabeza de bobina contigua, mientras que en el otro lado el anillo centrador es unido en arrastre de forma con la cabeza de bobina contigua y/o el paquete de chapas y/o pegado o moldeado con el mismo. En su extremo frontal, el servomotor se encuentra dotado de un codificador, dispuesto, preferentemente, en un espacio anular libre en el interior de una de las cabezas de bobina.

Como elemento de transmisión se utiliza, preferentemente, un engranaje reductor configurado como engranaje harmonic-drive, cuyos árboles conductores y conducidos se encuentran dispuestos, preferentemente, en forma coaxial en el cuerpo principal. Favorablemente, el árbol conducido del rotor del servomotor engrana en una abertura de arrastre coaxial del árbol conductor del reductor, pudiendo estar el anillo interior del primer rodamiento rotativo unido en forma antigiratoria con el árbol conductor del reductor y el árbol conducido del rotor se encuentra montado en forma indirecta en el primer rodamiento rotativo por medio del árbol conductor.

Otra configuración preferente del invento prevé que el engranaje harmonic-drive presente una polea de accionamiento ovalada, preferentemente acoplada mediante el árbol conductor al árbol conducido del servomotor, un anillo con dentado interior acoplado en forma antigiratoria con el cuerpo principal y un manguito flexible con dentado exterior acoplado al árbol conductor. El eje del rotor y los conjuntos de transmisión subsiguientes presentan, preferentemente, un espacio hueco en forma axial centrada, configurado como canal de enfriamiento o atravesamiento funcional.

Para evitar efectos magnéticos recíprocos entre el servomotor y los conjuntos de rodamientos se propone, según una configuración preferente del invento, que el anillo centrador que engrana en el estator se componga de un material no conductor magnético y que, al menos, el segundo rodamiento rotativo se encuentre configurado como rodamiento híbrido, cuyos rodillos se componen de un material aislante eléctricamente, preferentemente de cerámica.

Uno de ambos rodamientos rotativos conforma, apropiadamente, un rodamiento fijo y el otro, respecto al mismo, un rodamiento libre movible axialmente. Con dicha medida se pueden evitar deformaciones dentro del sistema de accionamiento, que pueden aparecer, por ejemplo, con cambios de temperatura. Apropiadamente, el primer rodamiento rotativo se encuentra configurado como rodamiento fijo y el segundo rodamiento rotativo como rodamiento libre.

En otra configuración favorable o alternativa del invento, el servomotor, los elementos de transmisión y la corredera de trabajo ajustable forman un conjunto constructivo cerrado, unido de forma removible a través de un punto de unión con un conjunto constructivo de conexión que presenta un vástago de conexión. El conjunto constructivo de conexión presenta, en este caso, una cavidad axial abierta para una pieza del conjunto constructivo saliente axialmente, combinando accionamiento, transmisión y corredera y configurada en forma de taza, pudiendo ser equipada con las piezas correspondientes desde el lado abierto.

A continuación, el invento se explica en detalle en base a un ejemplo de fabricación mostrado en forma esquemática. La única figura muestra una sección longitudinal a través de un cabezal portaherramientas configurado, por ejemplo, como cabezal de refrentar para uso en máquinas herramienta.

El cabezal portaherramientas se compone, esencialmente, de un cuerpo principal 10 giratorio sobre un eje de giro 12, una corredera de trabajo 16, dispuesta en el cuerpo principal 10 ajustable en forma transversal al eje de giro 12, dotada de una herramienta de corte no mostrada, un servomotor 24 activo sobre la corredera de trabajo 16 por medio de la interposición de un reductor 22 y, saliente axialmente sobre el cuerpo principal 10, un vástago de herramienta 28, acoplable por medio de un husillo de máquina, no mostrado, de una máquina herramienta.

El cabezal portaherramientas se encuentra compuesto de tres grupos constructivos removibles en los puntos de unión 30, 32, un conjunto de corredera 34 que aloja la corredera de trabajo 16, un conjunto de accionamiento 36 conteniendo el servomotor 24 y el reductor 22 y un conjunto de conexión 38 que presenta en la zona del punto de unión 32, un alojamiento 33 en forma de taza que soporta el vástago de herramienta 28. Los componentes del conjunto de accionamiento 36 y del conjunto de corredera 34 son premontados formando un conjunto constructivo cerrado uniformemente y, a continuación, montados en el alojamiento 33 en forma de taza del conjunto de conexión 38. La conexión entre los conjuntos constructivos se realiza por medio de tornillos 40, 42 extendidos en forma paralela al eje.

