ES2335157T3 - Disposicion de engranaje de maquina herramienta de dos etapas, especialmente engranaje de husillo. - Google Patents
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- F16H3/52—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears
- F16H3/54—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears one of the central gears being internally toothed and the other externally toothed
Abstract
Disposición de engranaje de máquina herramienta de dos etapas, especialmente para un engranajes de husillo, que comprende un árbol de accionamiento (1), un conjunto planetario (17) y un husillo (7), y en el que el husillo (7) o un inserto de husillo puede unirse con el eje de salida del engranaje mediante un acoplamiento de complementariedad de forma o de fuerza, caracterizada porque presenta un primer árbol accionado (2) y un segundo árbol accionado (3), estando el primer árbol accionado (2) unido solidariamente en rotación con el árbol de accionamiento (1) y pudiendo unirse de manera soltable con la rueda central (4) del conjunto planetario (17) a través de un primer elemento de cambio (5), estando el segundo árbol accionado (3) unido solidariamente en rotación con la brida (19) del conjunto planetario (17) y pudiendo unirse la rueda de dentado hueco (8) del conjunto planetario (17) de manera solidaria en rotación con la caja (18) del engranaje, y estando previsto un segundo elemento de cambio (6) que establece una unión soltable entre el husillo (7) o un inserto de husillo y, discrecionalmente, el primero o el segundo árbol accionado (2) o (3).
Description
Disposición de engranaje de máquina herramienta
de dos etapas, especialmente engranaje de husillo.
La presente invención concierne a una
disposición de engranaje de máquina herramienta de dos etapas,
especialmente para disposiciones con engranaje de husillo para
altos pares de giro y altos números de revoluciones, según el
preámbulo de la reivindicación 1.
Los engranajes de máquina herramienta,
especialmente engranajes de husillo, son conocidos por el estado de
la técnica y comprenden usualmente un engranaje planetario y un
mecanismo de cambio para cambiar la etapa de marcha deseada.
Por ejemplo, el documento DE 10 2004 003 684 A1
de la solicitante describe un engranaje de máquina herramienta,
especialmente un engranaje de husillo, en el que la transmisión de
fuerza o de par del árbol accionado del engranaje al husillo se
efectúa directamente, estando dispuesto el husillo en posición
coaxial con respecto al árbol accionado.
Asimismo, se conoce por el documento DE 10 2004
003 685 A1 de la solicitante un engranaje de máquina herramienta
del género expuesto, especialmente un engranaje de husillo, en el
que la transmisión de fuerza o de par del árbol accionado del
engranaje al husillo se efectúa directamente, estando dispuesto el
husillo en posición coaxial con respecto al árbol accionado. En
este caso, está integrado en el árbol de accionamiento un
distribuidor giratorio que sirve de dispositivo de entrega de
líquidos de refrigeración, aceites o aire entre el eje de salida
del engranaje y el husillo.
El documento DE 102 41 006 A1 de la solicitante
describe un mecanismo de cambio electromagnético de un engranaje
planetario de dos etapas con un árbol de accionamiento y un árbol
accionado, una rueda central, una rueda de dentado interno, un
portasatélites con satélites, una caja de engranaje y un manguito
corredizo para cambiar una primera marcha, en la que se puede
acoplar la rueda de dentado interno con la caja, y una segunda
marcha en la que se puede acoplar la rueda de dentado interno con
la rueda central, siendo desplazable el manguito corredizo por
medio de un electroimán constituido por bobinas magnéticas y una
armadura. La armadura es aquí giratoria, pero está dispuesta en
forma axialmente fija sobre el manguito corredizo.
Se desprende del documento DE 199 17 673 A1 de
la solicitante un mecanismo de cambio de un engranaje planetario de
dos etapas. En el engranaje planetario conocido el árbol de
accionamiento está unido con una rueda central y el árbol accionado
está unido con un portasatélites, pudiendo acoplarse la rueda de
dentado interno del engranaje planetario, a través de un manguito
corredizo y mediante una unión de complementariedad de fuerza, con
una caja de engranaje o con la rueda central y siendo desplazable el
manguito corredizo coaxialmente al árbol de accionamiento hasta las
diferentes posiciones de cambio por medio de un miembro de ajuste
eléctrico. El miembro de ajuste es aquí un electroimán cuya
armadura está unida a efectos de impulsión con el manguito
corredizo.
