ES2354793B1 - Soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor. - Google Patents

Soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor. Download PDF

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    • B25B11/005—Vacuum work holders

Abstract

Soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor, del tipo de los utilizados especialmente en la industria aeronáutica, que comprende un respaldo adaptable a la forma del elemento a mecanizar, formado por una capa base semiflexible no porosa e impermeable al aire sobre la que se haya dispuesta una capa porosa y permeable al aire, sobre la cual a su vez se coloca el elemento a mecanizar, siendo soportado todo el conjunto por una pluralidad de actuadores de altura variable y terminados superiormente en una copa de vacío del tipo de rótula autorregulable, disponiendo el conjunto de dos circuitos de vacío separados con diferentes características.#La invención que se presenta aporta las principales ventajas de permitir la fijación segura y sin vibraciones durante el mecanizado indistintamente de planchas planas o curvas, tanto de materiales férricos como no férricos, tal y como el aluminio o plásticos.

Description

dispositivos conocidos anteriormente citados, ya que
Soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor.
La presente memoria descriptiva se refiere, como su título indica, a un soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor, entendiendo como reducido espesor algunos milímetros, preferentemente entre 2 y 5mm, del tipo de los utilizados del tipo de los utilizados especialmente en la industria aeronáutica, que comprende un respaldo adaptable a la forma del elemento a mecanizar, formado por una capa base semiflexible no porosa e impermeable al aire sobre la que se haya dispuesta una capa porosa y permeable al aire, sobre la cual a su vez se coloca el elemento a mecanizar, siendo soportado todo el conjunto por una pluralidad de actuadores de altura variable y terminados superiormente en una copa de vacío del tipo de rótula autorregulable, disponiendo el conjunto de dos circuitos de vacío separados con diferentes características.
En la actualidad son ampliamente conocidos múltiples y variados tipos de soportes para elementos a mecanizar. En el caso de elementos con suficiente grueso se suelen utilizar mordazas, vidas u otras fijaciones similares, pero en el caso de elementos de reducido espesor, como es el caso de planchas o chapas metálicas no es posible, por lo que, en el caso de materiales férricos se realiza la fijación por métodos electro magnéticos, o bien en el caso de materiales no férricos, como por ejemplo el aluminio, fibra de carbono, etc, se suelen utilizar mesas de actuadores dotados de copas de vacío. Un ejemplo de esta última técnica podemos encontrarlo por ejemplo descrito en la Patente ES 2258893 “Sistema de sujeción para mecanizado de paneles de reducido grosor”, pero presenta el inconveniente de que se originan muchas vibraciones en la plancha durante el mecanizado, debido a su naturaleza laminar, que limitan enormemente la precisión en la operación, haciéndolo únicamente útil para trabajos de corte y mecanizado de baja precisión.
También son conocidos otros sistemas, como el descrito en la Patente, ES 2277698 “Sistema para el mecanizado de paneles laminares”, que utiliza un conjunto de herramienta de mecanizado y sufridera en posición opuesta que se desplaza a lo largo y ancho del panel laminar, pero adolece del mismo problema de vibraciones, lo cual no es apropiado para trabajos de precisión.
En algunas industrias, sin embargo, es preciso realizar mecanizados de precisión en planchas metálicas. Un ejemplo de ello es la industria aeronáutica, en la que las planchas curvadas que conforman el fuselaje son rebajadas en su espesor, en algunas zonas localizadas, para reducir el peso de dicho elemento, ya que la ligereza es fundamental en dichos elementos. En la actualidad este rebaje se realiza de forma química, apantanando las zonas a proteger y sumergiendo las planchas en cubas de ácido que atacan lentamente el espesor del material en las zonas expuestas hasta el grado necesario. Este procedimiento presenta el inconveniente de su lentitud, varias horas, del volumen de las cubas necesarias para aplicarlo, y de la enorme toxicidad y peligrosidad implicada, además del problema subsecuente del problema de reciclado de los restos y posibles contaminaciones.