El servomotor 24 se encuentra dispuesto en forma céntrica sobre el eje en el cuerpo principal 10. En los ejemplos de fabricación mostrados se trata de un motor eléctrico configurado, por ejemplo, como motor asincrónico, compuesto de un paquete de chapas 44 exterior en forma de anillo y un estator 45, presentando dos cabezas de bobina 46, 48 salientes axialmente, y un rotor 56, dotado de un árbol conducido 50, montado en dos rodamientos rotativos 52, 54 dispuestos a distancia uno del otro. Uno de los rodamientos rotativos 54 está dispuesto con un anillo exterior 58 en una carcasa de estator 60 fija al cuerpo principal e, indirectamente, con un anillo interior 62 al árbol conducido 50 del servomotor 22, a través de un árbol de accionamiento 64 del servomotor 22.

Una particularidad del invento consiste en que la carcasa de estator 60 presenta un conjunto de manguito 66 unido con el paquete de chapas 44 del estator en forma resistente a la torsión y al desplazamiento y traslapando el estator 45 en forma parcial axialmente por fuera y una tapa de rodamiento 68 que cierra el conjunto de manguito del lado de la transmisión y soporta el anillo exterior 58 del rodamiento rotativo 54. La tapa de rodamiento 68 y el conjunto de manguito 66 pueden estar configurados de una o más piezas.

El otro rodamiento rotativo 52 se encuentra dispuesto en un anillo centrador 70 separado fijado en la cabeza de bobina trasera 46 en el lado interior del lado opuesto a la tapa de rodamiento 68 de la carcasa de estator 60 o en el paquete de chapas 44. Entre el extremo libre 72 del conjunto de manguito 66 y el anillo centrador 70 se encuentra un espacio vacío de carcasa, que es puenteado por la superficie interna del cuerpo principal 10 en la zona del alojamiento 33 en forma de taza. Se ha demostrado como especialmente favorable, cuando el anillo centrador 70 es pegado o moldeado directamente en el interior del estator 45 con la cabeza de bobina 46 y/o el paquete de chapas 44. También la conexión entre el conjunto de manguito 66 y el estator 45 puede realizarse mediante unión de material por medio de un pegamento o un compuesto para rellenar.

Dentro de la cabeza de bobina delantera 48 se encuentra un espacio anular libre 74, que puede ser utilizado para el alojamiento de un codificador 76 dispuesto entre el estator y el rotor.

En el reductor 22 se trata, apropiadamente, de un engranaje harmonic-drive, cuya polea de accionamiento 82 ovalada se encuentra acoplada a través del árbol conducido 50 del lado de motor y el árbol de accionamiento 64 del lado de transmisión, cuyo anillo 86 con dentado interior se encuentra conectado con la ayuda de los tornillos 40 en forma antigiratoria con el cuerpo principal 10 en la zona del conjunto de accionamiento 36 y cuyo manguito flexible 90 dentado exteriormente se encuentra acoplado con el árbol conductor 92. El rotor 56 del servomotor 24 y en el reductor 22 se encuentra un canal funcional central 94 que, por ejemplo, puede ser cargado desde el lado de máquina con un agente lubricante refrigerador. Del lado del conjunto de corredera, el canal 94 llega hasta la cuchilla de la herramienta de corte, no mostrada.

Resumiendo debe concluirse lo siguiente: El invento trata de un cabezal portaherramientas para el uso en máquinas herramienta. El cabezal portaherramientas presenta al menos una corredera de trabajo 16 ajustable en relación a un cuerpo principal 10 y un servomotor 24 dispuesto en el cuerpo principal 10 activo sobre la corredera de trabajo 16 a través de elementos de transmisión 22. El servomotor configurado como motor eléctrico presenta un estator 45 dispuesto en el cuerpo principal y un rotor 56 girando en el estator, dotado de un árbol conducido 50 y montado en dos rodamientos rotativos 52, 54 dispuestos a distancia uno del otro, estando dispuesto uno de los rodamientos rotativos 54 con un anillo exterior 58 en una carcasa de estator 60 fijada al cuerpo principal y con un anillo interior 62, en forma directa o indirecta sobre el árbol conducido. Según el invento la carcasa de estator 60 presenta un conjunto de manguito 66 unido en forma parcial axialmente por fuera al estator 45 en forma resistente a la torsión y al desplazamiento y traslapando el estator y una tapa de rodamiento 68 que cierra el conjunto de manguito del lado de la transmisión y soporta el anillo exterior 58 del primer rodamiento rotativo 54. El segundo rodamiento rotativo 52 se encuentra dispuesto en un anillo centrado 70 separado, fijado interiormente al estator 45 en el lado opuesto a la tapa del rodamiento de la carcasa de estator.

