ES2339828T3 - Dispositivo para maquinar piezas de trabajo, en particular partes aeronauticas fabricadas a partir de bloques solidos de materia prima. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (1) para maquinar piezas de trabajo (2), en particular partes aeronáuticas fabricadas a partir de bloques sólidos de materia prima, que presentan una pared de fondo (3) y por lo menos una pared de rigidización (4) transversal a la pared de fondo (3), que comprende: - un cabezal portaherramientas (6) provisto de al menos un componente de transmisión que puede ponerse en rotación alrededor de un respectivo eje longitudinal (X), que presenta una primera porción (7a) conectable con libertad de rotación al propulsor de una máquina, y una segunda porción (7b) en correspondencia de la extremidad opuesta del componente con respecto a la primera porción (7a); - al menos una herramienta (22) que puede girar alrededor de su propio eje longitudinal (Y) conjuntamente con el componente de transmisión (7) y en condiciones de perforar la pared transversal de rigidización (4), el eje longitudinal (Y) de la herramienta (22) extendiéndose transversalmente con respecto al eje longitudinal (X) del componente de transmisión (7), de modo que la pared transversal de refuerzo (4) pueda ser perforada adyacente a la pared de fondo (3); caracterizado por el hecho que el dispositivo además comprende medios (24) mediante los cuales detectar la pared de fondo (3) de la pieza de trabajo (2), asociados con el cabezal portaherramientas (6) y operativos durante el movimiento de aproximación del mismo cabezal portaherramientas (6) hacia la pieza de trabajo, cuya función es la ubicar la herramienta (22) a una distancia predeterminada con respecto a la pared de fondo (3), dichos medios de detección (24) comprendiendo al menos un elemento palpador (25), asociado y sobresaliente del cabezal portaherramientas (6) en correspondencia de la extremidad lejana con respecto a la primera porción (7a) del componente de transmisión (7), y que presenta al menos un borde de contacto (26) adecuado para apoyarse directamente sobre la pared de fondo (3) de la pieza de trabajo (2) de manera de mantener la herramienta a una distancia predeterminada con respecto a la misma pared (3).
Description
Dispositivo para maquinar piezas de trabajo, en
particular partes aeronáuticas fabricadas a partir de bloques
sólidos de materia prima.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para maquinar piezas de trabajo, en particular partes
aeronáuticas fabricadas a partir de bloques sólidos de materia
prima.
Esencialmente, la presente invención halla
aplicación en cualquier sector industrial donde es necesario cortar
o perforar orificios o aberturas similares a lo largo de las líneas
de unión de las paredes o superficies transversales presentadas por
una pieza de trabajo o artículo manufacturado similar que se debe
maquinar.
Más exactamente, la presente invención halla
aplicación especialmente en el sector de construcción aeronáutica,
donde existe la necesidad de efectuar orificios de drenaje y/o
comunicación de distintas formas y tamaños en las cavidades de las
piezas de trabajo, maquinados a través de órganos o nervaduras de
rigidización y ubicados cerca de una correspondiente pared de
fondo.
En el sector aeronáutico, y en otros sectores
industriales tales como transporte ferroviario, típicamente donde
hay estructuras huecas de notable complejidad, generalmente con una
o varias paredes de fondo y una pluralidad de órganos transversales
de rigidización, existe la propensión a la formación de humedad de
condensación dentro de los espacios huecos debido a variaciones de
humedad, de temperatura y de otros factores y, por ende, es
imperioso drenarla de la estructura.
De conformidad con lo anterior, las estructuras
del tipo en cuestión necesitan ser provistas de una pluralidad de
orificios de drenaje perforados a través de los órganos de
rigidización, adyacentes a las correspondientes paredes de
fondo.
Sin embargo, existen notables dificultades con
la ubicación de los orificios en las nervaduras o paredes de
rigidización donde tales órganos están unidos a una pared de fondo,
debido fundamentalmente al espacio restringido que proporcionan los
ángulos entre las superficies adyacentes.
Normalmente, los orificios y/o las aberturas que
permiten el drenaje y la comunicación entre los órganos de
rigidización son realizados manualmente por mecánicos en condiciones
de alcanzar, directamente y sin dificultad, las áreas cercanas a
las paredes de fondo.
Si bien los métodos que se emplean actualmente
para crear orificios de drenaje cerca de las paredes de fondo de
dichas estructuras son eficientes, la parte solicitante entiende que
tales procedimientos exhiben algunas desventajas y de hecho se
pueden mejorar de distintas maneras, principalmente por lo que se
refiere al lapso de tiempo necesario para modelar los orificios,
los respectivos costos y los niveles de precisión requeridos para
realizar el
trabajo.
trabajo.
En efecto, la práctica de los mecánicos de
detalles para perforar los orificios de drenaje en cuestión implica
un significativo dispendio en términos de tiempo y recursos, dado
que los orificios deben ser perforados uno a uno y con un elevado
nivel de precisión.
Además, a partir del documento DE 4.244.407, que
forma el fundamento del preámbulo de la reivindicación 1, se conoce
una herramienta automática de perforación con un cabezal
portahusillo que gira alrededor de un eje longitudinal y dos brocas
para taladrar enfrentadas que giran alrededor de un eje común que
está dispuesto perpendicular al eje de rotación del cabezal
portahusillo.
El objetivo de la presente invención es el de
eliminar los problemas asociados con la técnica conocida.
