ES2324632T3 - Husillo de maquina, con un dispositivo de sujecion. - Google Patents
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Abstract
Husillo de máquina (1), especialmente de una máquina herramienta, con un dispositivo de sujeción para sujetar una herramienta o un portaherramientas (2), comprendiendo el dispositivo de sujeción una barra de tracción (6) que puede desplazarse axialmente entre una posición de sujeción y una posición de aflojamiento, un resorte tensor (18) para cargar la barra de tracción (6) en la dirección de la posición de sujeción, al menos un sensor (20) dispuesto dentro del husillo de máquina (1) para vigilar la fuerza de sujeción, y un cono de sujeción (8) que está dispuesto en el extremo delantero de la barra de tracción (6) y que tiene varios elementos de sujeción (9) que están en contacto con su lado exterior y que pueden moverse por el movimiento axial del cono de sujeción (8) con la ayuda de la barra de tracción (6) entre una posición de apriete para sujetar la herramienta o el portaherramientas (2) y una posición de liberación para dejar libre la herramienta o el portaherramientas (2), caracterizado porque al sensor (20) está asignada una disposición transpondedora (26, 27) con un anillo de estator (27) estacionario y un anillo de rotor (26) que puede desplazarse axialmente por el movimiento de elevación de la barra de tracción (6) dentro del anillo de estator (27), para la transmisión inalámbrica de datos y de energía.
Description
Husillo de máquina, con un dispositivo de
sujeción.
La invención se refiere a un husillo de máquina,
especialmente de una máquina herramienta, con un dispositivo de
sujeción para sujetar una herramienta o un portaherramientas según
el preámbulo de la reivindicación 1.
Un husillo de máquina de este tipo se conoce por
el documento WO2005/115686A1. En éste, dentro del husillo de
máquina está dispuesta una barra de tracción que se puede desplazar
axialmente entre una posición de sujeción y una posición de
aflojamiento y que está cargada por un resorte tensor en el sentido
de la posición de sujeción. La barra de tracción presenta en su
extremo delantero un cono de sujeción con varios elementos de
sujeción que están en contacto con su lado exterior y que por el
movimiento axial del cono de sujeción con la ayuda de la barra de
tracción pueden moverse entre una posición de apriete para sujetar
una herramienta o un portaherramientas en el husillo de máquina y
una posición de liberación para liberar la herramienta o el
portaherramientas. Dentro del husillo de máquina están previstos
también uno o varios sensores para vigilar las fuerzas de sujeción
o los estados de sujeción. Sin embargo, debido a que las piezas del
dispositivo de sujeción, dispuestos dentro del husillo de máquina
no sólo giran, sino que también ejercen un movimiento elevador
relativamente grande durante el procedimiento de sujeción, supone
un problema la transmisión de los datos de medición registrados por
los sensores entre las piezas movidas y las piezas estacionarias del
dispositivo de sujeción.
La invención tiene el objetivo de proporcionar
un husillo de máquina del tipo mencionado al principio que permita
en todo el rango operativo del dispositivo de sujeción una
transmisión sencilla y segura de los datos de medición registrados
por el sensor.
Este objetivo se consigue mediante un husillo de
máquina con las características de la reivindicación 1. Algunas
variantes convenientes y formas de realización ventajosas de la
invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas.
En el husillo de máquina según la invención, al
sensor o a los sensores dispuestos dentro del husillo de máquina
está asignada una disposición transpondedora con un anillo de
estator estacionario y con un anillo de rotor que puede desplazarse
axialmente por el movimiento de la barra de tracción dentro del
anillo de estator, para la transmisión inalámbrica de datos y de
energía. De esta manera, es posible transmitir los datos de medición
registrados por los sensores, así como la energía necesaria para la
alimentación de los sensores, sin contacto entre las piezas movidas
y las piezas estacionarias del dispositivo de sujeción, de una forma
especialmente compacta y ahorrando espacio, en todo el rango
operativo del dispositivo de sujeción. Por ejemplo, es posible
vigilar la fuerza de sujeción durante todo el procedimiento de
sujeción y durante la mecanización. Especialmente entre el husillo
de máquina y la barra de tracción axialmente des-
plazable dentro del husillo de máquina no son precisas líneas de conexión para la transmisión de energía y de señales.
plazable dentro del husillo de máquina no son precisas líneas de conexión para la transmisión de energía y de señales.
El ancho del anillo de estator, preferentemente,
se elige de tal forma que el anillo de rotor se encuentre, en toda
la zona de elevación de la barra de tracción, completamente dentro
del anillo de estator. De esta manera, en toda la zona de elevación
de la barra de tracción se garantiza una transmisión segura de
energía y de señales.
