ES2316124T3

ES2316124T3 - Herramienta manual para taladro orbital.

Info

Publication number: ES2316124T3
Application number: ES07102859T
Authority: ES
Inventors: Dag G. Linderholm
Original assignee: Novator AB
Current assignee: Novator AB
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2009-04-01
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: DE60040569D1; US20030143049A1; AU6886900A; EP1806194A1; EP1806194B1; WO2001015870A2; US6382890B1; JP2003508239A; CN1280051C; EP1265729A2; US20020094249A1; CN1376098A; US6702531B2; WO2001015870A3; US6872036B2; ATE411127T1

Abstract

Herramienta manual (10) para utilizar una herramienta de corte (58) con una primera anchura y un eje de herramienta (80) para mecanizar un orificio en un objeto (46), orificio que tiene una segunda anchura al menos tan grande como la primera anchura de la herramienta de corte, en el que el eje de herramienta pasa a través de un punto predeterminado sobre una superficie del objeto (46), comprendiendo dicha herramienta: un alojamiento (29); un mecanismo neumático de introducción axial (24) contenido en el alojamiento (29) y configurado para desplazar la herramienta de corte (58) en una dirección axial; un montaje neumático de accionamiento (12) contenido en el alojamiento (29) y que comprende: un primer motor (26) configurado para girar la herramienta de corte (58) alrededor del eje de herramienta; y un mecanismo de desplazamiento radial (28) configurado para desplazar la herramienta de corte (58) en una dirección radial tal que la herramienta esté desplazada respecto a un eje principal que constituye el eje central del orificio que se va a mecanizar, incluyendo dicho mecanismo de desplazamiento (28) una camisa cilíndrica exterior (32) y una camisa cilíndrica interior (30) soportada de modo rotatorio en un orificio excéntrico en la camisa exterior (32); estando montado dicho primer motor en la camisa cilíndrica interior (30); y un segundo motor (38) contenido de modo fijo en el alojamiento y configurado para girar el montaje de accionamiento neumático (12) y la herramienta de corte alrededor del eje principal, caracterizada porque el segundo motor (38) se dispone en radialmente hacia fuera del primer motor (26) y lado con lado con el mismo con relación al eje principal de modo tal que los motores primero y segundo (26, 38) se prolongan cada uno longitudinalmente sobre una extensión lineal axial tal que existe un solape substancial de las extensiones lineales axiales.

Description

Herramienta manual para taladrado orbital.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a una herramienta manual para recortar un orificio en un objeto, y más particularmente, a una herramienta manual para recortar un orificio que tiene un diámetro superior al diámetro de la herramienta de corte.

2. Descripción del estado de la técnica relacionado

La patente norteamericana nº 5.641.252 divulga un procedimiento para mecanizar orificios en un material compuesto de fibras reforzadas utilizando al menos una herramienta de corte con una superficie resistente al desgaste situada de modo excéntrico con relación a un eje central. El material se mecaniza simultáneamente tanto en una dirección radial como en una axial haciendo que la herramienta se desplace axialmente a la vez que gira no sólo alrededor de su propio eje sino, asimismo, de modo excéntrico alrededor del eje central. De acuerdo con una característica particular de la invención, la pieza de trabajo se orienta de tal modo que el eje de rotación de la herramienta es esencialmente perpendicular con relación a las direcciones longitudinales de las fibras en la vecindad inmediata del punto en donde la herramienta se encuentra con la superficie de trabajo. El diámetro de la herramienta de corte es sustancialmente menor que el diámetro del orificio producido. El movimiento rotatorio excéntrico es generalmente un movimiento estrictamente de rotación, esto es, se ejecuta con una distancia constante entre el eje central y el eje de rotación de la herramienta de corte. Esta distancia entre el eje central y el eje de rotación de la herramienta de corte puede ser aumentada en incrementos lineales a medida que continúa el movimiento rotatorio excéntrico.