Un objetivo de la presente invención, en
particular, es el de proporcionar un dispositivo tal de maquinar
orificios de drenaje a través de órganos y/o nervaduras de
rigidización de piezas de trabajo o estructuras complejas, cerca de
las respectivas paredes de fondo, sin la necesidad de ninguna
operación manual por parte de un mecánico.
Otro objetivo de la presente invención es el de
proporcionar un dispositivo mediante el cual dichos orificios de
drenaje pueden ser maquinados según parámetros y dimensiones
especificadas.
Aún otro objetivo de la presente invención es el
de reducir los costos que se generan para maquinar orificios de
drenaje en piezas de trabajo del tipo descrito arriba.
Los objetivos señalados se logran
substancialmente mediante un dispositivo según la presente invención
para maquinar piezas de trabajo, en particular partes aeronáuticas
fabricadas a partir de bloques sólidos de materia prima, según está
caracterizado en una o varias de las reivindicaciones de 1 a 13 que
se hallan más adelante.
\newpage
Ahora se describirá la invención en detalles, a
título ejemplificador, con la ayuda de los dibujos anexos, en los
cuales:
- la figura 1 muestra una primera realización de
un dispositivo para maquinar piezas de trabajo de conformidad con
la presente invención, en una vista en elevación frontal,
parcialmente en corte transversal, y exhibido durante una etapa de
aproximación a la pieza de trabajo;
- la figura 2 muestra otra elevación frontal del
dispositivo de la figura 1, visto parcialmente en corte transversal
y exhibido durante una etapa de vinculación con la pieza de
trabajo;
- la figura 3 muestra otra elevación frontal del
dispositivo de la figura 1, visto parcialmente en corte transversal
y exhibido durante un movimiento de compensación que acompaña a la
etapa de vinculación con la pieza de trabajo;
- la figura 4 muestra una elevación frontal del
dispositivo de las figuras de 1 a 3, visto parcialmente en corte
transversal y exhibido durante una etapa de traslación lateral para
maquinar un orificio de drenaje;
- la figura 5 es una vista esquemática en
elevación lateral del dispositivo de las figuras de 1 a 4;
- la figura 6 muestra una segunda realización de
un dispositivo para maquinar piezas de trabajo según la presente
invención, visto en elevación frontal, parcialmente en corte
transversal, y exhibido durante una etapa de aproximación a la
pieza de trabajo;
- la figura 7 muestra otra elevación frontal del
dispositivo de la figura 5, visto parcialmente en corte transversal,
y exhibido durante una etapa de vinculación con la pieza de
trabajo;
- la figura 8 muestra otra elevación frontal del
dispositivo de las figuras 6 y 7, visto parcialmente en corte
transversal y exhibido durante un movimiento de compensación que
acompaña a la etapa de vinculación con la pieza de
trabajo;
trabajo;
- la figura 9 muestra una elevación frontal del
dispositivo de las figuras de 6 a 8, visto parcialmente en corte
transversal, y exhibido durante una etapa de traslación lateral para
maquinar un orificio de drenaje;
- la figura 10 es una vista esquemática en
elevación lateral del dispositivo de las figuras de 6 a 9;
- la figura 11 exhibe una realización
alternativa de una herramienta colocada en el dispositivo de las
figuras de 1 a 10.
Con referencia a los dibujos anexos, el número 1
denota un dispositivo para maquinar piezas de trabajo, en su
totalidad, y en particular un dispositivo para maquinar partes
aeronáuticas fabricadas a partir de bloques sólidos de materia
prima.
En efecto, el dispositivo (1) exhibido en los
dibujos anexos es adecuado para ser usado con piezas de trabajo (2)
y/o estructuras de naturaleza compleja, por ejemplo segmentos de
aviones o secciones de trenes, que presentan una o varias paredes
de fondo (3) y al menos una pared transversal de rigidización
(4).
En el caso del sector aeronáutico, más
exactamente, las piezas de trabajo (2) son maquinadas cortando
material directamente de los bloques sólidos de materia prima de
alta calidad, que presentan estructuras huecas provistas de una
pluralidad de nervaduras y/o paredes transversales de rigidización
(4). Generalmente sucede, como consecuencia del ensamblado de tales
estructuras huecas, que dentro de las mismas tiende a formarse
humedad de condensación, la cual debe ser drenada. A tal efecto, a
través de las nervaduras transversales de rigidización (4) se
perfora una serie de orificios (5) en posiciones adyacentes a la
respectiva pared de fondo (3), de modo que el agua de la humedad de
condensación pueda fluir hacia puntos de drenaje
predeterminados.
Para maquinar dichos orificios de drenaje (5),
el dispositivo (1) incorpora un cabezal portaherramientas (6) que
comprende al menos un componente de transmisión (7) compuesto por
una primera porción (7a), conectable con libertad de rotación por
medio de un acoplamiento (8) a la propulsión de una máquina
herramienta (no exhibida), preferentemente una unidad multieje
controlada numéricamente de tipo familiar, y una segunda porción
(7b) en correspondencia de la extremidad opuesta del cabezal con
respecto a la primera porción (7a). El componente de transmisión
(7) puede girar alrededor de un respectivo eje longitudinal (X) y
ser propulsado por la máquina herramienta, que induce movimiento en
la primera porción (7a) y, por consiguiente, también en la segunda
porción (7b).