Claims (26)

1. Cabezal portaherramientas para su uso en máquinas herramientas, comprendiendo un cuerpo principal (10), comprendiendo al menos una corredera de trabajo (16) ajustable respecto al cuerpo principal (10) y comprendiendo un servomotor (24) dispuesto en el cuerpo principal (10) y que actúa sobre la corredera de trabajo (16) mediante elementos de transmisión (22), presentando el servomotor (24) configurado como motor eléctrico, un estator (45) dispuesto en el cuerpo principal (10) y un rotor (56) girando en el estator, dotado de un árbol conducido (50) y montado en dos rodamientos rotativos (52, 54) dispuestos a distancia uno del otro, estando dispuesto uno de los rodamientos rotativos (54) de un anillo exterior (58) en una carcasa de estator (60) fijada al cuerpo principal y de un anillo interior (62), en forma directa o indirecta sobre el árbol conducido (50), caracterizado porque la carcasa de estator (60) presenta un conjunto de manguito (66) unido en forma parcial axialmente por fuera al estator (45) en forma resistente a la torsión y al desplazamiento y traslapando el estator y una tapa de rodamiento (68) que cierra el conjunto de manguito del lado de la transmisión y soporta el anillo exterior (58) del primer rodamiento rotativo (54).

2. Cabezal portaherramientas, según la reivindicación 1, caracterizado porque el árbol conducido (50) se encuentra dispuesto en forma coaxial al eje de giro (12) del cuerpo principal (10).

3. Cabezal portaherramientas, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el segundo rodamiento rotativo (52) se encuentra dispuesto en un anillo centrador (70) separado, fijado interiormente al estator (45) en el lado opuesto a la tapa del rodamiento (68) de la carcasa de estator (60).

4. Cabezal portaherramientas, según la reivindicación 3, caracterizado porque el segundo rodamiento rotativo (52) se encuentra fijado con su anillo exterior en el anillo centrador (70) y con su anillo interior al rotor (56).

5. Cabezal portaherramientas, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el servomotor (54) se encuentra configurado como motor asincrónico o como motor de corriente continua.

6. Cabezal portaherramientas, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el estator (45) presenta un paquete de chapas (44) que encierra el rotor (56), con cabezas de bobina (46, 48) salientes del lado
frontal.

7. Cabezal portaherramientas, según la reivindicación 6, caracterizado porque el estator (45) con su cabeza de bobina (48) y/o una parte de su paquete de chapas (44) engrana en el conjunto de manguito (66) de la carcasa de estator (60) y se encuentra fijado y centrado allí.

8. Cabeza portaherramientas, según la reivindicación 7, caracterizado porque el conjunto de manguito (66) es pegado o moldeado en el paquete de chapas (44) y/o la cabeza de bobina (48) contigua.

9. Cabezal portaherramientas, según una de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizado porque el anillo centrador (70) engrana en un espacio libre dentro de una de las cabezas de bobina (46) y/o del paquete de chapas (44) y se encuentra fijado y centrado allí.

10. Cabeza portaherramientas, según la reivindicación 9, caracterizado porque el anillo centrador (70) es pegado o moldeado con la cabeza de bobina (46) correspondiente y/o el paquete de chapas (44).

11. Cabezal portaherramientas, según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el servomotor (24) se encuentra dotado de un codificador (76) en uno de sus extremos frontales.

12. Cabezal portaherramientas, según la reivindicación 11, caracterizado porque el codificador se encuentra dispuesto en un espacio anular libre (74) en el interior de una de las cabezas de bobina (48).

13. Cabezal portaherramientas, según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los elementos de transmisión forman un reductor (22) configurado, preferentemente, como engranaje harmonic-drive.