Los engranajes de máquina herramienta con una
transmisión planetaria economizadora de espacio para aumentar el
par de giro son adecuados generalmente también para altos números de
revoluciones debido a su modo de construcción centralizado. Sin
embargo, las construcciones conocidas por el estado de la técnica
limitan los altos números de revoluciones, ya que en la marcha
directa (i = 1 : 1, número de revoluciones de salida del motor =
número de revoluciones de salida del engranaje) es accionada la
transmisión planetaria completa con rueda central, satélites,
portasatélites y rueda de dentado interno, aun cuando esta
transmisión sea necesaria solamente para la materialización de una
multiplicación para la primera etapa de marcha. Debido a las altas
masas en rotación se influye desventajosamente en tales situaciones
sobre los valores de vibración. Además, se alargan los tiempos de
aceleración hasta el número de revoluciones máximo.
Para la transmisión de altos pares de giro en la
primera etapa de marcha (es decir, con multiplicación) son
necesarios en el eje de salida unos diámetros grandes que, por un
lado, agrandan adicionalmente las masas en rotación y, además,
permiten tan sólo grandes diámetros de sellado. Esto repercute
desventajosamente sobre la temperatura del engranaje, ya que la
potencia de rozamiento aumenta desproporcionalmente con el diámetro
y el número de revoluciones.
La presente invención se basa en el problema de
indicar una disposición de engranaje de máquina herramienta de dos
etapas, especialmente para disposiciones con engranaje de husillo
para altos pares de giro y altos números de revoluciones, que
presente pequeños valores de vibración. Además, se deberá mantener
la temperatura del engranaje en un nivel lo más bajo posible.
Este problema se resuelve con las
características de la reivindicación 1. Otras ejecuciones y ventajas
según la invención se desprenden de las reivindicaciones
subordinadas.
En una máquina herramienta los valores de
vibración para la superficie y las temperaturas son
determinantemente responsables de la precisión de las piezas que se
deben mecanizar y, por tanto, son decisivos para la calidad. El
empleo de correas a altos números de revoluciones no es técnicamente
viable, ya que no se pueden respetar las emisiones de ruido
legalmente prescritas. Por consiguiente, en la disposición de
engranaje según la invención se ha previsto que la transmisión de
fuerza o de par del engranaje al husillo se efectúe
directamente.
Según esto, se propone una disposición de
engranaje de máquina herramienta de dos etapas que comprende un
conjunto planetario, un árbol de accionamiento, un husillo, un
primer árbol accionado que está unido solidariamente en rotación
con el árbol de accionamiento y que puede unirse en forma soltable
con la rueda central del conjunto planetario a través de un primer
elemento de cambio, y un segundo árbol accionado que está unido
solidariamente en rotación con la brida del conjunto planetario,
estando previsto un segundo elemento de cambio que establece una
unión soltable entre el husillo y, discrecionalmente, el primero o
el segundo árbol accionado. En este caso, la marcha directa es
generada por la unión del primer árbol accionado con el husillo
mientras está abierto el primer elemento de cambio; la marcha que
presenta una multiplicación se materializa uniendo el husillo con
el segundo árbol accionado mientras está cerrado el primer elemento
de cambio.
Gracias a la concepción según la invención se
garantiza que en la marcha directa se desacople el conjunto
planetario, con lo que se reducen considerablemente las masas en
rotación y se acortan los tiempos de aceleración.
Según la invención, la rueda de dentado interno
del conjunto planetario está unida solidariamente en rotación con
la caja del engranaje, de modo que dicha rueda no es tampoco
accionada en la primera etapa de marcha (con multiplicación), con
lo que se reducen las masas en rotación y se acorta el tiempo de
aceleración hasta el número de revoluciones máximo. Además, la
posición exenta de holgura de la rueda de dentado interno hace
posibles una rodadura más precisa del dentado y, por tanto, una
mayor estabilidad de giro en la primera etapa de marcha (con
multiplicación).
Según la invención, puede estar previsto un
dispositivo de bloqueo que impida el giro de acompañamiento del
segundo árbol accionado en la marcha directa. Se mejora así el
rendimiento del engranaje, ya que la disposición de cojinete del
segundo árbol accionado puede establecer un par de arrastre. A este
fin, en el marco de una forma de realización ventajosa se introduce
un pasador de muelle en un taladro del portasatélites, con lo que
se bloquea dicho portasatélites. El accionamiento del pasador de
muelle se efectúa por accionamiento del primer elemento de cambio o
del segundo elemento de cambio.