Las figuras de 1 a 5 exhiben una primera
realización del dispositivo (1) según la presente invención, en el
cual la segunda porción (7b) del componente de transmisión (7)
también puede realizar un movimiento axial con respecto a la
primera porción (7a). Más exactamente, la primera y la segunda
porción (7a y 7b) del componente de transmisión (7) están
vinculadas con libertad de deslizamiento entre sí y pueden moverse
entre una primera posición, en la cual el cabezal portaherramientas
(6) está totalmente extendido en la dirección longitudinal, y una
segunda posición, en la cual el cabezal portaherramientas (6) está
totalmente contraído en esta misma dirección.
La primera porción (7a) del componente de
transmisión (7) presenta una horadación axial (9) en una extremidad
(7c), lejana con respecto al acoplamiento (8), que aloja con
libertad de deslizamiento un árbol (10) asociado con la segunda
porción (7b) y que se extiende paralelo al eje longitudinal (X). La
horadación (9) y el árbol (10) están configurados de modo que la
rotación de la primera porción (7a) sea transmitida a la segunda
porción (7b).
El cabezal portaherramientas (6) comprende una
primera porción (6a) y una segunda porción (6b) operativamente
conectadas con las respectivas porciones (7a y 7b) del componente de
transmisión (7) de modo de soportar el componente de transmisión
(7) con libertad de rotación. En particular, cada porción de soporte
(6a y 6b) sostiene la respectiva porción (7a y 7b) del componente
de transmisión (7) en correspondientes cojinetes (7d y 7e) que le
permiten al mismo componente de transmisión (7) girar dentro de las
porciones de soporte (6a y 6b).
La primera porción de soporte (6a) se puede
sujetar por medio de un apéndice de fijación (11) a una relativa
placa de soporte (no exhibida) de la máquina herramienta y acoplada
con libertad de rotación a la primera porción (7a) del componente
de transmisión (7), mientras que la segunda porción de soporte (6b)
está acoplada operativamente a la primera porción de soporte (6a)
de modo de permitirle sostener la segunda porción (7b) del
componente de transmisión (7) en rotación y deslizarse axialmente
con respecto a la misma primera porción de soporte (6a).
De manera ventajosa, la segunda porción de
soporte (6b) vincula la primera porción de soporte (6a) por medio
de varillas guía (6c) (de las cuales está indicada sólo una en las
figuras de 1 a 4) asociadas rígidamente con la segunda porción de
soporte (6b) y deslizables dentro de sedes (6d) presentadas por la
primera porción de soporte (6a), que se extienden paralelas al eje
longitudinal (X) del componente de transmisión (7). Las varillas
(6c) aseguran que las dos porciones de soporte (6a y 6b) permanezcan
alineadas coaxialmente y, por lo tanto, en perfecta asociación
deslizante entre sí. Además de lo anterior, la segunda porción de
soporte (6b) está alojada parcialmente dentro de la primera porción
de soporte (6a), creando así un tipo de acoplamiento telescópico
entre las dos. En particular, una superficie radial periférica (12)
que presenta una extremidad posterior (13) de la segunda porción de
soporte (6b), cercana al árbol (10), viene puesta en contacto con
una superficie interna (14) de la primera porción de soporte (6a),
preferentemente junto con medios de hermeticidad (15) intercalados,
tales como una junta tórica (O-ring).
Siempre con referencia a la primera realización
exhibida en las figuras de 1 a 4, el cabezal portaherramientas (6)
está provisto de medios elásticos retractores (16) intercalados, los
cuales operativamente están dispuestos entre la primera porción
(7a) y la segunda porción (7b) del componente de transmisión
(7).
En particular, los medios elásticos retractores
(16) comprenden al menos un resorte helicoidal (17) o,
preferentemente, una pluralidad de resortes helicoidales que rodean
y se extienden paralelos al eje longitudinal (X), intercalados
entre la primera porción de soporte (6a) y la segunda porción de
soporte (6b), y sirven para empujar la segunda porción (7b) del
componente de transmisión (7) hacia la primera posición, es decir la
posición en la cual el cabezal portaherramientas (6) está
totalmente extendido longitudinalmente.
Cada resorte (17) presenta una primera
extremidad (17a) apoyada en un alojamiento (18) presentado por la
primera porción de soporte (6a), y una segunda extremidad (17b)
opuesta a la primera extremidad (17a), apoyada en un alojamiento
(19) presentado por la segunda porción de soporte (6b).
Alternativamente, los medios elásticos
retractores (16) podrían ser incorporados como respectivos resortes
de gas que contienen aire, por ejemplo, introducidos directamente
entre la primera porción de soporte (6a) y la segunda porción de
soporte (6b) o alojados dentro de respectivos cilindros neumáticos
(no exhibidos) intercalados, análogamente a los resortes
helicoidales (17), entre las dos porciones de soporte (6a y 6b). La
resistencia que ofrecen los resortes de gas se determina variando la
presión del gas.
La segunda porción (7b) del componente de
transmisión (7) termina en un engranaje cónico (20) que se engrana
con otro engranaje cónico (21) asociado a una herramienta (22),
preferentemente una fresa (23). La herramienta (22) es adecuada
para maquinar una abertura en al menos una nervadura transversal de
rigidización (4), que funcionará como orificio de drenaje (5).
Con una transmisión cónica así creada por los
dos engranajes (20 y 21), asociados con el componente de transmisión
(7) y con la herramienta (22) respectivamente, cuando se pone en
rotación el componente de transmisión (7) la misma herramienta se
pondrá en rotación alrededor de un respectivo eje longitudinal
(Y).
