ES2323336T3 - Transmisor de rotacion. - Google Patents

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Abstract

Transmisor de rotación con un estator (18) y con un rotor (26), teniendo en cada caso por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente, un fragmento central (72, 74) separados entre sí por un entrehierro (35)y dispuestos en extremos enfrentados entre sí, con al menos un bobinado de potencia (76, 78) en cada caso, arrollado al fragmento central por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente para la transmisión de energía según el principio de transporte y con anillas de acoplamiento (80'', 80", 82'', 82") enfrentadas entre sí a pares y dispuestas por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente para la transmisión inductiva de datos, estando conectadas a dispositivos electrónicos de emisión y/o recepción, caracterizado por que el estator (18) está dispuesto en una carcasa (34) compuesta por una carcasa base (34'') que aloja un dispositivo electrónico de emisión y recepción, cables de conexión incluidos, así como por una carcasa reemplazable (34") dispuesta en una carcasa base (34'') extraíble para el alojamiento de el bobinado de potencia (76) y por al menos una anilla de acoplamiento (80'', 80") y por que entre la carcasa base (34'') y la carcasa reemplazable (34") están dispuestos contactos insertables (62) extraíbles para el establecimiento de conexiones eléctricas.

Description

Transmisor de rotación.
El invento trata de un transmisor de rotación con un estator y con un rotor, teniendo en cada caso por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente, un fragmento central separados entre sí por un entrehierro y dispuestos en extremos enfrentados entre sí, con al menos un bobinado de potencia en cada caso, arrollado al fragmento central por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente para la transmisión de energía según el principio de transporte y con anillas de acoplamiento enfrentadas entre sí a pares y dispuestas por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente para la transmisión inductiva de datos, estando conectadas a dispositivos electrónicos de emisión y/o recepción.
Transmisores de rotación de este tipo se utilizan, por ejemplo, en utillajes de ajuste con alimentación de energía externa (EP 719 199 B1, DE 102 00 488 A1).
En el caso de transmisores de rotación conocidos están previstas anillas de acoplamiento planas conectables alternativamente a los dispositivos electrónicos de emisión y recepción y que están dispuestas para la transmisión de señales de cambio, libre de contacto, en el área inmediata a la bobina primaria y a la bobina secundaria del transformador, por ejemplo, en la ventana de bobinado o en la zona de los extremos de segmento de los fragmentos centrales. En el empleo de estos dispositivos en máquinas herramienta, al menos una anilla de acoplamiento y el bobinado de potencia del estator se encuentran directamente próximos a la corriente de medio refrigerante y de virutas y por consiguiente están sometidas a un elevado grado de desgaste, lo cual requiere un mantenimiento frecuente costoso en tiempo y material. Esto es válido sobre todo al utilizar utillajes de un tipo de fabricación convencional que no presentan ningún rotor que englobe al estator, estando por consiguiente el estator sometido al flujo de material.
Partiendo de aquí, el invento tiene como base desarrollar un transmisor de rotación que esté protegido contra un desgaste innecesario y que requiera un mantenimiento relativamente reducido.
Para lograr este objetivo se proponen las características indicadas en las reivindicaciones 1 y 4. Configuraciones favorables y optimizaciones del invento resultan de las subreivindicaciones.
Según una primera alternativa de solución del invento, el estator está dispuesto en una carcasa compuesta por una carcasa base que aloja un dispositivo electrónico de emisión y recepción, cables de conexión incluidos, así como por una carcasa reemplazable dispuesta en una carcasa base extraíble para el alojamiento del bobinado de potencia y por al menos una anilla de acoplamiento, estando dispuestos entre la carcasa base y la carcasa reemplazable, contactos insertables extraíbles para el establecimiento de conexiones eléctricas. Una configuración favorable o alternativa del invento prevé que el estator esté dispuesto en una carcasa que en el área del bobinado de potencia y en al menos de una anilla de acoplamiento está abierta hacia el lado del rotor, conformando una ventana de carcasa. En este caso, la ventana de carcasa puede ser convenientemente cerrada con una tapa que puede estar dispuesta y fijada en la carcasa, preferentemente mediante un sistema de manipulación.