Se han realizado intentos de realizar estos rebajes mediante fresado, pero la precisión necesaria en la las vibraciones de las chapas y planchas no permiten su fresado en profundidad.
Para solventar la problemática existente en la actualidad en acerca de la fijación de planchas para su mecanizado, eliminando las vibraciones y permitiendo así el rebaje por fresado con la suficiente precisión, se ha ideado el soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor objeto de la presente invención, el cual comprende un respaldo adaptable a la forma del elemento a mecanizar, formado por una capa base no porosa e impermeable al aire sobre la que se haya dispuesta una capa porosa y permeable al aire, sobre la cual a su vez se coloca el elemento a mecanizar. La capa base debe tener la suficiente flexibilidad para poderse adaptar a la posible curvatura de dicho elemento a mecanizar. La capa porosa estará formada preferentemente por una pluralidad de fibras, con la necesaria resistencia, a modo de cepillo, distribuidas con una gran densidad y fijas por un extremo a la capa base.
En la capa base se encuentran dispuestas una pluralidad de aberturas asociadas a unos conductos a través de los que se realiza el vacío que fija el elemento a mecanizar sobre la capa porosa y permeable al aire, para la realización del vacío. El respaldo adaptable reposa a su vez sobre una pluralidad de actuadores de altura variable y terminados superiormente en una copa de vacío del tipo de rótula autorregulable.
Está previsto que existan dos circuitos de vacío separados con diferentes características, uno para realizar el vacío en el interior del respaldo adaptable, y otro para realizar el vacío en las copas de vacío.
Este soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor que se presenta aporta múltiples ventajas sobre los sistemas disponibles en la actualidad siendo la más importante que permite la fijación segura y sin vibraciones durante el mecanizado tanto de planchas de materiales férricos, como hierro
o acero, como de materiales no férricos, tal y como el aluminio o plásticos.
Otra importante ventaja es que permite el mecanizado tanto de planchas planas como de planchas curvadas.
Es importante destacar la especial aplicación en la industria aeronáutica al posibilitar el fresado de reducción de espesor en algunas zonas, tal y como se utilizada habitualmente para aligerar el peso de las planchas que conforman el fuselaje de las aeronaves, eliminando los problemas existentes relativos al ataque con ácido de las planchas y permitiendo un proceso más rápido, limpio y económico, a la par que se elimina la contaminación producida por los residuos.
Otra ventaja de la presente invención es su gran versatilidad, ya que por sus características puede fácil y económicamente adaptarse a cualquier tamaño de plancha a mecanizar.
Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en el plano anexo se ha representado una realización práctica preferencial de un soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor. En dicho plano la figura -1-muestra una vista de perfil, con un detalle de la terminación lateral.
La figura -2-muestra una vista detallada de perfil de una parte del soporte. La figura -3-muestra una vista detallada del respaldo adaptable.
3 ES 2354793A1 4
El soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor objeto de la presente invención, comprende básicamente, como puede apreciarse en el plano anexo, un respaldo adaptable
(1) a la forma del elemento a mecanizar, formado por una capa base (2) no porosa e impermeable al aire sobre la que se haya dispuesta una capa porosa (3) y permeable al aire, sobre la cual a su vez se coloca el elemento a mecanizar (4). La capa base (2) debe tener la suficiente flexibilidad para poderse adaptar a la posible curvatura de dicho elemento a mecanizar (4).
En la capa base (2) se encuentran dispuestas una pluralidad de aberturas (5) asociadas a unos conductos (6) para la realización del vacío. El respaldo adaptable (1) reposa a su vez sobre una pluralidad de actuadores (7) de altura variable y terminados superiormente en una copa de vacío (8) con rótula autorregulable.