De manera ventajosa, el eje longitudinal (Y) de
la herramienta (22) se extiende transversalmente con respecto el
eje longitudinal (X) del componente de transmisión (7). Por
consiguiente, la herramienta (22) está en condiciones de alcanzar
áreas de la nervadura transversal de rigidización (4) situadas cerca
de la pared de fondo (3) y, por lo tanto, los orificios de drenaje
(5) pueden ser realizados inmediatamente adyacentes a la pared de
fondo (3).
En una solución preferida, el eje longitudinal
(Y) de la herramienta (22) y el eje longitudinal (X) del componente
de transmisión (7) están dispuestos entre sí formando un ángulo
obtuso.
Más exactamente, y haciendo referencia en
particular a la figura 1, que muestra dos semirectas (x e y)
dibujadas a lo largo de los dos ejes longitudinales (X e Y), que se
extienden desde un punto de origen (O) que coincide con la
intersección de los dos ejes, una hacia el cabezal portaherramientas
(6) y la otra hacia la herramienta (22), el ángulo formado por esas
mismas rectas (x e y) y, por ende, por los ejes (X e Y) es mayor de
90 grados, con lo cual el eje de la herramienta (22) se extiende de
modo oblicuo con respecto tanto a la pared de fondo (3) como a la
nervadura transversal de rigidización (4) de la pieza de trabajo
(2).
El cabezal portaherramientas (6) viene puesto en
movimiento con respecto a la pieza de trabajo (2) a través de
medios impulsores (no exhibidos) conectados a una unidad electrónica
de control (tampoco exhibida). En particular, el cabezal
portaherramientas (6) puede moverse con referencia a un sistema de
coordenadas cartesianas y, por lo tanto, puede trasladarse en
acercamiento o alejamiento de la pared de fondo (3) de la pieza de
trabajo (2), o paralelo al plano ocupado por la pared de fondo, de
modo que la herramienta (22), y más exactamente la fresa (23),
pueda ser maniobrada en la posición requerida.
Ventajosamente, el dispositivo (1) comprende
medios (24) mediante los cuales detectar la posición de la pared de
fondo (3) de la pieza de trabajo (2), tales de entrar en
funcionamiento cuando el cabezal portaherramientas (6) se aproxima
a la posición de corte. En detalles, los medios de detección (24)
están asociados con el cabezal portaherramientas (6) de manera de
garantizar que la herramienta (22) pueda ser ubicada a una distancia
predeterminada con respecto a la pared de fondo (3) de la pieza de
trabajo (2), asegurando así la ubicación del orificio de drenaje
(5) en la respectiva nervadura de rigidización (4) en la posición
requerida.
En una solución preferida, los medios de
detección (24) comprenden al menos un elemento palpador (25)
asociado y sobresaliente de la extremidad del cabezal
portaherramientas (6) lejana con respecto a la primera porción (7a)
del componente de transmisión (7). De manera ventajosa, los medios
de detección (24) comprenderán dos de dichos elementos palpadores
(25), preferentemente idénticos, asociados con la segunda porción
de soporte (6b) en correspondencia de la extremidad más lejana con
respecto a la primera porción de soporte (6a) y dispuestos
paralelos entre sí, uno de cada lado de la herramienta (22).
Cada elemento palpador (25) presenta al menos un
borde de contacto (26) adecuado para apoyarse directamente sobre la
pared de fondo (3) de la pieza de trabajo (2) y mantener así la
herramienta (22) a una distancia predeterminada con respecto a la
misma pared (3). En otros términos, cada elemento palpador (25)
funciona como un separador entre la pared de fondo (3) de la pieza
de trabajo (2) y el cabezal portaherramientas (6), por lo tanto
también la herramienta (22).
Haciendo referencia a la primera realización del
dispositivo exhibido en las figuras de 1 a 5, cada elemento
palpador (25) esencialmente tiene un aspecto de placa, que presenta
un contorno substancialmente cuadrado, y está fijado al cabezal
portaherramientas (6) por medio de respectivos elementos sujetadores
de rosca (27). Los elementos sujetadores de rosca (27) también
sirven como medios mediante los cuales ajustar la posición de cada
elemento palpador (25) con respecto al cabezal portaherramientas (6)
y, por ende, como medios que permiten la selección de la distancia
con la cual la herramienta (22) y, por consiguiente, el orificio de
drenaje (5), está separada con respecto a la pared de fondo (3) de
la pieza de trabajo (2).
El tipo de conexión entre cada elemento palpador
(25) y el cabezal portaherramientas (6) es tal que cada elemento
palpador (25) puede ser intercambiado por otro elemento (25) de
diferente tamaño, con la finalidad de superar posibles
condicionamientos dimensionales sobre el ajuste de la altura a la
cual se debe maquinar el orificio de drenaje (5).
En el caso de la primera realización hasta aquí
descrita, cuando se pone la herramienta (22) con respecto a la
pieza de trabajo (2) de modo de poder maquinar uno o varios
orificios de drenaje (5) a una dada distancia de la pared de fondo
(3), se hace avanzar el cabezal portaherramientas (6) hacia la pared
de fondo (3) a lo largo de una dirección paralela al eje
longitudinal (X) (figura 1). En un determinado momento durante el
movimiento de la herramienta (22) hacia la pared de fondo (3), los
elementos palpadores (25) entrarán en contacto con la pared de
fondo (3) de la pieza de trabajo (2) (figura 2) con los bordes de
contacto (26) apoyados sobre la superficie de la misma pared
(3).