Este procedimiento conocido tiene un número de ventajas sustanciales en comparación con técnicas generalmente familiares. Por ejemplo, el procedimiento permite la fabricación de orificios sin daño por reducción de la resistencia. Asimismo, el procedimiento permite la fabricación de orificios libres de daños sin tener que realizar un orificio. Además, el procedimiento permite la producción de orificios con tolerancias estrechas. La precisión dimensional del orificio se determina sustancialmente por la precisión del posicionamiento de la herramienta con relación al eje central. Los requerimientos impuestos a la geometría de la herramienta de corte no son particularmente altos, por otro lado, ya que cada herramienta individual se calibra simplemente antes de su uso. Además, el procedimiento evita que la herramienta se bloquee. Como el diámetro de la herramienta es sustancialmente menor que el del orificio, el procedimiento permite retirar el material desplazado al cortar mediante medios simples, tales como con aire comprimido. El procedimiento permite, asimismo, un enfriado efectivo de la herramienta y del borde del orificio. Todavía otra ventaja es que el procedimiento reduce substancialmente el coste de desgaste comparado con procedimientos divulgados anteriormente, debido a que la herramienta está recubierta con un material resistente al desgaste, tal como un recubrimiento de diamante. Además, este procedimiento ofrece asimismo ventajas en el mecanizado de otros materiales, tales como metales.

La solicitud de patente norteamericana nº 09/092.467 divulga una unidad de giro que incluye un motor de giro que gira alrededor de un eje principal. El motor de giro incluye un soporte de herramienta que tiene un eje de herramienta substancialmente paralelo al eje principal. El soporte de herramienta gira alrededor del eje de herramienta. Un accionador axial se configura para desplazar el motor de giro en una dirección de introducción axial, sustancialmente paralela a cada uno de los ejes principales y al eje de herramienta. Un accionador radial ajusta la distancia radial entre el eje principal y el eje de herramienta. La unidad de giro puede montarse en una máquina estacionaria tal como una máquina de control numérico, un robot o una simple perforadora.

La solicitud PCT nº PCT/SE94/00085 divulga una herramienta manual para mecanizar orificios de acuerdo con la técnica descrita anteriormente. Esta divulgación se refiere a una máquina manual para fabricar orificios en un objeto hecho de fibras compuestas, preferiblemente con una superficie curva. El eje central del orificio pasa a través de un punto predeterminado sobre la superficie del objeto y se orienta en una cierta dirección con relación a la dirección longitudinal de las fibras del objeto que están próximas al punto. La máquina incluye, en combinación, un soporte de herramienta que gira alrededor de su propio eje y de un eje principal, un dispositivo para ajustar el eje de rotación del soporte de herramienta en la dirección perpendicular a la superficie en el punto, un dispositivo para introducir axialmente el soporte de herramienta con relación al objeto, un dispositivo para ajustar la distancia radial entre el eje principal y el eje de rotación del soporte de herramienta, y un dispositivo para absorber las fuerzas y momentos entre la máquina y el objeto resultantes de la fabricación de orificios.

Aunque la divulgación anteriormente mencionada presenta algunos principios, la herramienta manual divulgada no ofrece una solución factible y práctica. Una limitación obvia es que los conceptos divulgados no ofrecen una solución para el suministro de potencia y, por lo tanto, su potencial de realización debe ser cuestionado. Un requerimiento básico para una herramienta manual es su peso ligero y su uso amigable. Los conceptos divulgados no proporcionan un diseño integrado compacto de peso ligero. Además, los conceptos ilustrados muestran soluciones que requieren un cabeceo de la herramienta muy largo, lo que es una limitación grave debido a la fuerza de corte radial, que crea un momento de curvatura sobre la herramienta de corte.

