ES2342652A1 - Caña retraible para maquinas herramientas y uso de dicha caña retraible en maquinas herramientas. - Google Patents
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Abstract
Caña retraible para máquinas herramientas y uso de dicha caña retraible en máquinas herramientas, constituida por un núcleo de caña (13), sobre el cual va dispuesto al menos un conjunto delantero formado por un casquillo giratorio (17) que está asociado, mediante unos rodamientos (16), respecto de una parte fija de la estructura de la máquina, siendo este conjunto delantero retirable, mediante extracción hacia el exterior o desplazamiento hacia el interior, dejando un hueco (19) en el que se puede alojar el eje giratorio trasero del cabezal.
Description
Caña retraible para máquinas herramientas y uso
de dicha caña retraible en máquinas herramientas.
La presente invención está relacionada con el
cambio de cabezales en máquinas herramientas, tales como fresadoras
y mandrinadoras, proponiendo para ello una caña retraible que
permite el montaje de diferentes cabezales, quedando el eje
giratorio trasero del cabezal en el interior de la máquina
herramienta.
Dentro del sector de la máquina herramienta
existen diferentes tipos de máquinas, tales como fresadoras y
mandrinadoras, las cuáles se componen de una mesa horizontal fijada
al suelo sobre la que se dispone una pieza a mecanizar, una columna
sobre la que desliza verticalmente un carro o consola en cuyo
interior se dispone un carnero y/o una caña que desliza
horizontalmente en una dirección perpendicular al eje longitudinal
de la mesa.
Estas máquinas presentan diferentes tipos de
morfologías en función de los movimientos de sus distintas partes
estructurales; así, la mesa en la que se dispone la pieza a
mecanizar puede estar fija sobre el suelo, mientras que la columna
dispone de un movimiento de traslación sobre el plano horizontal;
pudiendo ser la mesa la que presente el movimiento de traslación en
el plano horizontal y la columna estar fija; o puede darse el caso
de poseer tanto la columna como la mesa un movimiento de traslación
en dicho plano horizontal.
En función del tipo de mecanizado que se desee
realizar se dispone un tipo de herramienta u otra, por ejemplo, si
se desea mandrinar un agujero, en el extremo de la caña se dispone
una herramienta de mandrinado que queda enfrentada a la pieza, en
donde el mínimo diámetro de mecanizado viene condicionado por el
diámetro de la caña, y la máxima profundidad por la longitud y
recorrido axial de la caña, o por la suma de las longitudes de la
caña y del carnero en caso de existir este último. Por otro lado si
lo que se desea realizar es un fresado en ángulos diferentes en el
espacio, la caña se traslada hasta su posición mas retraída,
permitiendo el acople de un cabezal de fresado sobre el carnero o
sobre el carro si no existiese el carnero y en donde la caña se
conecta a un eje giratorio trasero del cabezal.
En este tipo de máquinas herramientas la caña
puede ir dispuesta en el interior del carnero o en el interior del
carro, en función del tipo de máquina, pero en ambos casos la caña
está realizada en una o varias piezas que se unen entre si de forma
sólida y no separable durante la fase de trabajo de la máquina,
formando una única unidad. Esta caña se dispone en el interior de un
conjunto formado por un casquillo giratorio que rota de manera
solidaria con la caña y que se asocia por medio de unos rodamientos
con un casquillo fijo que se dispone incorporado al carnero o al
carro de la máquina. También puede darse el caso de no existir el
casquillo fijo, alojándose los rodamientos directamente en el
carnero o el carro, en donde está directamente reproducida la forma
del casquillo fijo.
Esta solución presenta el inconveniente de que
el cabezal de fresado queda demasiado largo cuando se dispone sobre
el carnero o el carro, es decir la herramienta que se monta en el
cabezal queda alejada de la columna de la máquina y por tanto se
pierde área de trabajo. Concretamente el eje giratorio trasero del
cabezal, denominado eje "C" del cabezal, queda por fuera y no
puede entrar dentro del carnero, o del carro, porque hace tope
contra la caña y el conjunto formado por los casquillos giratorio y
fijo.