En el marco de un perfeccionamiento ventajoso de
la invención se ha previsto que el husillo esté dispuesto
coaxialmente al primer árbol accionado. Asimismo, el segundo árbol
accionado está construido como un árbol hueco dispuesto
coaxialmente al primer árbol accionado, estando apoyado el primer
árbol accionado sin holgura en el segundo árbol accionado.
Los elementos de cambio pueden estar realizados
en forma de embragues de garras o de superficies de fricción o en
forma de sincronizadores y pueden ser accionados por vía eléctrica,
mecánica, electromecánica, hidráulica, neumática y/o con fuerza de
muelle.
Preferiblemente, el primer elemento de cambio
dispuesto por el lado de accionamiento está integrado en el
engranaje e incluye un sitio de sellado. El segundo elemento de
cambio está dispuesto por el lado del eje de salida fuera del
engranaje. Según un perfeccionamiento ventajoso, el husillo o un
inserto de husillo puede servir de soporte para el segundo elemento
de cambio.
De manera ventajosa, en el engranaje según la
invención puede estar integrado un distribuidor giratorio que sirva
de dispositivo de entrega de líquidos de refrigeración, aceites o
aire entre el eje de salida del engranaje y el husillo. Por tanto,
ya no es necesario un nivel de aceite y así no se presentan ya
pérdidas por mezclado adulterante que calentarían el engranaje. Al
igual que se describe en el documento DE 10 2004 003 685 A1, cuyo
contenido divulgativo en toda su extensión deberá ser también objeto
de esta descripción, el distribuidor giratorio puede estar apoyado
en el primer árbol accionado y comprender dos discos de sellado que
sirvan de sitio de sellado y de dispositivo para absorber
diferencias de números de revoluciones.
Además, se reivindica un engranaje de máquina
herramienta de dos etapas que está adaptado de tal manera que pueda
emplearse en una disposición de máquina herramienta como la descrita
anteriormente.
En lo que sigue se explica la invención con más
detalle, a título de ejemplo, ayudándose de las figuras adjuntas.
Muestran:
La figura 1, una vista esquemática de una forma
de realización del engranaje de máquina herramienta según la
invención, en el que está conectada la marcha directa;
La figura 2, una vista esquemática de un
engranaje de máquina herramienta según la figura 1, en el que está
conectada la etapa de marcha con multiplicación;
La figura 3, una vista en sección de un
engranaje de máquina herramienta según la figura 1, en la que se
representan rayadas las partes que giran en la primera etapa de
marcha (con multiplicación);
La figura 4, una vista en sección de un
engranaje de máquina herramienta según la figura 1, en la que se
representan rayadas las partes que giran en la marcha directa;
y
\newpage
Las figuras 5 y 6, sendas vistas esquemáticas de
un engranaje de máquina herramienta según la invención con primera
(abajo) y segunda (arriba) etapas de marcha conectadas,
diferenciándose las formas de realización por la diferente
ejecución de los elementos de cambio.
Haciendo referencia a la figura 1, el engranaje
16 de máquina herramienta según la invención comprende un conjunto
planetario 17, un árbol de accionamiento (árbol del motor) 1 y un
primer árbol accionado 2 que está unido solidariamente en rotación
con el árbol de accionamiento 1 y que puede unirse de manera
soltable con la rueda central 4 del conjunto planetario 17 a través
de un primer elemento de cambio 5. Asimismo, está previsto un
segundo árbol accionado 3 que está unido solidariamente en rotación
con la brida 19 del conjunto planetario 17, estando previsto un
segundo elemento de cambio 6 que establece una unión soltable entre
el husillo 7 o un inserto de husillo y, discrecionalmente, el
primero o el segundo árbol accionado 2 ó 3.
La marcha directa (segunda etapa de marcha) es
generada según la invención por la unión del primer árbol accionado
2 con el husillo 7 a través del segundo elemento de cambio 6
mientras está abierto el primer elemento de cambio 5; la marcha que
presenta una multiplicación (primera etapa de marcha) es
materializada por la unión del husillo 7 con el segundo árbol
accionado 3 a través del segundo elemento de cambio 6 mientras está
cerrado el primer elemento de cambio 5.