Mientras que en el caso de la primera alternativa la carcasa reemplazable puede ser extraída con pocos movimientos en caso de no utilización, en la segunda alternativa de solución, la carcasa del estator permanece en su sitio y se protege únicamente con una tapa contra la suciedad, también en caso de no utilización.
Para la protección de las anillas de acoplamiento y de los bobinados de potencia, al menos las ramificaciones de anilla próximas al rotor de las anillas de acoplamiento por el lado del estator y/o de los bobinados de potencia, están provistas de una capa dieléctrica. En este caso, la capa cobertora puede estar coloreada con una pintura característica a fin de que se pueda reconocer un desgaste desde fuera motivado por una modificación del color. Convenientemente presenta la capa cobertora un espesor de < 1mm, preferentemente de < 5 mm. Si adicionalmente estuviera disponible un dispositivo para medir la capacidad de conducción eléctrica de la capa cobertora se podría utilizar esta disposición para el control automático del estado de desgaste. Favorablemente las anillas de acoplamiento y/o los bobinados de potencia están incrustados en una masilla epóxica, formando al mismo tiempo la capa cobertora. La masilla epóxica y/o la capa cobertora contiene en este caso convenientemente un material resistente al desgaste que está compuesto por ejemplo por partículas de cerámica mezcladas.
Para facilitar el acceso al rotor mediante un sistema de manipulación automático es favorable si el estator con su fragmento central, el bobinado de potencia y al menos una anilla de acoplamiento, se extiende sólo a través de un segmento de cilindro, mientras que el rotor con su fragmento central, el bobinado de potencia y al menos una anilla de acoplamiento, se extiende a través de un cilindro completo.
El invento trata además de una máquina herramienta con una bancada de máquina, un husillo de máquina de accionamiento motriz y con un cabezal de utillaje dispuesto en el husillo de máquina de modo extraíble, soportando la bancada de máquina cerca al husillo, el estator y el cabezal de utillaje, el rotor del transmisor de rotación según el invento. Otra medida que reduce el desgaste consiste en que la superficie del estator por el lado del rotor presenta una corriente fluídica repelente a la viruta aplicada sobre ella.
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Además es favorable, si está previsto un dispositivo de manipulación para montar o desmontar al menos una parte del estator en/de la bancada de máquina. Una máquina herramienta con cambio automático de utillaje comprende además, un almacén de utillaje, presentando dicho almacén según el invento, al menos un alojamiento para alojar el estator retirado de la bancada de máquina.
A continuación se explicará el invento en base a ejemplos de fabricación representado esquemáticamente en el plano. Se muestra en la:
figura 1, una vista lateral de un cabezal de utillaje montado en un husillo de máquina con transmisor de rotación inductivo para la transmisión de energía y datos en representación parcialmente seccionada;
figura 2a y 2b, una vista lateral y una vista desde arriba de un estator del transmisor de rotación según figura. 1 con carcasa reemplazable, montado en una caja de husillo de una máquina herramienta;
figura 3a hasta 3d, una vista desde arriba y tres diferentes representaciones del estator según figura. 2a y 2b;
figura 4a y 4b, una representación según la figura 2a y 2b con placa tapa dispuesta sobre la abertura del estator;
figura 4c y 4d, representación según figura 4a y 4b con un porta-tapa que soporta la placa tapa;
figura 5a, una vista desde arriba sobre el transmisor de rotación, visto desde el lado del estator;
figura 5b y 5c, una sección a lo largo de la línea de corte A-A de la figura 5a, así como un detalle ampliado de la figura 5b;
figura 6a, una representación de despiece gráfica del estator del transmisor de rotación;
figura 6b hasta 6d, dos vistas laterales y una representación en sección del estator según la figura 6a;
figura 7a, una representación de despiece gráfica del rotor del transmisor de rotación;
figura 7b y 7c, una vista desde arriba sobre el lado cerrado del rotor, así como una sección a lo largo de la línea de corte A-A de la figura 7b;
figura 7d y 7e, una vista desde arriba sobre el lado abierto del rotor, así como una sección a lo largo de la línea de corte B-B de la figura 7d;
figura 8, una representación gráfica de los bucles de acoplamiento del transmisor de rotación del lado del estator y del lado del rotor.