Por todo ello se hace necesario disponer de una
solución que permita la incorporación del eje "C" del cabezal
en el interior del carnero o del carro, con lo que la herramienta de
trabajo del cabezal queda más próxima a la columna de la máquina y
por lo tanto se mejora el área de trabajo, este hecho es
particularmente relevante para utilizar el máximo recorrido
transversal del cabezal o de la mesa, y tener el máximo área de
trabajo en piezas de grandes dimensiones.
De acuerdo con la presente invención se propone
una caña retraible para máquinas herramientas, tales como fresadoras
y mandrinadoras, la cual permite el montaje de diferentes cabezales
sobre el carnero de la máquina, quedando el eje "C" del
cabezal, es decir el eje giratorio trasero del mismo, interiorizado
en el carnero. La invención se describe para el caso de máquinas
herramientas con carnero y caña dispuestos en el interior de un
carro de traslación vertical, no obstante el concepto de la
invención no se ve alterado para el caso de máquinas que no disponen
de carnero, en las que la caña está montada directamente en el carro
de la máquina.
La caña retraible objeto de la invención está
constituida por un núcleo de caña sobre el cual van dispuestos un
conjunto trasero y al menos un conjunto delantero, en donde el
conjunto trasero está formado por un casquillo giratorio que está
asociado mediante unos rodamientos directamente con el carnero o a
través de un casquillo fijo que va acoplado al carnero, de manera
que el núcleo de caña rota de forma solidaria con el casquillo
giratorio, y en donde el conjunto delantero está formado por otro
casquillo giratorio que está asociado mediante otros rodamientos
respecto de una parte fija de la estructura de la máquina, siendo
este conjunto delantero retirable de forma automática, mediante
extracción hacia el exterior o desplazamiento hacia el interior,
dejando un hueco en el que se puede alojar el eje giratorio trasero
del cabezal.
En un ejemplo de realización preferente de la
invención, en donde el conjunto delantero es retirable mediante su
extracción hacia el exterior, la parte fija de la estructura de la
máquina, con la que se asocia mediante los rodamientos el casquillo
giratorio del conjunto delantero, es un casquillo fijo que forma
parte de dicho conjunto delantero. Los casquillos giratorios de
ambos conjuntos delantero y trasero se establecen en retención para
su giro sincronizado, a través de unos medios de unión adecuados,
mientras que el casquillo fijo del conjunto delantero dispone de
unos medios de anclaje para su acoplamiento automático con el
carnero.
Con todo ello así, llevando el núcleo de caña
hasta su posición más retraída en el interior del carnero y a través
de la retirada del conjunto delantero mediante su extracción hacia
el exterior, se deja un hueco en el que es susceptible de alojarse
el eje giratorio trasero del cabezal, con lo que se mejora el área
de trabajo utilizable.
Se ha previsto la posibilidad de que los
conjuntos delantero y trasero vayan separados una cierta distancia,
de manera que el conjunto delantero pueda retirarse mediante su
desplazamiento hacia el interior, así, con el desplazamiento del
núcleo de caña a su posición más retraída se deja igualmente un
hueco en donde se puede alojar el eje giratorio trasero del
cabezal.
Se ha previsto igualmente que los rodamientos
que se disponen entre los casquillos giratorios y los casquillos
fijos sean rodamientos de contacto angular de bolas, con lo que
consigue aumentar la velocidad de giro y se minimizan los
rozamientos. No obstante, sin alterarse el concepto de la invención,
también pudieran ser otros tipos de cojinetes, como por ejemplo,
cojinetes magnéticos, hidrostáticos, aerostáticos, u otros tipos de
cojinetes que presenten un bajo coeficiente de rozamiento.