El conjunto planetario es conectado por la rueda
central 4 a través del elemento de cambio 5, teniendo lugar en este
caso una unión con el árbol accionado 2; la rueda de dentado interno
8 está permanentemente unida con la caja 18 de una manera solidaria
en rotación.
A través del árbol accionado interior 2 se
transmiten en la marcha directa altos números de revoluciones al
husillo 7. El árbol accionado 2 presenta un diámetro pequeño, ya que
en la marcha directa se requiere menos par de giro, lo que da como
resultado velocidades periféricas más bajas y pequeñas masas en
rotación. Por este motivo, en el árbol accionado 2 pueden emplearse
para los altos números de revoluciones, por el lado de
accionamiento y el lado accionado, unos retenes de árbol radiales 9,
10 con pequeño diámetro. A través del árbol accionado exterior 3 se
transmiten los altos pares de giro, con lo que el sitio de sellado
11 de mayor tamaño situado en el lado accionado es solicitado
solamente en multiplicación y a números de revoluciones
sensiblemente más bajos.
El árbol accionado 2 está apoyado sin holgura en
el árbol accionado 3 por medio de cojinetes oblicuos o de precisión
o de cojinetes de husillo 12, 13. El árbol accionado 3 está apoyado
también sin holgura en la caja 18 con cojinetes oblicuos o de
precisión 14, 15.
En el ejemplo mostrado en la figura 1 los
elementos de cambio 5 y 6 comprenden cada uno de ellos una bobina
20 y un muelle 21, de modo que pueden ser accionados preferiblemente
por el accionamiento de la bobina en contra de la fuerza del
muelle.
En la figura 1 se muestra el engranaje 16 de
máquina herramienta según la invención con la marcha directa
conectada; en este caso, el elemento de cambio 5 está abierto y el
elemento de cambio 6 está cerrado de tal manera que se establece
una unión entre el árbol accionado 2 y el husillo o el inserto de
husillo 7.
En la figura 2 se muestra el engranaje 16 de
máquina herramienta según la invención con la primera etapa de
marcha conectada, es decir, con multiplicación; en este caso, el
elemento de cambio 5 está cerrado y el elemento de cambio 6 está
abierto de tal manera que se establece una unión entre el árbol
accionado 3 y el husillo o el inserto de husillo 7.
En la figura 3, que representa una vista en
sección del engranaje 16 de máquina herramienta, se representan
rayadas las partes que giran mientras está conectada la primera
etapa de marcha; la figura 4 muestra, también en representación
rayada, las partes que giran durante la marcha directa.
En el ejemplo mostrado en la figura 5 el
elemento de cambio 5 comprende dos bobinas 22, 23 y es accionable
por un accionamiento correspondiente de las bobinas en la dirección
deseada; el elemento de cambio 6 comprende una bobina 20 y un
muelle 21, de modo que puede ser accionado por el accionamiento de
la bobina en contra de la fuerza del muelle.
En el ejemplo mostrado en la figura 6 el
elemento de cambio 5 comprende también dos bobinas 22, 23 y es
accionable por un accionamiento correspondiente de las bobinas en
la dirección deseada; el elemento de cambio 6 comprende una bobina
20 y un muelle 21 que están dispuestos en el mismo lado del elemento
de cambio, de modo que éste puede ser accionado por el
accionamiento de la bobina en contra de la fuerza del muelle.
Para lograr una adaptación normal con motores de
husillo es posible también una solución integrada. El árbol
accionado interior 2 puede presentarse entonces como parte del rotor
para acortar así la longitud de construcción de una manera
ventajosa.
- 1.
- Árbol de accionamiento, árbol del motor
- 2.
- Primer árbol accionado
- 3.
- Segundo árbol accionado
- 4.
- Rueda central
- 5.
- Primer elemento de cambio
- 6.
- Segundo elemento de cambio
- 7.
- Husillo, inserto de husillo
- 8.
- Rueda de dentado interno
- 9.
- Retén de árbol radial
- 10.
- Retén de árbol radial
- 11.
- Sitio de sellado
- 12.
- Cojinete de husillo
- 13.
- Cojinete de husillo
- 14.
- Cojinete
- 15.
- Cojinete
- 16.
- Engranaje de máquina herramienta
- 17.
- Conjunto planetario
- 18.