El cabezal de utillaje 10 conformado como cabezal rotatorio de precisión representado en la figura 1 se compone básicamente de un cuerpo base 11, uno ajustable transversalmente al eje de rotación 12 del cabezal de utillaje 10 respecto al cuerpo base 11, de un alojamiento de utillaje para una corredera 14 porta-utillaje de corte, de al menos un consumidor de corriente dispuesto dentro del cabezal de utillaje 10 en forma de un dispositivo de medición para la medición directa de la ruta de ajuste, así como de un motor de ajuste para la corredera 14. La alimentación de corriente para el consumidor de corriente y el intercambio de datos se realiza mediante un transmisor de rotación que está compuesto por un estator 18 y por un rotor 26. El cabezal de utillaje 10 es acoplable con el husillo de máquina 22 y o con la máquina herramienta 24 mediante una espiga de utillaje sobresaliente axialmente del cuerpo base 11. Para ajustar un entrehierro 35 entre el estator y el rotor, la carcasa del estator 34 está dispuesta con capacidad de ajuste en un soporte de estator fijo 40 mediante un mecanismo de ajuste 42, tanto en su distancia respecto al rotor, como en su posición de giro en torno a un eje paralelo respecto al eje de giro 12.
En el ejemplo de fabricación mostrado en la figura 1, el estator se extiende segmentadamente sólo sobre un perímetro parcial de aproximadamente 70º de la espiga de utillaje, dejando libre la mayor parte del perímetro de la espiga, conformando un espacio libre 43 para el acceso de una garra de utillaje 44 para el cambio automático. Durante el cambio de utillaje, el cabezal de utillaje 10 es cogido por la garra de utillaje 44 de la ranura de garra 46, del lado opuesto al estator y una vez liberado el acoplamiento del utillaje es desplazado axialmente respecto al husillo de máquina 22. El acoplamiento del cabezal de utillaje 10 con el husillo de máquina 22 se realiza a través de un mecanismo de sujeción, accionable mediante la barra de tracción 47 por el lado de máquina, el cual desde el lado de máquina engrana en el espacio vacío 48 de la espiga del utillaje 20, acoplando el cabezal de utillaje, conformando una deformación de superficie plana y una deformación radial, al husillo de máquina 22.
En el ejemplo de fabricación mostrado en las figuras 2a hasta 4d, el estator 18 presenta una carcasa 34 de dos piezas compuesta por una carcasa base 34' y por una carcasa reemplazable 34''. La carcasa base 34' está fijada en el soporte 40 del estator fijo, mientras que la carcasa reemplazable 34'' en el punto de separación 28 está fijada de manera extraíble a la carcasa base 34' mediante dos tornillos de sujeción 30 y un bulón de empalme 31. En la carcasa base 34' están dispuestos sobre una platina 50, los dispositivos electrónicos de procesamiento de señales, los dispositivos electrónicos de emisión y recepción, así como el sistema eléctrico para la alimentación de electricidad, que está conectada al mando de la máquina mediante un cable que atraviesa un orificio 52 en la carcasa base 34'. En la carcasa reemplazable 34'' se encuentran un bobinado de potencia 76 para la transmisión de energía, así como dos anillas de acoplamiento 80', 80'' para la transmisión inductiva de datos al rotor 26. El bobinado de potencia y las anillas de acoplamiento están incrustados en una masilla epóxica de resina sintética con un aditivo resistente al desgaste, como por ejemplo, partículas de cerámica y se encuentran en la carcasa reemplazable 34'' detrás de una ventana de carcasa 60. El bobinado de potencia 76 y las anillas de acoplamiento 80', 80'' están conectados de manera extraíble con el dispositivo electrónico de procesamiento de señales sobre la platina 50 a través de un punto de separación eléctrico 62 conformado como enchufe.