La capa porosa (3) está constituida preferentemente por una pluralidad de elementos semirígidos (10) de reducida sección, o fibras, insertos por su extremo inferior en la capa base (3) a modo de cepillo, y distribuidos con una gran densidad. A lo largo de toda la periferia de la capa base (2) se encuentra dispuesta una junta elástica (9) no porosa e impermeable al aire, a modo de cierre periférico, realizada preferentemente en goma o bien mediante una pasta sellante.
El vacío generado en la capa porosa (3) del respaldo adaptable (1) mediante los conductos (6) es independientes y diferente del vacío utilizado en las copas de vacío (8) de los actuadores (7), ya que los conductos (6) para la realización del vacío están asociados a una bomba de vacío de alto caudal con depresión reducida (11), mientras que las copas de vacío (8) de los actuadores (7) están asociadas a una bomba de vacío de bajo caudal con alta depresión (12).
Este soporte para el mecanizado utiliza un procedimiento característico de operación, que comprende una primera fase de fijación del respaldo adaptable
(1)
al elemento a mecanizar (4) seguida de una segunda fase de fijación del conjunto del respaldo adaptable
(1)
y el elemento a mecanizar (4) sobre los actuadores (7), prosiguiendo con una tercera fase de mecanización del elemento a mecanizar (4) y finalizando con una cuarta fase de liberación del respaldo adaptable
(1)
y del elemento a mecanizar (4). La primera fase de fijación del respaldo adaptable
(1)
al elemento a mecanizar (4) se realiza mediante la realización del vacío mediante la activación de la bomba de vacío de alto caudal con depresión reducida (11) a través de los conductos (6), quedando el elemento a mecanizar (4) firmemente soportado sobre la capa porosa (3).
La segunda fase de fijación del conjunto del respaldo adaptable (1) y el elemento a mecanizar (4), sujetos entre ellos previamente mediante vacío, sobre los actuadores (7) se realiza mediante la activación de la bomba de vacío de bajo caudal con alta depresión
(12)
asociada a las copas de vacío (8) de los actuado
res (7). La cuarta fase de liberación del respaldo adaptable
(1)
y del elemento a mecanizar (4) se realiza mediante la desactivación de la bomba de vacío de bajo caudal con alta depresión (12) y la bomba de vacío de alto caudal con depresión reducida (11).
El uso previsto de este soporte es el mecanizado de planchas de materiales, tanto férricos como no férricos, de reducido espesor, tanto planas como curvas, especialmente para permitir el fresado de reducción de espesor en algunas zonas, tal y como se utilizada en la industria aeronáutica para aligerar el peso de las planchas que conforman el fuselaje.
5 ES 2354793A1 6

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor caracterizado porque comprende un respaldo adaptable (1) a la forma del elemento a mecanizar, formado por una capa base (2) semiflexible, no porosa e impermeable al aire sobre la que se haya dispuesta una capa porosa (3) y permeable al aire, sobre la cual a su vez se coloca el elemento a mecanizar (4), disponiendo en la capa base (2) de una pluralidad de aberturas (5) asociadas a unos conductos (6) para la realización del vacío, reposando el respaldo adaptable (1) sobre una pluralidad de actuadores (7) de altura variable y terminados superiormente en una copa de vacío (8) con rótula autorregulable, utilizando un doble circuito de vacío para los conductos (6) y para las copas de vacío (8).
  2. 2.
    Soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor, según la anterior reivindicación, caracterizado porque la capa porosa (3) está constituida por una pluralidad de elementos semirígidos (10) de reducida sección, o fibras, insertos por su extremo inferior en la capa base (3) a modo de cepillo, y distribuidos con una gran densidad.
  3. 3.
    Soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque a lo largo de toda la periferia de la capa base (2) se encuentra dispuesta una junta elástica (9) no porosa e impermeable al aire, a modo de cierre periférico.
  4. 4.
    Soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el vacío generado en la capa porosa (3) del respaldo adaptable (1) mediante los conductos (6) es independiente y diferente del vacío utilizado en las copas de vacío (8) de los actuadores (7).