Según otro ejemplo de realización de la
invención, el núcleo de caña está separada en una parte trasera
dispuesta de manera permanente en el interior del carnero y al menos
una parte delantera que es retirable mediante su extracción al
exterior junto con el conjunto delantero, de manera que se deja un
hueco para alojar el eje giratorio trasero del cabezal.
Se obtiene así una caña retraible para máquinas
herramientas que presenta unas características constructivas y
funcionales muy ventajosas para la función de aplicación a la que se
halla destinado, solventando el problema de disposición del eje
"C" del cabezal.
Las figuras 1A a 1D muestran unas vistas
esquemáticas de diferentes tipos de máquinas herramientas.
La figura 2 muestra el problema relacionado con
la técnica convencional de la disposición del eje "C" del
cabezal, quedando este por fuera del carnero y carro de la
máquina.
Las figuras 3A y 3B muestran la configuración de
una caña relacionada con la técnica convencional, en donde la caña y
el conjunto formado por los casquillos giratorio y fijo están
respectivamente realizados en una única unidad.
Las figuras 4A a 4C muestran un ejemplo de
realización preferente de la caña retraible objeto de la invención,
en donde los casquillos giratorio y fijo presentan respectivamente
una configuración modular, comprendiendo una parte trasera que se
mantiene en el interior y al menos otra parte delantera que es
retirable.
La figura 5 muestra una vista en donde se
observa como se resuelve con la caña retraible de la invención el
problema relacionado con la disposición del eje "C" del
cabezal.
La figura 6 muestra la posibilidad de disponer
diferentes tipos de cabezales sobre una misma máquina.
Las figuras 7A a 7C muestran otro ejemplo de
realización práctica de la invención, en donde la caña está separada
en una parte trasera y al menos una parte delantera que es extraíble
fuera del carnero.
La figura 8 muestra la posibilidad de disponer,
con la solución de la figura anterior, diferentes tipos de cabezales
o partes delanteras de caña sobre una misma máquina.
El objeto de la invención se refiere a una caña
retraible para maquinas herramientas, tales como fresadoras y
mandrinadoras, en la cual se divide el conjunto formado por los
casquillos giratorio y fijo, disponiéndose al menos un conjunto
delantero que es susceptible de retirarse, mediante extracción hacia
el exterior o desplazamiento hacia el interior, con lo que se define
un hueco en el carnero que permite el montaje de diferentes
cabezales.
En las figuras 1A a 1D se pueden observar
diferentes tipos de máquinas herramientas, representando la figura
1A una máquina que dispone de una mesa (1) horizontal fijada al
suelo (2) sobre la que se dispone una pieza (3) a mecanizar y una
columna (4) sobre la que desliza verticalmente un carro (5) o
consola, en cuyo interior se dispone una caña (6) que desliza
horizontalmente en una dirección perpendicular al eje longitudinal
de la mesa (1). La figura 1B muestra una máquina herramienta como la
de la figura 1A, en donde la caña (6) está retraída para el
acoplamiento de un cabezal (7). En estos casos la mesa (1) presenta
un movimiento de traslación sobre el plano horizontal.
En las figuras 1C y 1D se pueden observar unas
máquinas herramientas en donde en el interior del carro (5) se
dispone un carnero (8) o RAM, el cual a su vez interioriza la caña
(6), en este caso la mesa no necesita moverse sobre el plano
horizontal, ya que el carnero (8) permite el avance en el plano
horizontal, de la caña (6) (figura 1C), o en su caso del cabezal (7)
(figura 1D).
La figura 2 muestra el problema asociado con la
técnica convencional, observándose como el cabezal (7) de fresado
queda largo, en una distancia (X), cuando se dispone sobre el
carnero (8), de manera que se pierde área de trabajo sobre la pieza
(3), concretamente el eje (9) giratorio trasero del cabezal (7),
denominado eje "C", queda por fuera y no puede entrar dentro
del carnero (8) porque hace tope contra la caña (6) y el conjunto
formado por los casquillos que la envuelven.