El bobinado de potencia 76 y las anillas de acoplamiento 80', 80'' a través de la ventana de carcasa 60 están sometidos a una corriente de material compuesto por virutas y/o refrigerantes y por consiguiente a desgaste. Esto sobre todo en el caso de utilizar utillajes de fabricación convencional que no presentan ningún rotor 26 que englobe el estator 18. A fin de proteger los bobinados de potencia del estator contra el desgaste innecesario se puede retirar la carcasa reemplazable 34'' mediante sencillos movimientos de manipulación aflojando ambos tornillos 30, sin tener que retirar la carcasa base 34'.
Otra posibilidad para la protección contra el desgaste consiste en cerrar la ventana de carcasa 60 en caso de no utilización mediante una tapa 64. El quitar y colocar la tapa 64 se puede realizar mediante un intercambiador de utillajes 66 que está equipado con porta-tapa 68 (figura 4c y 4d). Por lo tanto, la operación de quitar u colocar la tapa 64 puede ser automatizada.
El estator 18 y el rotor 26 presentan respectivamente un fragmento central 72, 72 en forma de U en sección transversal, así como en cada caso, un bobinado de potencia 76, 78 enrollado en el fragmento central por lado del estator y por el lado del rotor para la transmisión de energía según el principio de transporte. Además están previstas respectivamente, anillas de acoplamiento 80', 80'', 82', 82'' enfrentadas entre sí a pares y dispuestas por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente, estando conectadas a los correspondientes dispositivos electrónicos de emisión y/o recepción en el respectivo componente. En estado montado, los fragmentos central 72, 74 están enfrentados directamente entre sí con sus segmentos libres 72', 72'', 74', 74'' y separados entre sí por el entrehierro 35. Los bobinados de potencia 76,78 engranan en el espacio de bobinado 84,86 entre ambos segmentos centrales y el estribo 72''', 74''' en la zona de la ventana de carcasa 84', 86' están separados entre sí por el entrehierro 35. Una particularidad del invento consiste en que las anillas de acoplamiento 80', 80'' en el estator 18 y las anillas de acoplamiento 82', 82'' en el rotor 26 se encuentran en el lado externo de uno de los segmentos centrales respectivamente. Las anillas de acoplamiento 80', 80'' del lado del estator presentan en este caso una ramificación de anilla 88' próxima al rotor y una ramificación de anilla 88'' alejada del rotor que están unidas entre sí mediante bucles de desvío 88'''' En sus ramificaciones de anilla 88'' alejadas del rotor han sido conducidas hacia el exterior, las anillas de acoplamiento 80', 80'' del lado del estator a través de orificios 90', 90'', atravesando la carcasa del estator 34. El bobinado de potencia 76 ha sido conducido hacia el exterior a través de otro orificio 90''', atravesando la carcasa del estator.
El de potencia 78 por el lado del rotor se encuentra en el espacio de bobinado 86 del fragmento central 74 por el lado del rotor directamente enfrente del bobinado de potencia 76 por el lado del estator. Las anillas de acoplamiento 82', 82'' por el lado del rotor con su ramificación de anilla 89' próxima al estator se encuentran directamente enfrente de las ramificaciones de anilla 88' próxima al rotor de las correspondientes anillas de acoplamiento 80', 80'' por el lado del estator. Las anillas de acoplamiento sujetan por el lado del estator una superficie parcialmente cilíndrica y por el lado del rotor una superficie totalmente cilíndrica respectivamente. Estas están impresas convenientemente sobre un soporte flexible de material plano en forma de pistas conductores. Los soportes de material plano comprenden convenientemente una zona conductora situada sobre potencial de tierra que es circundada por las anillas de acoplamiento 80', 80'', 82', 82''. Las anillas de acoplamiento dispuestas en la parte externa de los segmentos centrales 70', 70'', 72', 72'' están protegidas respecto al campo de los bobinados de potencia 76, 78 a través de los segmentos centrales, impidiendo ampliamente de este modo el peligro de señales interferentes inducidas. A esto hay que añadir que las anillas de acoplamiento están protegidas contra los efectos de corrientes de partículas abrasivas, en su espacio de separación entre los segmentos centrales 70', 70'', 72', 72'' y la carcasa correspondiente 34, 70. Otra optimización al respecto se consigue por que las anillas de acoplamiento y el bobinado de potencia están incrustados en un compuesto fundido adecuado.