Para la transmisión más fácil de señales entre
el sensor y el anillo de rotor, éstos convenientemente están
dispuestos de tal forma que entre ellos no se produzca ningún
movimiento relativo. Esto se consigue, por ejemplo, si el sensor y
el anillo de rotor están dispuestos fijamente sobre la barra de
tracción.
Según una forma de construcción especialmente
compacta, el anillo de estator está integrado en una pieza de
carcasa en la unidad de aflojamiento dispuesta en el extremo trasero
de la barra de tracción. Sin embargo, el anillo de estator puede
estar alojado también en una carcasa separada.
El sensor está realizado convenientemente como
anillo de empuje con varios calibres extensométricos. Sin embargo,
también es posible emplear otros sensores. De manera ventajosa, el
sensor está dispuesto entre el resorte tensor y un escalón anular
de la barra de tracción. Sin embargo, el sensor también puede estar
dispuesto en otros puntos adecuados dentro del husillo de
máquina.
Otras características especiales y preferibles
de la invención resultan de la siguiente descripción de un ejemplo
de realización preferible, con la ayuda del dibujo. Muestran:
La figura 1 un husillo de máquina de una máquina
herramienta con un dispositivo de sujeción según la invención en
sección longitudinal y
la figura 2 una vista de detalle aumentada de la
zona X de la figura 1.
En la figura 1 está representado en sección
longitudinal un husillo de máquina 1 en forma de cilindro hueco de
una máquina herramienta, representado en líneas discontinuas, con un
dispositivo de sujeción integrado para sujetar una herramienta o un
portaherramientas 2. El husillo de máquina 1 presenta, en su extremo
delantero que en la figura 1 es el izquierdo, un cono interior 3
configurado para el engrane de un vástago cónico 4 de la
herramienta o del portaherramientas 2, realizado aquí como cono de
vástago hueco.
El dispositivo de sujeción comprende una barra
de tracción 6 dispuesta de forma concéntrica dentro del husillo de
máquina 1 con respecto al eje central 5 de éste y axialmente
desplazable, y un apéndice de sujeción 7 dispuesto en el extremo
delantero de la barra de tracción 6, que en la figura 1 es el
izquierdo. El apéndice de sujeción 7 presenta un manguito de
sujeción o un cono de sujeción 8 fijado al extremo delantero de la
barra de tracción 6 y varios elementos de sujeción 9 en forma de
segmentos dentados, que están en contacto con el lado exterior del
cono de sujeción 8 y que se extienden paralelamente con respecto al
eje central 5 del husillo de máquina 1 y se desplazan, mediante un
movimiento axial del cono de sujeción 8 en una posición paralela
respecto al eje central 5 del husillo de máquina 1, entre una
posición de liberación radialmente interior y una posición de
apriete radialmente exterior.
Mediante un distanciador dispuesto en el extremo
trasero de los elementos de sujeción 9, los elementos de sujeción 9
se mantienen a una distancia predefinida entre ellos en el sentido
circunferencial. El distanciador comprende un primer casquillo guía
11 en forma de corona, axialmente desplazable y cargado por un
resorte 10 en el sentido de los elementos de sujeción 9, y que
presenta en su extremo orientado hacia los elementos de sujeción 9
varios apéndices 12 equidistantes en el sentido circunferencial, que
sobresalen en el sentido axial y que tienen superficies guía
frontales biseladas. Los apéndices 12 del casquillo guía 11 engranan
en una ranura 13 en el extremo posterior de los elementos de
sujeción 9 y, con su superficie frontal biselada, están en contacto
con una contra-superficie biselada
correspondientemente en el fondo de la ranura 13. El distanciador
comprende además un segundo casquillo guía 14 fijo que con respecto
a las superficies guía del primer casquillo guía 11 presenta
superficies guía 15 delanteras, inclinadas en el sentido contrario,
para el contacto con contra-superficies
correspondientes situadas en el extremo trasero de los elementos de
sujeción 9. La estructura y el modo de funcionamiento del apéndice
de sujeción se describe detalladamente en el documento DE10031027. A
este documento se hace referencia expresamente.