  5. 5.
    Soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor, según la reivindicación 4, caracterizado porque los conductos (6) para la realización del vacío están asociados a una bomba de vacío de alto caudal con depresión reducida (11).
  6. 6.
    Soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor, según la reivindicación 4, caracterizado porque las copas de vacío (8) de los actuadores (7) están asociadas a una bomba de vacío de bajo caudal con alta depresión (12).
  7. 7.
    Procedimiento de operación de un soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reduci
    do espesor descrito en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque comprende una primera fase de fijación del respaldo adaptable (1) al elemento a mecanizar (4) seguida de una segunda fase de fijación del conjunto del respaldo adaptable (1) y el elemento a mecanizar (4) sobre los actuadores (7), prosiguiendo con una tercera fase de mecanización del elemento a mecanizar (4) y finalizando con una cuarta fase de liberación del respaldo adaptable
    (1) y del elemento a mecanizar (4).
  8. 8.
    Procedimiento de operación de un soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor, según la reivindicación 7, caracterizado porque la primera fase de fijación del respaldo adaptable (1) al elemento a mecanizar (4) se realiza mediante la realización del vacío mediante la activación de la bomba de vacío de alto caudal con depresión reducida (11) a través de los conductos (6), quedando el elemento a mecanizar (4) firmemente soportado sobre la capa porosa (3).
  9. 9.
    Procedimiento de operación de un soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor, según la reivindicación 7, caracterizado porque la segunda fase de fijación del conjunto del respaldo adaptable (1) y el elemento a mecanizar (4), sujetos entre ellos previamente mediante vacío, sobre los actuadores (7) se realiza mediante la activación de la bomba de vacío de bajo caudal con alta depresión
    (12) asociada a las copas de vacío (8) de los actuadores (7).
  10. 10.
    Procedimiento de operación de un soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor, según la reivindicación 7, caracterizado porque la cuarta fase de liberación del respaldo adaptable (1) y del elemento a mecanizar (4) se realiza mediante la desactivación de la bomba de vacío de bajo caudal con alta depresión (12) y la bomba de vacío de alto caudal con depresión reducida (11).
  11. 11.
    Uso del soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor descrito en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque los elementos de reducido espesor son planchas metálicas, tanto planas como curvadas, utilizadas en la industria aeronáutica.
  12. 12.
    Uso del soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor, según la reivindicación 11, caracterizado porque las planchas metálicas forman parte del fuselaje de las aeronaves.
    ES 2 354 793 A1
    ES 2 354 793 A1
    ES 2 354 793 A1
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201031745
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 26.11.2010
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : B25B11/00 (01.01.2006) B23Q1/03 (01.01.2006)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    Y
    FR 2622821 A1 (AEROSPATIALE) 12.05.1989, página 8, línea 22 – página 9, línea 16; 1-12
    página 11, línea 17 – página 12, línea 15; figura 7.
    Y
    US 4088312 A (FROSCH ROBERT A ADMINISTRATOR et al.) 09.05.1978, columna 2, 1-12
    línea 20 – columna 3, línea 37; figuras 1-3.
    Y
    FR 1504796 A (SUD AVIATION) 08.12.1967, página 2, columna 2, párrafo [3] – página 3, 1,3,4
    columna 1, párrafo [5]; figura 7.
    Y
    ES 2258893 A1 (TORRES MARTINEZ M) 01.09.2006, columna 2, línea 25 – columna 4, línea 3; 1,3,4
    figuras 1,2.
    A
    US 4491306 A (EICKHORST HELMUT) 01.01.1985, columna 3, línea 35 – columna 8, línea 42; 1,5-12
    figuras 1,2.