La estructuración de las rutas de transmisión de datos dentro del transmisor de rotación se puede apreciar con especial claridad en la figura 8. Allí se aprecia que las anillas de acoplamiento 80', 80'', 82', 82'' con las ramificaciones de anillas 88', 89' enfrentadas entre sí, se encuentran pares en el lado opuesto y que las anillas de acoplamiento 80', 80'' por el lado del estator, sujetan una superficie parcialmente cilíndrica y las anillas de acoplamiento 82', 82'' por el lado del rotor, una superficie totalmente cilíndrica.
Dentro del marco del invento se debe apreciar con el mismo efecto, si en lugar del estator o del rotor conformados de manera total - o parcialmente cilíndrica con los correspondientes fragmentos centrales, bobinados de potencia y disposiciones de acoplamiento, se utilizan éstos, conformados de manera total - o parcialmente cónica.
Resumiendo se puede expresar lo siguiente: el invento trata de un transmisor de rotación, por ejemplo, para su uso en máquinas herramienta con utillajes ajustables. El transmisor de rotación comprende un estator 18 y con un rotor 26, teniendo en cada caso por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente, un fragmento central 72, 74 separados entre sí por un entrehierro 35 y dispuestos en extremos enfrentados entre sí, con al menos un bobinado de potencia 76, 78 en cada caso, arrollado al fragmento central por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente para la transmisión de energía según el principio de transporte y con anillas de acoplamiento 80', 80'', 82', 82'' enfrentadas entre sí a pares y dispuestas por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente para la transmisión inductiva de datos. El objetivo del invento consiste en desarrollar un transmisor de rotación que esté protegido contra un desgaste innecesario y que requiera un mantenimiento relativamente reducido. Según el invento, se propone para lograr este objetivo que el estator 18 esté dispuesto en una carcasa 34, compuesta por una carcasa base 34' para alojar un dispositivo electrónico de emisión y recepción con cables de conexión, así como una carcasa reemplazable 34'' para alojar el bobinado de potencia 76 y al menos una anilla de acoplamiento 80', 80''. En caso de no utilización, se puede retirar totalmente la carcasa reemplazable con pocos movimientos manuales, si según el invento se han dispuesto enchufes 62 extraíbles entre la carcasa base 34' y la carcasa reemplazable 34'' para establecer conexiones eléctricas.

Claims (17)

1. Transmisor de rotación con un estator (18) y con un rotor (26), teniendo en cada caso por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente, un fragmento central (72, 74) separados entre sí por un entrehierro (35)y dispuestos en extremos enfrentados entre sí, con al menos un bobinado de potencia (76, 78) en cada caso, arrollado al fragmento central por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente para la transmisión de energía según el principio de transporte y con anillas de acoplamiento (80', 80'', 82', 82'') enfrentadas entre sí a pares y dispuestas por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente para la transmisión inductiva de datos, estando conectadas a dispositivos electrónicos de emisión y/o recepción, caracterizado por que el estator (18) está dispuesto en una carcasa (34) compuesta por una carcasa base (34') que aloja un dispositivo electrónico de emisión y recepción, cables de conexión incluidos, así como por una carcasa reemplazable (34'') dispuesta en una carcasa base (34') extraíble para el alojamiento de el bobinado de potencia (76) y por al menos una anilla de acoplamiento (80', 80'') y por que entre la carcasa base (34') y la carcasa reemplazable (34'') están dispuestos contactos insertables (62) extraíbles para el establecimiento de conexiones eléctricas.
2. Transmisor de rotación según la reivindicación 1, caracterizado porque el estator (18) está dispuesto en una carcasa (34) que en el área de el bobinado de potencia (76) y en al menos de una anilla de acoplamiento (80', 80'') está abierta hacia el lado del rotor, conformando una ventana de carcasa (60).