Cuando se mecanizan orificios de acuerdo con el procedimiento propuesto, esto es, posicionando la herramienta de modo excéntrico con relación a un eje central y mecanizando simultáneamente tanto en una dirección axial como en una dirección radial, haciendo que la herramienta se desplace axialmente y que gire no sólo alrededor de su propio eje sino, asimismo, específicamente alrededor de un eje central, la punta de la herramienta está sometida tanto a una fuerza axial como una fuerza radial. La fuerza radial provoca un momento de curvatura sobre la herramienta, cuya magnitud depende tanto de la magnitud de la fuerza como de la longitud de cabeceo de la herramienta (brazo de momento). Es deseable minimizar el momento de curvatura para una precisión del mecanizado óptima. Esto se puede lograr minimizando el cabeceo de la herramienta, esto es, la longitud libre de la herramienta. Los conceptos ilustrados en el documento PCT/SE94/00085 muestran situaciones en las que el cabeceo de la herramienta está determinado por el espesor de la plantilla del orificio y por el espesor de la pieza de trabajo. Como el espesor de la plantilla puede ser substancial, el cabeceo de la herramienta puede ser, por consiguiente, sustancial. Una herramienta manual de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce del documento WO 94/17.944 (véase la figura 3).

Resumen de la invención

La presente invención proporciona una herramienta manual de acuerdo con la reivindicación 1.

Una ventaja de la presente invención es que la herramienta manual es más ligera y compacta que los dispositivos anteriores.

Otra ventaja es que el cabeceo de la herramienta se minimiza, por lo que se reduce el momento de curvatura sobre la herramienta de corte.

Todavía otra ventaja es que la herramienta puede ser montada en el soporte de herramienta desde la parte posterior, permitiendo por lo tanto que el soporte de la herramienta tenga una forma cónica que minimiza el diámetro requerido de los orificios en la plantilla.

Breve descripción de los dibujos

Las características y ventajas anteriormente mencionadas de la invención y otras, así como la manera de alcanzarlas, se harán más aparentes y la invención será mejor entendida con referencia a la siguiente descripción de realizaciones de la invención tomadas en conjunto con las figuras adjuntas, en las cuales:

la figura 1 es una vista en sección superior de una realización de un taladro neumático portátil de la presente invención;

la figura 2 es una vista en sección superior del montaje de herramienta y de una porción del montaje de accionamiento del taladro neumático portátil de la figura 1;

la figura 3 es una vista en sección trasera tomada a lo largo de la línea 3-3 en la figura 1;

la figura 4A es una vista en sección lateral de una realización de un montaje de plantilla del taladro portátil de la figura 1;

la figura 4B es una vista trasera del montaje de plantilla de la figura 4A;

la figura 5A es una vista en sección lateral de otra realización de un montaje de plantilla del taladro neumático portátil de la figura 1;

la figura 5B es una vista trasera del montaje de plantilla de la figura 5A;

la figura 6 es una vista lateral del taladro neumático portátil de la figura 1;

la figura 7 es una vista trasera del taladro neumático portátil de la figura 1;

la figura 8A es una vista en sección esquemática, tomada a lo largo de la línea 3-3 de la figura 1, de posiciones relativas de la herramienta, camisa interior y camisa exterior;

la figura 8B es una vista similar a la de la figura 8A, con la camisa interior girada 90º en la dirección contrahoraria con relación a su posición en la figura 8A; y

la figura 8C es una vista similar a la de la figura 8A, con la camisa interior girada 180º en la dirección contrahoraria con relación a su posición en la figura 8A.

Caracteres de referencia correspondientes indican piezas correspondientes a lo largo de las diversas vistas. Los ejemplos establecidos aquí ilustran una realización preferida de la invención, en una forma, y tales ejemplos no deben ser considerados como limitativos del ámbito de la invención de modo alguno.

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Descripción detallada de la invención

En referencia ahora a los dibujos, y particularmente a la figura 1, se muestra una herramienta manual en la forma de un taladro neumático portátil 10 que incluye un montaje de accionamiento 12, un mecanismo de rotación excéntrica 14, un montaje de herramienta 16, un montaje de plantilla 18, un mecanismo de posicionamiento axial 20 (figura 6), y un mecanismo de ajuste de carrera 22.