Una vez obtenido el contacto con la pared de
fondo (3) de la pieza de trabajo (2), el cabezal portaherramientas
(6) sigue avanzando en la misma dirección de aproximación por un
corto recorrido (figura 3). Por consiguiente, con la pared de fondo
(3) en oposición al movimiento de avance del cabezal
portaherramientas (6), en el mismo cabezal portaherramientas (6) se
induce un movimiento de contracción. Los resortes helicoidales (16)
sufren una compresión hasta un determinado grado, después de lo
cual se detiene el movimiento del cabezal portaherramientas (6). En
esta situación, la especial configuración del cabezal
portaherramientas (6) garantiza una identificación que depende de
la posición ocupada por la pared de fondo (3) de la pieza de trabajo
(2), la cual proporciona la referencia para maquinar cada orificio
de drenaje (5) sin dañar la superficie de la pared (3).
Después de lo cual, la herramienta (22) se pone
en rotación alrededor de su eje longitudinal (Y) y el cabezal
portaherramientas (6) se traslada a través de la pared de fondo (3)
de la pieza de trabajo (2) hacia la nervadura transversal de
rigidización (4) en la cual se debe efectuar el orificio (figura
4).
De manera ventajosa, con la posibilidad de
ajustar la posición de los elementos palpadores (25) es posible
alejar la herramienta (22) con respecto a un plano que coincide con
los bordes de contacto (26) y, por ende, con la pared de fondo (3)
de la pieza de trabajo (2) cuando esta última está vinculada por el
cabezal portaherramientas (6), de modo de crear un intersticio de 3
mm o de un valor muy parecido.
Para asegurar que los elementos palpadores (25)
se apoyen de manera estable sobre la superficie presentada por la
pared de fondo (3) de la pieza de trabajo (2), el cabezal
portaherramientas (6) está en condiciones de contraerse por una
distancia mayor que aquella del intersticio entre la herramienta
(22) y los bordes de contacto (26) de los elementos palpadores (25)
obtenible por medio de dicho ajuste. En una realización preferida,
el cabezal portaherramientas (6) podría estar en condiciones de
efectuar una contracción de una magnitud de al menos 10 mm.
Para garantizar una interacción adecuadamente
estable entre los elementos palpadores (25) y la pared de fondo (3)
de la pieza de trabajo (2), una vez que esos mismos elementos están
en contacto entre sí (figura 2), el cabezal portaherramientas (6)
sigue avanzando (figura 3) hasta obtener una contracción de
aproximadamente 5 mm. Esto garantiza que la pared de fondo (3) de
la pieza de trabajo (2) sea detectada de manera fiable y, por ende,
que la herramienta (22) quede ubicada correctamente con relación a
la pared.
Según una alternativa a la primera solución
exhibida en las figuras de 1 a 5 y descrita con anterioridad, el
dispositivo (1) puede ser realizado de conformidad con una segunda
solución exhibida en las figuras de 6 a 10.
En este caso, el componente de transmisión (7)
comprende un único árbol (7f) que presenta una primera porción (7a)
a conectar con libertad de rotación por medio de un acoplamiento (8)
al impulsor de dicha máquina herramienta, y una segunda porción
(7b) asociada rígidamente con la extremidad de la primera porción
(7a) lejana con respecto al acoplamiento.
El árbol (7f) viene puesto en rotación de modo
idéntico al descrito con anterioridad con referencia a la primera
realización.
Contrariamente a la primera realización ya
descrita, las dos porciones (7a y 7b) del componente de transmisión
(7) están configuradas como una unidad, sin libertad de movimiento
axial en relación recíproca. En aras de lo anterior, el cabezal
portaherramientas (6) presenta una dimensión longitudinal única e
invariable.
De conformidad con la estructura del componente
de transmisión (7), el cabezal portaherramientas (6) presenta una
única estructura de cabida (28) dentro de la cual está sostenido el
árbol (7f) con libertad de rotación, preferentemente por medio de
respectivos cojinetes (7g). La estructura de cabida (28) se puede
fijar por medio de un apéndice de fijación (11) a una respectiva
placa de montaje (no exhibida) de la máquina herramienta.
Análogamente a la primera realización ya
descrita, la segunda porción (7b) del componente de transmisión (7)
termina en un engranaje cónico (20) que engrana con otro engranaje
cónico (21) asociado a una herramienta (22), preferentemente una
fresa (23) adecuada para perforar al menos una nervadura transversal
de rigidización (4) y así modelar un respectivo orificio de drenaje
(5). Con una transmisión cónica creada de esta manera por los dos
engranajes (20 y 21), asociados con el componente de transmisión (7)
y con la herramienta (22) respectivamente, cuando se pone en
rotación el componente de transmisión (7) también se pone en
rotación la herramienta alrededor de un respectivo eje longitudinal
(Y) transversal al eje longitudinal (X) del árbol, como en el caso
de la primera realización ya
descrita.
descrita.
En el caso de la segunda realización exhibida en
las figuras de 6 a 10, los medios (24) mediante los cuales detectar
la pared de fondo (3) de la pieza de trabajo (2) incluyen al menos
un elemento palpador (25) abisagrado directamente al cabezal
portaherramientas (6) alrededor de un respectivo eje pivote,
denotado "Z". Preferentemente, tales medios de detección (24)
comprenden dos elementos palpadores (25) que sobresalen de la
extremidad del cabezal portaherramientas (6) opuesta a la
extremidad que presenta el acoplamiento (8), y están dispuestos
substancialmente paralelos entre sí de ambos lados de la herramienta
(22).