La configuración de una caña (6) convencional se
representa en las figuras 3A y 3B, una con la caña (6) en su
posición retraída y la otra con la caña (6) en posición salida,
estando la caña (6) realizada en una o varias piezas que se unen
entre si de forma sólida y no separable durante la fase de trabajo
de la máquina, formando una única unidad. Por fase de trabajo se
entiende el tiempo durante el que la máquina se encuentra operativa
(tiempo de mecanizado, cambio de cabezales, herramientas etc.)
La caña (6) se dispone en el interior de un
conjunto formado por un casquillo giratorio (10), el cual se asocia
por medio de unos rodamientos (11) con un casquillo fijo (12) que se
dispone incorporado en el carnero (8) de la máquina herramienta.
También puede darse el caso de no existir el casquillo fijo (12),
alojándose los rodamientos (11) directamente en el carnero (8), en
donde está directamente reproducida la forma del casquillo fijo
(12).
De acuerdo con la presente invención se propone
una caña retraible para máquinas herramientas, la cual está
constituida por un núcleo de caña (13) sobre el cual van dispuestos
un conjunto trasero y al menos un conjunto delantero, en donde el
conjunto trasero está formado por un casquillo giratorio (14) que
está asociado mediante unos rodamientos (16) directamente con el
carnero (8) o a través de un casquillo fijo (15) que va acoplado al
carnero (8), de manera que el núcleo de caña (13) rota de forma
solidaria con el casquillo giratorio (14), y en donde el conjunto
delantero está formado por otro casquillo giratorio (17) que está
asociado mediante otros rodamientos (16) respecto de una parte fija
de la estructura de la máquina, siendo este conjunto delantero
retirable de forma automática, mediante extracción hacia el exterior
o desplazamiento hacia el interior, dejando un hueco (19) en el que
se puede alojar el eje (9) del cabezal (7).
En las figuras 4A a 4C se representa un ejemplo
de realización preferente de la invención, en el que cual el
conjunto delantero se retira mediante su extracción hacia el
exterior (ver figura 4C), en este caso la parte fija de la
estructura de la máquina, con la que se asocia mediante los
rodamientos (16) el casquillo giratorio (17), es un casquillo fijo
(18) que forma parte del conjunto delantero.
Los casquillos giratorios (14 y 17), se
establecen en retención para su giro sincronizado, a través de unos
medios de unión (20), mientras que los casquillos fijos (15 y 18)
son independientes entre si, sin establecerse ningún tipo de unión
entre ellos, no obstante pudiera darse el caso de que el casquillo
fijo (15) del conjunto trasero no existiese, estando su forma
directamente reproducida en el carnero (8). Por otro lado el
casquillo fijo (18) dispone de unos medios de anclaje (21) para su
acoplamiento con el carnero (8).
Así, con esta disposición de montaje, el núcleo
de caña (13) es accionado en giro por un engranaje (22) que va
acoplado por la parte posterior del casquillo giratorio (14) del
conjunto trasero, de modo que el núcleo de caña (13) gira de manera
solidaria con dicho casquillo giratorio (14), mientras que el
casquillo giratorio (17) rota por arrastre debido a la retención
establecida por los medios de unión (20) con el casquillo giratorio
(14). En la parte posterior del carnero (8) se dispone un
accionamiento (23), como por ejemplo un husillo a bolas, el cual
transmite el movimiento axial al núcleo de caña (13).
El giro sincronizado del núcleo de caña (13) con
el casquillo giratorio (14) del conjunto trasero puede realizarse,
entre otras formas, por medio de un enchavetado (24) entre ambos
elementos, de manera que el núcleo de caña (13) pueda rotar con el
casquillo giratorio (14) y deslizar axialmente con respecto a él, no
obstante la parte más externa del núcleo de caña (13) no presenta
ningún medio de asociación de giro directo con el casquillo
giratorio (17) del conjunto delantero, estando dicha parte más
externa del núcleo de caña (13) sometida a un apoyo radial pero no
axial.