El montaje de accionamiento 12 incluye un mecanismo de introducción axial 24, un motor de giro 26, y un mecanismo de desplazamiento radial 28 (figura 3), todos ellos contenidos dentro de un único alojamiento 29. El mecanismo de desplazamiento radial 28 incluye una camisa interior 30 cilíndrica concéntrica, posicionada en una camisa exterior 32 cilíndrica concéntrica. Las camisas interior 30 y exterior 32 pueden rotar entre sí. Un eje o árbol 34 del motor de giro 26 se prolonga a través de un embrague 36 y está montado de modo rotatorio en la camisa interior 30.

El mecanismo de rotación excéntrica 14 incluye un motor 38 para rotar el montaje de accionamiento 12 y, por lo tanto, el montaje de herramienta 16, alrededor de un eje principal 40.

El montaje de plantilla 18 incluye una camisa 42 (figura 4A) con un reborde 44 que está en contacto con la superficie de una pieza de trabajo 46. Un eje central 48 de la camisa 42 está orientado substancialmente perpendicular a la superficie de la pieza de trabajo 46. La camisa 42 y el reborde 44 están fijados a una plantilla 50 mediante uniones atornilladas 52. El montaje de herramienta 16 está bloqueado sobre la camisa 42 mediante un casquillo de bayoneta 54, por lo que el eje de rotación del taladro 10 está orientado de modo sustancialmente perpendicular a la superficie de la pieza de trabajo 46.

En otra realización, una camisa 56 (figura 5A) se orienta asimismo en el orificio en la plantilla 50 de modo tal que el eje de rotación 48 de la camisa 56 es sustancialmente perpendicular a la superficie de la pieza de trabajo 46. La camisa 56 se puede fijar a la plantilla 50 mediante una unión roscada, una unión de fricción o una unión adhesiva. El taladro portátil 10 se bloquea a continuación sobre la camisa 56 mediante un casquillo de bayoneta 54, como se muestra en la figura 1, por lo que los ejes de rotación se orientan de modo sustancialmente perpendicular a la superficie de la pieza de trabajo 46.

El montaje de herramienta 16 incluye una herramienta de corte 58, un soporte de herramienta 60 y un tornillo 62. Para minimizar el cabeceo de la herramienta, la plantilla 50 se diseña de modo tal que el soporte de herramienta 60 pueda ser introducido a través de los orificios en la plantilla 50. En tal caso, es deseable que el soporte de herramienta 60 tenga un diámetro externo pequeño, ya que en muchas situaciones se requiere mecanizar múltiples orificios en una pieza de trabajo 46 con un espaciado entre los orificios relativamente pequeño. Con el fin de acomodar todos los orificios, los orificios en la plantilla 50 no se pueden hacer arbitrariamente grandes para hacer sitio para el soporte de herramienta 60. Por lo tanto, es deseable que el soporte de herramienta 60 requiera el menor espacio posible. Esto se hace posible dotando al soporte de herramienta 60 y a la herramienta de corte 58 de superficies cónicas. La herramienta de corte 58 se monta en el soporte de herramienta desde el extremo trasero y a continuación se aprieta mediante el tornillo 62 dentro del soporte de herramienta 60. Mediante este concepto, es posible obtener una solución que ahorra espacio, lo que permite la introducción del soporte de herramienta a través de los orificios en la plantilla 50 sin que se requiera que los orificios de la plantilla sean demasiado grandes.

Aunque el concepto de soporte de herramienta anteriormente mencionado ofrece una ventaja en cuanto al ahorro de espacio, lo que permite introducir el soporte de herramienta 60 a través de la plantilla 50 sin requerir unos orificios en la plantilla 50 muy grandes, el espaciado entre los orificios en la pieza de trabajo 46 puede ser todavía demasiado pequeño para la realización de las figuras 1 y 5. En tal caso, el taladro 10 se bloquea en un dispositivo de fijación alternativo (figura 4B) que se fija en la plantilla 50 mediante dos tornillos 52 en dos orificios situados distanciados del orificio principal. Así pues, los orificios en la plantilla 50 se pueden integrar, como en la figura 4B, lo que es adecuado en el caso de que el espaciado entre los orificios en la plantilla 50 sea pequeño.