Cada elemento palpador (25) está abisagrado al
cabezal portaherramientas (6) en correspondencia de un punto que
coincide con un respectivo eje pivote (Z), y adecuado para
interactuar con un elemento de contraste (29), situado de un lado
del elemento palpador (25) lejano con respecto al cabezal
portaherramientas (6), sobre el cual el mismo elemento (25) se
apoya cuando el cabezal portaherramientas está en una posición
levantada. Cada elemento palpador (25), de este modo, puede girar
alrededor del respectivo eje pivote (Z) entre una primera posición,
apoyado sobre el respectivo elemento de contraste (29), y una
segunda posición alejada del mismo elemento de contraste (29) como
resultado de la vinculación del borde de contacto (26) con la pared
de fondo (3) de la pieza de trabajo
(2).
(2).
Observando las figuras de 6 a 9, cada elemento
palpador (25) presenta un contorno substancialmente con forma de L
dada vuelta, visto de perfil. Más exactamente, cada elemento
palpador (25) presenta una primera porción (25a) de la cual una
extremidad está abisagrada al cabezal portaherramientas (6), y la
otra extremidad está asociada con una segunda porción (25b) que se
extiende transversalmente y preferentemente perpendicular a la
primera porción (25a). La primera porción (25a) presenta un borde de
contraste (25c) ubicado para vincular el elemento de contraste (29)
cuando el elemento palpador (25) ocupa la primera posición, y un
borde de empuje (25d) orientado en la dirección opuesta al borde de
contraste (25c). El borde de contacto (26) del elemento palpador lo
presenta la extremidad de la segunda porción (25b) lejana con
respecto a la primera porción (25a).
Como se puede ver en las figuras de 6 a 10, los
medios de detección (24) comprenden por lo menos un sensor (30) por
cada elemento palpador (25), incorporado en el cabezal
portaherramientas (6). Cada sensor (30) está asociado
operativamente con el respectivo elemento palpador (25) y es
adecuado para responder, cuando se detecta la segunda posición del
elemento (25), enviando una señal a la unidad electrónica de control
del cabezal portaherramientas (6) tal de interrumpir el movimiento
del cabezal portaherramientas hacia la pieza de trabajo (2).
En una realización preferida, cada sensor (30)
comprenderá al menos un microinterruptor (31) conectado
eléctricamente a la unidad electrónica de control.
Con cada microinterruptor (31) instalado
directamente en la estructura de cabida (28) del cabezal
portaherramientas (6), los medios de detección también incluirán un
elemento de transmisión (32) por cada elemento palpador (25),
intercalado y operativo entre el mismo elemento (25) y el
correspondiente microinterruptor (31).
En detalles, cada elemento de transmisión (32)
comprende una primera extremidad (32a) ubicada para interactuar con
el borde de empuje (25d) presentado por la primera porción (25a) del
respectivo elemento palpador (25), y una segunda extremidad (32b)
ubicada para actuar el respectivo microinterruptor (31) cuando es
desplazado por el borde de empuje (25d).
De manera ventajosa, para facilitar la
calibración de los varios componentes que componen los medios de
detección (24) es posible ajustar la longitud de cada elemento de
transmisión (32).
Como se puede observar en las figuras de 6 a 10,
cada elemento de transmisión (32) se extiende a través de un
alojamiento (33) cuyo desarrollo es substancialmente paralelo al eje
longitudinal (X) del componente de transmisión (7). Además, dentro
de cada alojamiento (33) hay un respectivo resorte helicoidal (34)
intercalado y operativo entre la primera extremidad (32a) del
respectivo elemento (32) y un espaldón de contacto (35) ubicado en
correspondencia de la segunda extremidad (32b) del elemento (32).
Cuando el respectivo elemento palpador (25) viene desplazado de la
primera posición hacia la segunda posición, levantando el respectivo
elemento de transmisión (32) y actuando el respectivo
microinterruptor (31), el resorte helicoidal (33) viene comprimido.
Cuando el cabezal portaherramientas (6) viene alejado con respecto a
la pared de fondo (3) de la pieza de trabajo (2) y el elemento
palpador (5) pivota de la segunda a la primera posición debido a la
fuerza de gravedad, cada resorte helicoidal (33) ayuda al respectivo
elemento de transmisión (32) a que vuelva a su posición
anterior.
Como se puede discernir de las figuras de 6 a 9,
cuando el cabezal portaherramientas (6) se dirige hacia la pared de
fondo (3) de la pieza de trabajo (2), cada elemento palpador (25)
ocupa una primera posición, es decir con el borde de contraste
(25c) de la correspondiente primera porción (25a) apoyado sobre el
respectivo elemento de contraste (29) (figura 6). A medida que el
cabezal portaherramientas (6) y la asociada herramienta (22) vienen
desplazados hacia la pared de fondo (3) de la pieza de trabajo (2),
cada elemento palpador (25) entra en contacto con la misma pared de
fondo (3) (figura 7), que por consiguiente se opone al movimiento
de avance del elemento (25). En esta situación, tanto el cabezal
portaherramientas (6) como la herramienta (22) siguen avanzando,
mientras que cada elemento palpador (25) es obligado por la pared de
fondo (3) a oscilar hacia arriba alrededor del respectivo eje
pivote (Z). El movimiento angular resultante de los elementos
palpadores (25) individuales provocará un desplazamiento de la
primera posición a la segunda posición (figura 8), en la cual el
borde de empuje (25d) de la primera porción (25a) vincula el
respectivo elemento de transmisión (32) y lo levanta hacia el
asociado microinterruptor (31). Cada elemento de transmisión (32)
comprime el respectivo resorte helicoidal (33), siguiendo en su
movimiento hacia arriba hasta que la segunda extremidad (32b) actúa
el microinterruptor (31), que como consecuencia de ello interrumpe
el movimiento del cabezal portaherramientas (6) hacia la pared de
fondo (3) de la pieza de trabajo (2).