Así, la parte más externa del núcleo de caña
(13) es cilíndrica, de modo que en su recorrido de salida fuera del
carnero (8) los diferentes residuos procedentes del mecanizado no se
pueden introducir en alojamientos definidos para asociar el giro, no
obstante el enchavetado (24) pudiera estar realizado a lo largo de
todo el núcleo de caña (13), en cuyo caso se deberían disponer
medios para evitar que los residuos se introduzcan en los
alojamientos, o medios para retirar los residuos, como pueden ser
rascadores.
Con todo ello así, llevando el núcleo de caña
(13) a su posición más retraída y retirando el conjunto delantero
mediante su extracción hacia el exterior, se deja un hueco (19) en
donde se puede alojar el eje (9) del cabezal (7). Como se puede
observar en la figura 5, dicho eje (9) del cabezal (7), queda
interiorizado en el carnero (8), de manera que el cabezal (7) queda
a una distancia (X') más próxima a la columna (4), con lo que, entre
otras cosas, se mejora el área de trabajo utilizable. En la figura 6
se observa la posibilidad de disponer en el hueco (19) diferentes
tipos de cabezales (7).
Se ha previsto la posibilidad de que los
conjuntos delantero y trasero vayan separados una cierta distancia,
de manera que el conjunto delantero pueda retirarse mediante su
desplazamiento hacia el interior, así, con el desplazamiento del
núcleo de caña (13) a su posición más retraída se deja un hueco
(19), en donde se puede alojar el eje (9) del cabezal (7). En este
caso al no existir unión entre los casquillos giratorios (14 y 17)
del conjunto trasero y delantero, el núcleo de caña (13) presenta
una asociación de giro en toda su superficie, rotando solidariamente
con el casquillo giratorio (17).
Se ha previsto igualmente que los rodamientos
(16) que se disponen entre los casquillos giratorios (14 y 17) y los
casquillos fijos (15 y 18), sean rodamientos de contacto angular de
bolas, con lo que consigue aumentar la velocidad de giro y se
minimizan los rozamientos. No obstante, sin alterarse el concepto de
la invención, también pudieran ser otros tipos de cojinetes, como
por ejemplo, cojinetes magnéticos, hidrostáticos, aerostáticos, u
otros tipos de cojinetes que presenten un bajo coeficiente de
rozamiento.
En las figuras 7A a 7C se muestra otro ejemplo
de realización de la invención, en donde el núcleo de caña (13) está
formado por una parte trasera (13.1) dispuesta de manera permanente
en el interior del carnero (8) y al menos una parte delantera (13.2)
que es retirable, de modo que la parte delantera (13.2) se puede
separar, durante la fase de trabajo, respecto de la parte trasera
(13.1), mediante su extracción al exterior junto con el conjunto
delantero, formado por el casquillo giratorio (17) que está asociado
mediante los rodamientos (16) respecto de el casquillo fijo (18), de
manera que se deja un hueco (19) para alojar el eje (9) del cabezal
(7). En este caso las partes (13.1 y 13.2) trasera y delantera del
núcleo de caña (13) se unen entre si, a través de medios de unión
(25), para su giro de manera sincronizada.
Con esta solución, tal y como se observa en la
figura 8, en el hueco (19) definido en el carnero (8) se pueden
disponer selectivamente diferentes cabezales (7), así como partes
delanteras (13.2) del núcleo de caña (13) de diferentes longitudes y
diámetros.
Así, el conjunto delantero es adaptable en su
interior en correspondencia con partes delanteras (13.2) del núcleo
de caña (13) de diferentes diámetros, mientras que por otro lado, se
ha previsto que el conjunto delantero se complemente con un módulo
(26) para adaptar partes delanteras (13.2) del núcleo de caña (13)
de una longitud sobredimensionada.