El mecanismo de posicionamiento axial 20 incluye un anillo roscado 64 y una escala 66. Es deseable posicionar aproximadamente la punta de la herramienta de corte 58 a una cierta distancia de la pieza de trabajo 46, como se muestra la figura 1. Esto se consigue mediante el anillo roscado 64, y es posible ya que el alojamiento 29 del taladro portátil 10 se separa en el anillo 64 en una porción frontal 65 y una porción trasera 67. Al girar el anillo 64, la porción frontal 65 del alojamiento 29 del taladro se desplaza hacia adelante o hacia atrás, movimiento que se indica mediante la escala 66.

El mecanismo de ajuste de la carrera 22 incluye un anillo 68 (figura 7), una barra 70, un tornillo de bloqueo 72, una proyección 74, un brazo o cerrojo 76 y un mecanismo de retorno 78. La longitud de carrera del funcionamiento mecánico se ajusta mediante un mecanismo 22. El anillo 68 se une de modo rotatorio con el alojamiento del taladro. Sobre el anillo 68 se fija una barra 70. La barra 70 está provista de una ranura (no mostrada) de modo tal que su posición axial sea ajustable. La posición deseada se fija mediante el tornillo de bloqueo 72. La proyección 74, unida de modo fijo a la barra 70, contacta con el brazo 76 del mecanismo de retorno 78 y, por lo tanto, fuerza al taladro 10 a realizar una carrera de retorno tras el contacto.

En funcionamiento, el montaje de accionamiento 12 desplaza la herramienta de corte 58 en una dirección de introducción axial, y el motor de giro 26 gira la herramienta de corte 58 alrededor de su propio eje 80. El motor 38 gira el montaje de accionamiento 12, y por lo tanto la herramienta de corte 58, alrededor del eje principal 40.

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Suministrando aire comprimido en una cavidad circunferencial 82 se proporciona un movimiento de introducción axial dirigido hacia la pieza de trabajo 46. A medida que el montaje de accionamiento 12 se desplaza hacia adelante, se provoca el flujo forzado de aceite, almacenado en otra cavidad circunferencial 84, a través de un orificio radial 86 vía un orificio axial 88, otro orificio radial 90, y un orificio 92 hacia el interior de un espacio 94 del cilindro 96, que contiene aceite. Un pistón 98 se desplaza a continuación hacia la derecha en la figura 1, con el fin de permitir el aumento de volumen. Así pues, se proporciona un movimiento axial amortiguado hidráulicamente.

La velocidad del movimiento axial se puede controlar ajustando la posición de una aguja 100 en relación al orificio 92. Un movimiento de introducción axial dirigido hacia fuera de la pieza de trabajo 46 (carrera de retorno) se consigue suministrando aire comprimido en el espacio 102, que contiene aire vía un canal 104. El aumento de presión en el cilindro 96 debido a la carrera de retorno provoca que una válvula 106 se abra y el aceite fluya de vuelta a la cavidad 84 y cree, por lo tanto, un aumento de presión, que provoca que el montaje de accionamiento 12 se aleje de la pieza de trabajo 46. Este diseño permite una carrera de retorno más rápida en comparación con el movimiento de introducción hacia delante.

Se suministra aire al motor de giro 26 a través de las aberturas 108 en el elemento de pared de la camisa exterior 38 del montaje de accionamiento 12. El aire fluye a continuación en el canal 110 hacia el extremo trasero del motor de giro 26 y, a continuación, a través del motor de giro 26 para provocar la rotación del árbol 34. El flujo de retorno se dirige entonces a través de la salida 112 hacia el aire libre. La salida 112 gira excéntricamente con relación al eje central del motor de giro 26. En el extremo trasero se dispone una junta de sellado 114 y una pieza terminal 116 para reducir el nivel de ruido.