Una vez detenido el movimiento descendente del
cabezal portaherramientas (6), la herramienta (22) viene puesta en
rotación alrededor de su eje longitudinal (Y) y el cabezal
portaherramientas (6) viene trasladado hacia la nervadura
transversal de rigidización (4) en la cual se debe maquinar el
orificio (figura 9).
Ventajosamente, para simplificar las operaciones
relacionadas con el reemplazo de las herramientas (22) y otros
componentes de los dispositivos (1) descritos arriba, tanto en la
primera como en la segunda realización exhibida, los elementos
palpadores (25) están asociados con la herramienta (22) de modo de
formar un único conjunto herramienta conectable al cabezal
portaherramientas (6) por medio de adecuados medios de acoplamiento
(no exhibidos, puesto que son de ejecución tradicional).
Como se puede discernir de las figuras de 1 a
10, la fresa (23) de la herramienta (22) preferentemente se
presenta como un cuerpo con dos segmentos troncocónicos (23a) cuya
sección se ensancha hacia una parte central (23b) del cuerpo (bases
mayores) y se ahusa hacia las dos extremidades opuestas (23c) (bases
menores).
La fresa (23) también podría presentar un cuerpo
de geometría substancialmente esférica como en el ejemplo de la
figura 11, en condiciones de cortar un orificio cilíndrico paralelo
a la pared de fondo (3) de la pieza de trabajo (2) no obstante la
orientación inclinada que presenta el eje de rotación (Y) de la
herramienta.
Alternativamente, la fresa (23) también podría
presentar un cuerpo de geometría substancialmente tipo barril o
cualquier otro tipo de forma en condiciones de asegurar el maquinado
de orificios cilíndricos paralelos a la pared de fondo (3) de la
pieza de trabajo (2), incluso con la herramienta (22) puesta en
rotación alrededor de un eje (Y) inclinado con respecto a la misma
pared de fondo.
Como era de esperar, el dispositivo (1) según la
presente invención resuelve los inconvenientes descritos al
principio con referencia a la técnica conocida.
Primero y ante todo, el dispositivo realizado de
conformidad con la presente invención permite ubicar correctamente
la herramienta con respecto a la pared de fondo de la pieza de
trabajo sin la necesidad de complejos sistemas para detectar la
posición de la misma pieza de trabajo. En efecto, las soluciones
descritas comprenden sistemas, mecánicos o electromecánicos, de
emplazamiento de la herramienta que son sencillos de realizar y
utilizar.
Gracias a la simplicidad de esos mismos
sistemas, el dispositivo brinda un elevado nivel de adaptación a
cualquier cambio de posición de la pared de fondo presentada por la
pieza de trabajo durante las varias etapas de maquinado. En
particular, puesto que la posición de la pared de fondo presentada
por la pieza de trabajo viene detectada por medios que están
siempre en condiciones de detectar con exactitud su posición, a
través del contacto directo de los elementos palpadores, la pieza
de trabajo puede ser quitada con facilidad de la estación de
maquinado para someterla a otros tipos de operaciones, sin
perjudicar el siguiente emplazamiento de otros orificios de
drenaje, puesto que estos últimos serán maquinados con la misma
precisión.
Con un dispositivo como el descrito con
anterioridad, además, las operaciones de maquinar orificios de
drenaje pueden ser automatizadas, puesto que la configuración
estructural del dispositivo le permite a la fresa alcanzar áreas de
los órganos transversales de rigidización situadas muy cerca de la
pared de fondo.
Por lo tanto, es posible aumentar de modo
significativo la velocidad del método de maquinado, garantizando al
mismo tiempo una perfecta configuración cilíndrica de los orificios
de drenaje.
Claims (13)
1. Dispositivo (1) para maquinar piezas de
trabajo (2), en particular partes aeronáuticas fabricadas a partir
de bloques sólidos de materia prima, que presentan una pared de
fondo (3) y por lo menos una pared de rigidización (4) transversal
a la pared de fondo (3), que comprende:
- un cabezal portaherramientas (6) provisto de
al menos un componente de transmisión que puede ponerse en rotación
alrededor de un respectivo eje longitudinal (X), que presenta una
primera porción (7a) conectable con libertad de rotación al
propulsor de una máquina, y una segunda porción (7b) en
correspondencia de la extremidad opuesta del componente con
respecto a la primera porción (7a);
- al menos una herramienta (22) que puede girar
alrededor de su propio eje longitudinal (Y) conjuntamente con el
componente de transmisión (7) y en condiciones de perforar la pared
transversal de rigidización (4),
el eje longitudinal (Y) de la herramienta (22)
extendiéndose transversalmente con respecto al eje longitudinal (X)
del componente de transmisión (7), de modo que la pared transversal
de refuerzo (4) pueda ser perforada adyacente a la pared de fondo
(3);
caracterizado por el hecho que el
dispositivo además comprende medios (24) mediante los cuales
detectar la pared de fondo (3) de la pieza de trabajo (2),
asociados con el cabezal portaherramientas (6) y operativos durante
el movimiento de aproximación del mismo cabezal portaherramientas
(6) hacia la pieza de trabajo, cuya función es la ubicar la
herramienta (22) a una distancia predeterminada con respecto a la
pared de fondo (3), dichos medios de detección (24) comprendiendo
al menos un elemento palpador (25), asociado y sobresaliente del
cabezal portaherramientas (6) en correspondencia de la extremidad
lejana con respecto a la primera porción (7a) del componente de
transmisión (7), y que presenta al menos un borde de contacto (26)
adecuado para apoyarse directamente sobre la pared de fondo (3) de
la pieza de trabajo (2) de manera de mantener la herramienta a una
distancia predeterminada con respecto a la misma pared (3).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, donde
el ángulo formado entre una semirecta (x) que coincide con el eje
del cabezal portaherramientas (6) y está orientada hacia el mismo
cabezal portaherramientas, y una semirecta (y) que coincide con el
eje (Y) de la por lo menos una herramienta (22) y está orientada
hacia la herramienta, es un ángulo obtuso.