Claims (14)
1. Caña retraible para máquinas herramientas, de
aplicación en máquinas que comprenden una mesa (1) horizontal sobre
la que se dispone una pieza (3) a mecanizar, una columna (4) sobre
la que desliza verticalmente un carro (5) que comporta un carnero
(8) en el que se dispone una caña (6) a la que se acopla, por medio
de un eje (9), un cabezal (7), caracterizado porque está
constituida por un núcleo de caña (13), sobre el cual va dispuesto
al menos un conjunto delantero formado por un casquillo giratorio
(17) que está asociado, mediante unos rodamientos (16), respecto de
una parte fija de la estructura de la máquina, siendo este conjunto
delantero retirable, mediante extracción hacia el exterior o
desplazamiento hacia el interior, dejando un hueco (19) en el que se
puede alojar el eje (9) giratorio trasero del cabezal (7).
2. Caña retraible para maquinas herramientas, de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
la parte fija de la estructura de la máquina, con la que se asocia
mediante los rodamientos (16) el casquillo giratorio (17), es un
casquillo fijo (18) que forma parte del conjunto delantero y que
dispone de unos medios de anclaje (21) para acoplarse al carnero
(8).
3. Caña retraible para maquinas herramientas, de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
el núcleo de caña (13) está separada en una parte trasera (13.1)
dispuesta de manera permanente en el interior del carnero (8) y al
menos una parte delantera (13.2) que es retirable mediante su
extracción al exterior junto con el conjunto delantero.
4. Caña retraible para máquinas herramientas, de
acuerdo con la tercera reivindicación, caracterizado porque
el conjunto delantero es adaptable en su interior en correspondencia
con partes delanteras (13.2) del núcleo de caña (13) de diferentes
diámetros.
5. Caña retraible para máquinas herramientas, de
acuerdo con la tercera reivindicación, caracterizado porque
el conjunto delantero es susceptible de complementarse con un módulo
(26) para adaptar partes delanteras (13.2) del núcleo de caña (13)
de longitud sobredimensionada.
6. Caña retraible para máquinas herramientas, de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
los rodamientos (16) son cojinetes con bajo coeficiente de
rozamiento.
7. Caña retraible para máquinas herramientas, de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
los rodamientos (16) son rodamientos de contacto angular de
bolas.
8. Caña retraible para máquinas herramientas, de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
los rodamientos (16) son cojinetes magnéticos.
9. Caña retraible para máquinas herramientas, de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
los rodamientos (16) son cojinetes hidrodinámicos.
10. Caña retraible para máquinas herramientas,
de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado
porque los rodamientos (16) son cojinetes aerostáticos.
11. Uso de una caña retraible en máquinas
herramientas que comprenden un núcleo de caña (13) al que se acopla,
por medio de un eje (9), un cabezal (7), y sobre el cual va
dispuesto al menos un conjunto delantero formado por un casquillo
giratorio (17) que está asociado, mediante unos rodamientos (16),
respecto de una parte fija de la estructura de la máquina,
caracterizado porque mediante la retirada del conjunto
delantero se deja un hueco (19) en el que se puede alojar el eje (9)
giratorio trasero del cabezal (7).
12. Uso de una caña retraible en máquinas
herramientas, de acuerdo con la onceava reivindicación,
caracterizado porque el conjunto delantero se retira mediante
su extracción hacia el exterior.
13. Uso de una caña retraible en máquinas
herramientas, de acuerdo con la onceava reivindicación,
caracterizado porque el conjunto delantero se retira mediante
su desplazamiento hacia el interior.
14. Uso de una caña retraible en máquinas
herramientas, de acuerdo con la onceava reivindicación,
caracterizado porque el núcleo de caña (13) se separa en una
parte trasera (13.1) y al menos una parte delantera (13.2) que se
retira mediante su extracción al exterior junto con el conjunto
delantero, dejando un hueco (19) para alojar el eje (9) giratorio
trasero del cabezal (7).
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