    A
    US 6419216 B1 (SUSNJARA KENNETH J) 16.07.2002, todo el documento. 1-12
    A
    US 4205835 A (GERBER HEINZ J) 03.06.1980, todo el documento. 1-4
    A
    US 2003019342 A1 (ZANESI MATTEO) 30.01.2003, todo el documento. 1,2
    A
    US 3131476 A (SEHER HENRY W) 05.05.1964, todo el documento. 1-10
    A
    US 2005035514 A1 (HILLMAN JOSEPH et al.) 17.02.2005, párrafos [0018]-[0038]. 1-10
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 04.03.2011
    Examinador A. Andreu Cordero Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201031745
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) B25B, B23Q Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201031745
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 04.03.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-12 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-12 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201031745
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    FR 2622821 A1 (AEROSPATIALE) 12.05.1989
    D02
    US 4088312 A (FROSCH ROBERT A ADMINISTRATOR et al.) 09.05.1978
  13. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    La presente invención hace referencia a un soporte para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor, al procedimiento de operación del citado soporte, así como al uso del soporte.
    El documento D01 divulga un dispositivo para el mecanizado de chapas y otros elementos de reducido espesor (ver figura 7 y página 11, línea 17 -página 12, línea 15) que comprende un respaldo adaptado a la forma del elemento a mecanizar, formado por una capa base (50) semiflexible, no porosa e impermeable al aire sobre la que se haya dispuesta una capa porosa (60) y permeable al aire, sobre la cual a su vez se coloca el elemento a mecanizar (24), disponiéndose en la capa base (50) de una pluralidad de aberturas (56) asociadas a unos conductos para la realización del vacío, a fin de fijar el elemento a mecanizar (24) sobre el respaldo, siendo posible la aplicación del vacío en dos fases (ver página 9, líneas 3-7).
    La diferencia esencial entre el documento D01 y el objeto de la reivindicación 1 radica en que el respaldo está diseñado para adaptarse a una forma concreta de la pieza a mecanizar. Sin embargo, la utilización de una pluralidad de actuadores de altura variable y terminados superiormente en una copa de vacio con rótula autorregulable, sobre los que reposa el respaldo para adaptarse a las diferentes configuraciones que pueda presentar la pieza a mecanizar, forma parte del estado de la técnica conocido por el experto en la materia. En el documento D02 se describe tal sistema (ver figuras 1-3; columna 1, líneas 20-29), en el que un circuito de vacío conectado a las copas de vacío permite la sujeción del elemento a mecanizar
    (22) mediante la aplicación inicial de una presión reducida, seguida de una depresión elevada que permite adaptarlo al contorno variable deseado para la pieza (22) (ver figuras 1-3; columna 3, líneas 19-37).
    A la vista de los documentos D01 y D02 que forman parte del estado de la técnica conocido, el experto en la materia podría combinar ambos documentos para obtener las características de la reivindicación 1.
    Por consiguiente, la invención según la reivindicación 1 carece de actividad inventiva según el artículo 8.1 de la Ley 11/1986 de patentes.
    Las reivindicaciones dependientes 2-6, que hacen referencia a una serie de características constructivas del soporte, se pueden considerar igualmente conocidas por la combinación de los documentos D01 y D02, o bien referentes a características de diseño perfectamente conocidas en el campo de la invención.
    Por lo tanto, el objeto de las reivindicaciones dependientes 2-6 no implica actividad inventiva (artículo 8.1 de la Ley 11/1986 de patentes).
    La reivindicación independiente 7 para el procedimiento de operación del citado soporte, así como las reivindicaciones dependientes de ella, reivindicaciones 8-10, también se pueden considerar anticipadas por la combinación de los documentos D01 y D02.
    Así pues, las reivindicaciones 7-10 no implican actividad inventiva (artículo 8.1 de la Ley 11/1986 de patentes).
    La reivindicación independiente 11 para el uso del soporte, así como la reivindicación 12 dependiente de ella, son asimismo conocidas por la combinación de los documentos D01 y D02.
    Por consiguiente, el objeto de las reivindicaciones 11 y 12 no implica actividad inventiva (artículo 8.1 de la Ley 11/1986 de patentes).
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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