3. Dispositivo según la reivindicación 1, donde
el elemento palpador (25) es ajustable en una dirección paralela
con el eje longitudinal del cabezal portaherramientas (6) de manera
de poder aumentar o disminuir la distancia de la herramienta (22)
con respecto a la pared de fondo (3) de la pieza de trabajo (2).
4. Dispositivo según la reivindicación 1 o 3,
donde el elemento palpador (25) es intercambiable con otro elemento
palpador (25) de diferente tamaño de modo de permitir un incremento
o reducción de la distancia de la herramienta (22) con respecto a
la pared de fondo (3) de la pieza de trabajo (2).
5. Dispositivo según las reivindicaciones 3 y 4,
donde el elemento palpador (25) viene fijado al cabezal
portaherramientas (6), y es posible contraer el cabezal
portaherramientas (6) en una dirección paralela con el eje
longitudinal (X) del componente de transmisión (7) por una distancia
predeterminada suficiente para asegurar que el elemento palpador
(25) se sitúe de manera estable sobre la pared de fondo (3) de la
pieza de trabajo (2).
6. Dispositivo según la reivindicación 5, donde
la primera porción y la segunda porción (7a y 7b) del componente de
transmisión (7) están vinculados entre sí con libertad de
deslizamiento y por ende están en condiciones de realizar un
movimiento relativo entre la primera posición, en la cual el cabezal
portaherramientas (6) está totalmente extendido longitudinalmente,
y una segunda posición, en la cual el cabezal portaherramientas (6)
está totalmente contraído longitudinalmente.
7. Dispositivo según la reivindicación 6, donde
el cabezal portaherramientas (6) está provisto de medios elásticos
retractores (16), que preferentemente comprenden al menos un resorte
(17), intercalados y operativos entre la primera porción y la
segunda porción (7a y 7b) del componente de transmisión (7) de modo
de empujar la segunda porción (7b) hacia la primera posición
totalmente extendida.
8. Dispositivo según la reivindicación 1, donde
el elemento palpador (25) está abisagrado alrededor de un
respectivo eje pivote (Z) al cabezal portaherramientas (6) e
instalado junto con un elemento de contraste (29), situado de un
lado del elemento palpador (25) lejano con respecto al cabezal
portaherramientas (6) y que sirve a mantener el mismo elemento
palpador (25) en una posición predeterminada.
9. Dispositivo según la reivindicación 8, donde
el elemento palpador (25) puede girar alrededor del respectivo eje
pivote (Z) entre una primera posición, en la cual el elemento
palpador (25) está apoyado sobre el elemento de contraste (29), y
una segunda posición, en la cual el elemento palpador (25) está
alejado del elemento de contraste (29) cuando el borde de contacto
(26) vincula la pared de fondo (3) de la pieza de trabajo (2).
10. Dispositivo según la reivindicación 9, donde
el elemento palpador (25) presenta un perfil substancialmente con
forma de L dada vuelta, que comprende:
- una primera porción (25a) de la cual una
extremidad está abisagrada al cabezal portaherramientas (6), que
presenta un borde de contraste (25c) ubicado para interactuar con el
elemento de contraste (29) cuando el elemento palpador (25) ocupa
la primera posición, y un borde de empuje (25d) dispuesto orientado
en la dirección opuesta a la del borde de contraste (25c);
- una segunda porción (25b) que se extiende
transversalmente y preferentemente perpendicular a la extremidad de
la primera porción (25a) opuesta a la extremidad abisagrada, cuya
extremidad remota con respecto a la primera porción (25a) presenta
el borde de contacto (26) adecuado para vincular la pared de fondo
de la pieza de trabajo.
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
donde los medios de detección (24) comprenden al menos un sensor
(30) incorporado en el cabezal portaherramientas (6) y asociado
operativamente con el elemento palpador (25) de modo de detectar la
segunda posición del mismo elemento palpador (25), después de lo
cual enviar una señal a una unidad electrónica de control que
gobierna el funcionamiento del cabezal portaherramientas (6), de
modo de activar una interrupción del movimiento del cabezal
portaherramientas (6) hacia la pieza de trabajo (2).
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
donde el sensor (30) comprende al menos un microinterruptor (31)
conectado eléctricamente a la unidad electrónica de control.
13. Dispositivo según la reivindicación 12,
donde los medios de detección (24) comprenden al menos un elemento
de transmisión (32), intercalado y operativo entre el elemento
palpador (25) y el microinterruptor (31), cuya primera extremidad
(32a) está ubicada de modo de interactuar con el borde de empuje
(25d) presentado por la primera porción (25a) del elemento palpador
(25), y una segunda extremidad (32b) está ubicada para vincular el
microinterruptor (31) cuando viene desplazada por el borde de empuje
(25d).
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