La camisa exterior 32 puede girar o rotar con relación a la camisa interior 30 y, por lo tanto, al eje de rotación 80 de la herramienta de corte 58, y el eje principal 40 puede variar desde cero (figura 8A) hasta un valor máximo (figura 8C) mediante una rotación relativa de 180º entre las dos camisas 30, 32. La figura 8A muestra un caso en el que una herramienta 58 de 12 mm está en la posición de desplazamiento 0. La figura 8C muestra el caso en el que una herramienta 58 está en su posición de desplazamiento radial máximo, esto es, la herramienta 58 está desplazada 2 mm con el fin de mecanizar un orificio de 16 mm.

El movimiento relativo entre las camisas 30, 32 se consigue girando un tornillo 118 (figura 3). Un tornillo de detención 112 bloquea las camisas 30 y 32 en una posición deseada. Con el fin de ajustar el desplazamiento, la porción frontal 65 del alojamiento 29 se retira desbloqueando un anillo de apriete 122.

Con el fin de girar el montaje de accionamiento 12, y por lo tanto la herramienta de corte 58, alrededor de un eje principal 40, unos engranajes 124, 126 transfieren la rotación del motor 38 al montaje de accionamiento 12. Como el soporte de herramienta 60 está conectado a la camisa interior 30 del montaje de accionamiento 12, el soporte de herramienta 60 y la herramienta de corte 58 son obligados a girar alrededor del eje principal 40.

Se suministra aire a través de una abertura 128. La velocidad del motor 38 se controla ajustando una aguja 132 en la abertura 128. La salida del aire suministrado al motor 38 no se muestra.

Aunque la invención se ha descrito con un diseño preferido, la presente invención se puede modificar adicionalmente dentro del ámbito de esta divulgación. Además, esta solicitud pretende abarcar tales variaciones de la presente divulgación que entran dentro de la práctica conocida o habitual en la técnica a la que esta invención pertenece y que caen dentro de los límites de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. Herramienta manual (10) para utilizar una herramienta de corte (58) con una primera anchura y un eje de herramienta (80) para mecanizar un orificio en un objeto (46), orificio que tiene una segunda anchura al menos tan grande como la primera anchura de la herramienta de corte, en el que el eje de herramienta pasa a través de un punto predeterminado sobre una superficie del objeto (46), comprendiendo dicha herramienta:

: un alojamiento (29);

: un mecanismo neumático de introducción axial (24) contenido en el alojamiento (29) y configurado para desplazar la herramienta de corte (58) en una dirección axial;

: un montaje neumático de accionamiento (12) contenido en el alojamiento (29) y que comprende:

: un primer motor (26) configurado para girar la herramienta de corte (58) alrededor del eje de herramienta; y

: un mecanismo de desplazamiento radial (28) configurado para desplazar la herramienta de corte (58) en una dirección radial tal que la herramienta esté desplazada respecto a un eje principal que constituye el eje central del orificio que se va a mecanizar, incluyendo dicho mecanismo de desplazamiento (28) una camisa cilíndrica exterior (32) y una camisa cilíndrica interior (30) soportada de modo rotatorio en un orificio excéntrico en la camisa exterior (32); estando montado dicho primer motor en la camisa cilíndrica interior (30); y un segundo motor (38) contenido de modo fijo en el alojamiento y configurado para girar el montaje de accionamiento neumático (12) y la herramienta de corte alrededor del eje principal,

caracterizada porque el segundo motor (38) se dispone en radialmente hacia fuera del primer motor (26) y lado con lado con el mismo con relación al eje principal de modo tal que los motores primero y segundo (26, 38) se prolongan cada uno longitudinalmente sobre una extensión lineal axial tal que existe un solape substancial de las extensiones lineales axiales.

2. Herramienta manual de la reivindicación 1, en la que el segundo motor (38) se configura para girar el montaje neumático de accionamiento (12) por medio de un primer engranaje (124) asociado con el segundo motor (38) y que se engrana con un segundo engranaje (126) asociado con el montaje neumático de accionamiento, siendo desplazable dicho segundo engranaje (126) con relación al primer engranaje (124).