3. Transmisor de rotación según la reivindicación 2, caracterizado porque la ventana de carcasa (60) puede ser cerrada herméticamente con una tapa (64) que puede ser situada y fijada en la carcasa (34) preferentemente a través de un sistema de manipulación (66).
4. Transmisor de rotación con un estator (18) y con un rotor (26), teniendo en cada caso por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente, un fragmento central (72, 74) separados entre sí por un entrehierro (35)y dispuestos en extremos enfrentados entre sí, con al menos una bobinado de potencia (76, 78) en cada caso, arrollado al fragmento central por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente para la transmisión de energía según el principio de transporte y con anillas de acoplamiento (80', 80'', 82', 82'') enfrentadas entre sí a pares y dispuestas por el lado del estator y por el lado del rotor respectivamente para la transmisión inductiva de datos, estando conectadas a dispositivos electrónicos de emisión y/o recepción, caracterizado por que el estator (18) está dispuesto en una carcasa (34) que en el área del bobinado de potencia (76) y en al menos de una anilla de acoplamiento (80', 80'') está abierta hacia el lado del rotor, conformando una ventana de carcasa (60) por que la ventana de carcasa (60) puede ser cerrada herméticamente con una tapa (64) que puede ser situada y fijada en la carcasa (34) preferentemente a través de un sistema de manipulación (66).
5. Transmisor de rotación según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el estator (18) con su fragmento central (72), el bobinado de potencia (76) y al menos una anilla de acoplamiento (80', 80'') se extiende a través de un segmento de cilindro.
6. Transmisor de rotación según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el rotor (26) con su fragmento central (74), el bobinado de potencia (78) y al menos una anilla de acoplamiento (82', 82'') se extiende a través de un cilindro completo.
7. Transmisor de rotación según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las anillas de acoplamiento (80', 80'') por el lado del estator y/o el bobinado de potencia (76) estén provistas al menos en sus ramificaciones de anilla (88') cerca al rotor, de una capa cobertora dieléctrica.
8. Transmisor de rotación según la reivindicación 7, caracterizado porque la capa cobertora está coloreada con una pintura característica.
9. Transmisor de rotación según la reivindicación 8, caracterizado porque la capa cobertora presenta un espesor de al menos < 1 mm, preferentemente de < 0,5 mm.
10. Transmisor de rotación según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque la capa cobertora está compuesta por material aislante y por que está previsto un dispositivo para el control de la capacidad conductora eléctrica de la capa cobertora.
11. Transmisor de rotación según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque al menos una anilla de acoplamiento (80', 80'' 82', 82'') y/o el bobinado de potencia (76, 78) están incrustados en una masilla epóxica, formando al mismo tiempo la capa cobertora.
12. Transmisor de rotación según la reivindicación 11, caracterizada porque la resina epóxica y/o la capa cobertora contiene un material resistente al desgaste.
13. Transmisor de rotación según la reivindicación 12, caracterizada porque la resina epóxica está compuesta por un material sintético mezclado con partículas de cerámica.
14. Máquina herramienta con una bancada de máquina (24), un husillo de máquina de accionamiento motriz (22) y con un cabezal de utillaje (10) dispuesto en el husillo de máquina de modo extraíble, soportando la bancada de máquina (24) cerca al husillo, el estator (18) y el cabezal de utillaje (10), el rotor (26) del transmisor de rotación según una de las reivindicaciones 1 a 12.
15. Máquina herramienta según la reivindicación 14, caracterizada porque la superficie del estator (18) por el lado del rotor presenta una corriente fluídica repelente a la viruta aplicada sobre ella.
16. Máquina herramienta según la reivindicación 14 ó 15, caracterizada por un dispositivo de manipulación (66) para montar o desmontar al menos una parte del estator (16) en/de la bancada de máquina (24).
17. Máquina herramienta según la reivindicación 16 con un almacén de utillaje, caracterizada porque el almacén de utillaje presenta al menos un alojamiento para alojar la pieza retirada del estator de la bancada de máquina.
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