14. Cabezal portaherramientas, según la reivindicación 13, caracterizado porque los árboles conductores y conducidos del reductor (22) se encuentran dispuestos en forma coaxial en el cuerpo principal.

15. Cabezal portaherramientas, según la reivindicación 14, caracterizado porque el árbol conducido (50) del rotor (56) engrana en una abertura de arrastre coaxial del árbol conductor (64) del reductor (22).

16. Cabezal portaherramientas, según la reivindicación 14, caracterizado porque el anillo interior (62) del primer rodamiento rotativo (54) se encuentra unido en forma antigiratoria con el árbol conductor (64) del reductor (22) y porque el árbol conducido (50) del rotor (56) se encuentra montado en forma indirecta en el primer rodamiento rotativo (54) por medio del árbol conductor.

17. Cabezal portaherramientas, según una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque el engranaje harmonic-drive presenta una polea de accionamiento (82) ovalada, preferentemente acoplada mediante el árbol conductor (64) al árbol conducido (50) del servomotor (24), un anillo (86) con dentado interior acoplado en forma antigiratoria con el cuerpo principal (10) y un manguito flexible (88) con dentado exterior acoplado con un árbol conductor.

18. Cabezal portaherramientas, según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el rotor (56) y los conjuntos de transmisión contiguos presentan un canal central (90) alineado en forma axial, configurado como canal de enfriamiento o atravesamiento funcional.

19. Cabezal portaherramientas, según una de las reivindicaciones 3 a 18, caracterizado porque el anillo centrador (70) que engrana en el estator (45) se compone de un material no conductor magnético.

20. Cabezal portaherramientas, según una de las reivindicaciones 3 a 19, caracterizado porque al menos el segundo rodamiento rotativo (52) se encuentra configurado como rodamiento híbrido, cuyos rodillos se componen de un material eléctricamente aislante, preferentemente de cerámica.

21. Cabezal portaherramientas, según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque uno de ambos rodamientos rotativos (54) forma un rodamiento fijo y el otro (52), respecto al mismo, un rodamiento libre movible axialmente.

22. Cabezal portaherramientas, según la reivindicación 21, caracterizado porque el primer rodamiento rotativo (54) se encuentra configurado como rodamiento fijo y el segundo rodamiento rotativo (52) como rodamiento libre.

23. Cabezal portaherramientas, según una de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque el servomotor (24), los elementos de transmisión (22) y la corredera de trabajo ajustable (16) forman un conjunto constructivo cerrado, unido de forma removible a través de un punto de unión (32) con un conjunto constructivo de conexión (38) que presenta un vástago de conexión (28).

24. Cabezal portaherramientas para su uso en máquinas herramientas, comprendiendo un cuerpo principal (10), comprendiendo al menos una corredera de trabajo (16) ajustable respecto al cuerpo principal (10) y comprendiendo un servomotor (24) dispuesto en el cuerpo principal (10) y que actúa sobre la corredera de trabajo (16) mediante elementos de transmisión (22), presentando el servomotor (24) configurado como motor eléctrico, un estator (45) dispuesto en el cuerpo principal (10) y un rotor (56) girando en el estator, dotado de un árbol conducido (50) y montado en dos rodamientos rotativos (52, 54) dispuestos a distancia uno del otro, estando dispuesto uno de los rodamientos rotativos (54) de un anillo exterior (58) en una carcasa de estator (60) fijada al cuerpo principal y de un anillo interior (62), en forma directa o indirecta sobre el árbol conducido (50), caracterizado porque el servomotor (24), los elementos de transmisión (22) y la corredera de trabajo ajustable (16) forman un grupo constructivo cerrado unido de forma removible a través de un punto de unión (32) con un grupo constructivo de conexión (38) que presenta un vástago de conexión (28).

25. Cabezal portaherramientas, según la reivindicación 23 ó 24, caracterizado porque el grupo constructivo de conexión (38) presenta un alojamiento (32) abierto axialmente en forma de taza para una parte saliente axialmente del grupo constructivo combinado de accionamiento, transmisión y corredera.

26. Cabezal portaherramientas, según la reivindicación 25, caracterizado porque el alojamiento (32) del grupo constructivo de conexión (38) traslapa en forma de taza la parte saliente del grupo constructivo combinado.