A continuación del apéndice de sujeción 7,
encima de la barra de tracción 6 está dispuesto un casquillo 16
para transmitir un medio conducido por el interior de la barra de
tracción 6 a taladros 17 radiales. A través del casquillo 16, por
ejemplo, el lubricante refrigerante u otro fluido de trabajo
conducido por el interior de la barra de tracción hacia la pieza de
trabajo puede desviarse en posiciones predefinidas de la barra de
tracción 6 y evacuarse a través de los taladros 17 radiales. El cono
de sujeción 8 se pretensa hacia atrás a la posición de sujeción
representada en la figura 1, a través de la barra de tracción 6,
mediante un resorte tensor 18 dispuesto de forma concéntrica
alrededor de ésta. En la forma de realización representada, el
resorte tensor 18 está realizado como resorte de gas a presión. Sin
embargo, el resorte tensor 18 asimismo puede estar configurado como
conjunto de resortes de disco o similar. En un lado, el resorte
tensor 18 se apoya en un disco de contacto 19 apoyado dentro del
husillo de máquina 1, y en el otro lado se apoya, a través de un
sensor anular 20, en un escalón anular 21 situado en el extremo
trasero de la barra de tracción 6. A través del sensor 20 se vigila
la fuerza de tensado del dispositivo de sujeción, lo que aún se
describe en detalle a continuación. La barra de tracción 6 está
realizada de forma hueca para suministrar un fluido de trabajo a la
herramienta o al portaherramientas 2. En el extremo trasero de la
barra de tracción 6, que en la figura 1 es el derecho, está
dispuesta una unidad de aflojamiento 22, mediante la cual la barra
de tracción 6 puede empujarse hacia delante en contra de la fuerza
del resorte tensor 18, a fin de soltar el apéndice de sujeción
7.
Como se ve en la figura 2, en la forma de
realización representada, el sensor 20 está realizado como anillo
de empuje 23 con varios calibres extensométricos 24 aplicados
frontalmente. Los calibres extensométricos 24 están unidos, a
través de líneas 25, con un anillo de rotor 26 fijado al extremo
trasero de la barra de tracción 6 y dispuesto dentro de un anillo
de estator 27 estando distanciado por una ranura anular 28, formando
con éste una disposición transpondedora para la transmisión
inalámbrica de datos y de energía entre las piezas rotatorias y
fijas del dispositivo de sujeción. Las líneas 25 están alojadas sin
dobladuras en taladros 29 de la barra de tracción 6, que se
extienden paralelamente respecto al eje central 5 del husillo de
máquina 1, por lo cual quedan protegidas incluso sin
recubrimiento
especial.
especial.
El anillo de rotor 26 comprende un anillo de
soporte 31 fijado mediante tornillos 30 al extremo trasero de la
barra de tracción 6, sobre el que están alojados una disposición de
circuito 32 con un módulo de emisión para la transmisión sin
contacto de los datos de medición al anillo de estator 27 y una
bobina de transmisión 33 para la transmisión sin contacto de
energía del anillo de estator 27 para la alimentación de la
disposición de circuito 32. La disposición de circuito 32 puede
comprender además una electrónica para preparar y transferir al
módulo de emisión las señales suministradas por el sensor 20. Dado
el caso, en la disposición de circuito 32 puede realizarse ya un
procesamiento previo de las señales suministradas por el sensor. El
módulo de emisión está configurado, preferentemente, como módulo de
radio en el intervalo de radiofrecuencias. La disposición de
circuito 32 y la bobina de transmisión 33 están dispuestas sobre el
anillo de soporte 31 y envueltas por una masa de sellado 34 para su
protección.
El anillo de estator 27 estacionario comprende
también un anillo de soporte 38 que en su lado interior presenta
una bobina 36 para la transmisión sin contacto de energía en el
anillo de rotor 26 y una disposición de circuito 37 con un módulo
de recepción para las señales transmitidas por el módulo de emisión,
dentro de una masa de sellado 35. En la forma de realización
representada, el anillo de estator 27 está alojado en una pieza de
carcasa 39 en forma de escudilla de la unidad de aflojamiento.
Además del módulo de recepción, la disposición de circuito 37 puede
comprender también una electrónica de evaluación para el
procesamiento previo de los datos recibidos y está conectado con
una unidad externa de alimentación y de control 40.
Según la figura 2, el ancho B del anillo de
estator 27 se ha elegido de tal forma que el anillo de rotor 26 se
encuentra en la zona de elevación H completa de la barra de tracción
6, es decir que durante el desplazamiento de la barra de tracción 6
entre la posición de sujeción y la posición de aflojamiento se
encuentra completamente dentro del anillo de estator 27. De esta
manera, en la zona de elevación completa de la barra de tracción 6
se garantiza una transmisión segura de energía y de señales.
El dispositivo de sujeción descrito en lo que
precede funciona de la siguiente manera:
En la posición de sujeción representada en la
figura 1, el cono de sujeción 8 se introduce en el husillo de
máquina 1, a través de la barra de tracción 6 y el resorte tensor
18. En esta posición, los elementos de sujeción 9 quedan presionados
radialmente hacia fuera, quedando sujeta la herramienta o el
portaherramientas 2 en el husillo de máquina 1.