- Caja
- 19.
- Brida
- 20.
- Bobina
- 21.
- Muelle
- 22.
- Bobina
- 23.
- Bobina.
Claims (10)
1. Disposición de engranaje de máquina
herramienta de dos etapas, especialmente para un engranajes de
husillo, que comprende un árbol de accionamiento (1), un conjunto
planetario (17) y un husillo (7), y en el que el husillo (7) o un
inserto de husillo puede unirse con el eje de salida del engranaje
mediante un acoplamiento de complementariedad de forma o de fuerza,
caracterizada porque presenta un primer árbol accionado (2) y
un segundo árbol accionado (3), estando el primer árbol accionado
(2) unido solidariamente en rotación con el árbol de accionamiento
(1) y pudiendo unirse de manera soltable con la rueda central (4)
del conjunto planetario (17) a través de un primer elemento de
cambio (5), estando el segundo árbol accionado (3) unido
solidariamente en rotación con la brida (19) del conjunto
planetario (17) y pudiendo unirse la rueda de dentado hueco (8) del
conjunto planetario (17) de manera solidaria en rotación con la caja
(18) del engranaje, y estando previsto un segundo elemento de
cambio (6) que establece una unión soltable entre el husillo (7) o
un inserto de husillo y, discrecionalmente, el primero o el segundo
árbol accionado (2) o (3).
2. Disposición de engranaje de máquina
herramienta de dos etapas según la reivindicación 1,
caracterizada porque el husillo (7) está dispuesto
coaxialmente al primer árbol accionado (2) y porque el segundo árbol
accionado (3) está configurado como un árbol hueco dispuesto
coaxialmente al primer árbol accionado (2), estando el primer árbol
accionado (2) apoyado sin holgura en el segundo árbol accionado (3)
a través de cojinetes de husillo (12, 13).
3. Disposición de engranaje de máquina
herramienta de dos etapas según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque la marcha directa (segunda etapa de
marcha) es generada por la unión del primer árbol accionado (2) con
el husillo (7) o un inserto de husillo a través del segundo elemento
de cambio (6) mientras está abierto el primer elemento de cambio
(5), materializándose la marcha que presenta una multiplicación
(primera etapa de marcha) por medio de la unión del husillo (7) o
un inserto de husillo con el segundo árbol accionado (3) a través
del segundo elemento de cambio (6) mientras está cerrado el primer
elemento de cambio (5).
4. Disposición de engranaje de máquina
herramienta de dos etapas según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque está previsto un dispositivo
de bloqueo que impide el giro de acompañamiento del segundo árbol
accionado (3) en la marcha directa.
5. Disposición de engranaje de máquina
herramienta de dos etapas según la reivindicación 4,
caracterizada porque el dispositivo de bloqueo está
configurado en forma de un pasador de muelle que puede introducirse
en un taladro del portasatélites, con lo que se bloquea el
portasatélites, efectuándose el accionamiento del pasador de muelle
por medio del accionamiento del primer embrague (5) o del segundo
embrague (6).
6. Disposición de engranaje de máquina
herramienta de dos etapas según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque el primer elemento de cambio
(5) está integrado en el engranaje (16) y porque el segundo
elemento de cambio (6) está dispuesto en el lado accionado por fuera
del engranaje (16).
7. Disposición de engranaje de máquina
herramienta de dos etapas según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque el husillo o un inserto de
husillo (7) sirve de soporte para el segundo elemento de cambio
(6).
8. Disposición de engranaje de máquina
herramienta de dos etapas según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque presenta un distribuidor
giratorio que sirve de dispositivo de entrega de líquidos de
refrigeración, aceites o aire entre el eje de salida del engranaje y
el husillo (7).
9. Disposición de engranaje de maquina
herramienta de dos etapas según la reivindicación 8,
caracterizada porque el distribuidor giratorio está montado
en el primer árbol accionado (2) y comprende dos discos de sellado
que sirven de sitio de sellado y de dispositivo para absorber
diferencias de números de revoluciones.
10. Disposición de engranaje de máquina
herramienta de dos etapas según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque los elementos de cambio (5,
6) están realizados en forma de embragues de garras o de
superficies de fricción o en forma de sincronizadores y pueden ser
accionados por vía eléctrica, mecánica, electromecánica,
hidráulica, neumática y/o con fuerza de muelle.
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