Para aflojar el dispositivo de sujeción, el cono
de sujeción 8 se desplaza con la ayuda de la barra de tracción 6,
mediante la unidad de aflojamiento 22 accionada por ejemplo de forma
hidráulica o eléctrica, de la posición de sujeción representada en
la figura 1 en dirección a la herramienta o al portaherramientas 2.
Por el movimiento hacia delante del cono de sujeción 8 en dirección
hacia la herramienta o al portaherramientas 2, los elementos de
sujeción 9 que están en contacto con el lado exterior del cono de
sujeción 8 se desplazan paralelamente hacia dentro dejando libre la
herramienta o el portaherramientas 2.
A través del sensor 20 se vigila la presión de
tensado del resorte tensor 18. Los datos registrados por el sensor
20 son transmitidos sin contacto por el anillo de rotor 27 al anillo
de estator 26, pudiendo transferirse desde allí a una unidad de
evaluación y de control 40. En ésta, las señales pueden seguir
procesándose y transmitirse a un control de máquina o similar. La
unidad de evaluación y de control 40 puede presentar también un
dispositivo de visualización para indicar la fuerza de sujeción o
los estados de sujeción.
El dispositivo de sujeción según la invención no
se limita al ejemplo de realización descrito anteriormente. Por
ejemplo, el sensor 20 puede estar integrado también en otros puntos
adecuados dentro del husillo de máquina, o bien, directamente en
los elementos de sujeción. Además, la vigilancia de la fuerza de
sujeción puede aplicarse también en sistemas de sujeción con conos
de gran inclinación.
Claims (10)
1. Husillo de máquina (1), especialmente de una
máquina herramienta, con un dispositivo de sujeción para sujetar
una herramienta o un portaherramientas (2), comprendiendo el
dispositivo de sujeción una barra de tracción (6) que puede
desplazarse axialmente entre una posición de sujeción y una posición
de aflojamiento, un resorte tensor (18) para cargar la barra de
tracción (6) en la dirección de la posición de sujeción, al menos un
sensor (20) dispuesto dentro del husillo de máquina (1) para
vigilar la fuerza de sujeción, y un cono de sujeción (8) que está
dispuesto en el extremo delantero de la barra de tracción (6) y que
tiene varios elementos de sujeción (9) que están en contacto con su
lado exterior y que pueden moverse por el movimiento axial del cono
de sujeción (8) con la ayuda de la barra de tracción (6) entre una
posición de apriete para sujetar la herramienta o el
portaherramientas (2) y una posición de liberación para dejar libre
la herramienta o el portaherramientas (2), caracterizado
porque al sensor (20) está asignada una disposición transpondedora
(26, 27) con un anillo de estator (27) estacionario y un anillo de
rotor (26) que puede desplazarse axialmente por el movimiento de
elevación de la barra de tracción (6) dentro del anillo de estator
(27), para la transmisión inalámbrica de datos y de energía.
2. Husillo de máquina según la reivindicación 1,
caracterizado porque el ancho B del anillo de estator (27) se
ha elegido de tal forma que el anillo de rotor (26) se encuentra, en
la zona de elevación Z completa de la barra de tracción (6),
completamente dentro del anillo de estator (26).
3. Husillo de máquina según la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque el sensor (20) y el anillo de rotor
(26) están dispuestos de tal forma que no se produzca ningún
movimiento relativo entre ellos.
4. Husillo de máquina según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el anillo de
estator (27) está alojado en una pieza de carcasa (39) de una unidad
de aflojamiento (22) dispuesta en el extremo trasero de la barra de
tracción (6).
5. Husillo de máquina según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el anillo de
rotor (26) comprende una bobina de transmisión (33) para la
transmisión sin contacto de energía de un anillo de estator (27) y
una disposición de circuito (32) con un módulo de emisión para la
transmisión sin contacto de los datos de medición.
6. Husillo de máquina según la reivindicación 5,
caracterizado porque la bobina de transmisión (33) y la
disposición de circuito (32) están dispuestas sobre un anillo de
soporte (31) fijado al extremo trasero de la barra de tracción (6)
y envueltos por una masa de sellado (34).
7. Husillo de máquina según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el anillo de
estator (27) comprende una bobina (36) para la transmisión de
energía sin contacto al anillo de rotor (26) y una disposición de
circuito (37) con un módulo de recepción para recibir los datos de
medición transmitidos sin contacto.
8. Husillo de máquina según la reivindicación 7,
caracterizado porque la bobina (36) y la disposición de
circuito (37) están dispuestos sobre un anillo de soporte (38)
estacionario y envueltos por una masa de sellado (35).
9. Husillo de máquina según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el sensor (20)
está configurado como anillo de empuje (23) con varios calibres
extensométricos (24).
10. Husillo de máquina según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el sensor (20)
está dispuesto entre el resorte tensor (18) y un escalón anular
(21) de la barra de tracción (6).
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