ES2386325T3 - Cabezal de husillo de máquina herramienta - Google Patents

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ES2386325T3
ES2386325T3 ES08837427T ES08837427T ES2386325T3 ES 2386325 T3 ES2386325 T3 ES 2386325T3 ES 08837427 T ES08837427 T ES 08837427T ES 08837427 T ES08837427 T ES 08837427T ES 2386325 T3 ES2386325 T3 ES 2386325T3
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Akira Sugiyama
Yoshinori Tatsuda
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Tsudakoma Corp
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Tsudakoma Industrial Co Ltd
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Abstract

Cabezal (1) de husillo de máquina herramienta que comprende una unidad (4) de husillo y un cabezal (5)de soporte en forma de horquilla, accionando de manera rotacional la unidad (4) de husillo un husillo (3) encuyo extremo se monta una herramienta (2), incluyendo el cabezal (5) de soporte un par de brazos (7, 7) dehorquilla que soportan de manera que puede rotar un par de árboles (6, 6) de soporte, respectivamente,soportando el cabezal (5) de soporte la unidad (4) de husillo conectando el par de árboles (6, 6) de soportea la unidad (4) de husillo de modo que estén opuestos entre sí, estando dispuesta la unidad (4) de husilloentre los mismos,en el que el cabezal (1) de husillo incluye un árbol (8) de accionamiento, un motor (9) de accionamiento, yun par de mecanismos (10, 10) de transmisión de accionamiento, estando soportado de manera que puederotar el árbol (8) de accionamiento en el cabezal (5) de soporte, caracterizado porque el árbol (8) deaccionamiento se dispone de modo que se extiende en paralelo a una dirección axial de los árboles (6) desoporte, accionando de manera rotacional el motor (9) de accionamiento el árbol (8) de accionamiento,estando dispuestos los mecanismos (10, 10) de transmisión de accionamiento en los brazos (7, 7) dehorquilla correspondientes en el cabezal (5) de soporte, conectando un extremo del árbol (8) deaccionamiento y uno del par de árboles (6, 6) de soporte el uno al otro, y conectando el otro extremo delárbol (8) de accionamiento y el otro del par de árboles (6, 6) de soporte el uno al otro, yen el que la rotación del árbol (8) de accionamiento provocado por el motor (9) de accionamiento setransmite a cada árbol (6) de soporte a través de cada uno de los mecanismos (10, 10) de transmisión deaccionamiento.

Description

Cabezal de husillo de máquina herramienta
Campo de la técnica
La presente invención se refiere a un cabezal de husillo de máquina herramienta, y, más particularmente, a una estructura para accionar de manera rotacional una unidad de husillo.
Antecedentes de la técnica
Un cabezal de husillo usado en una máquina herramienta (que, por ejemplo, corta una pieza de trabajo mediante una herramienta que se acciona de manera rotacional) y que incluye una unidad de husillo y un cabezal de soporte se conoce por el público. La unidad de husillo acciona de manera rotacional un husillo mediante un motor de accionamiento integrado para accionar de manera rotacional el husillo que tiene la herramienta montada en un extremo del mismo. El cabezal de soporte soporta la unidad de husillo a través de un árbol de soporte, y acciona de manera rotacional la unidad de husillo alrededor de un eje (eje A) del árbol de soporte para indexar una posición angular.
Un cabezal de husillo similar al mencionado anteriormente se comenta en el documento de patente 1. Según el cabezal de husillo comentado en el documento de patente 1, el cabezal de soporte tiene una forma de horquilla formada por un par de brazos de horquilla para soportar la unidad de husillo, y soporta de manera que puede rotar árboles de soporte conectados a partes laterales respectivas de la unidad de husillo en los brazos de horquilla respectivos.
En el cabezal de husillo (cabezal de soporte) en el documento de patente 1, como motor de accionamiento para accionar de manera rotacional los árboles de soporte, se usa un motor DD (motor de accionamiento directo)/motor integrado).
El motor de accionamiento incluye un rotor de motor y un estator de motor dispuestos de manera concéntrica alrededor de un eje de cada uno de los árboles de soporte en una carcasa del cabezal de soporte. El motor de accionamiento acciona de manera rotacional los árboles de soporte conectando el rotor de motor a los árboles de soporte sin interponer medios de transmisión de accionamiento tales como un engranaje.
En el cabezal de husillo que soporta ambas partes laterales de la unidad de husillo mediante un par de árboles de soporte, con el fin de impedir una reducción en la precisión de procesamiento provocada, por ejemplo, por deformación torsional de los árboles, es deseable que ambos lados de la unidad de husillo se accionen de manera rotacional, es decir, que ambos árboles de soporte se accionen de manera rotacional. Para lograr esto, se usa una estructura en la que se dispone el motor DD en cada brazo de horquilla, y en la que el par de árboles de soporte se accionan de manera rotacional en sincronismo entre sí, en el cabezal de husillo (cabezal de soporte) en el documento de patente 1.
Sin embargo, en la estructura en la que se dispone el motor DD en cada brazo de horquilla, el tamaño del cabezal de husillo en la dirección de un eje A se aumenta, aumentando de ese modo el tamaño de todo el dispositivo. Si se aumenta el tamaño de todo el dispositivo, se produce interferencia entre el cabezal de soporte y una pieza de trabajo cuando, por ejemplo, se procesa una parte interna de un orificio formado en la pieza de trabajo. Por tanto, la estructura no puede usarse para realizar el procesamiento, limitando de ese modo las aplicaciones de procesamiento de la estructura.
Cuando, con el fin de reducir la interferencia entre el cabezal de soporte y la pieza de trabajo, se usa una estructura en la que sobresale un extremo de la unidad de husillo en una gran cantidad desde el cabezal de soporte, la distancia desde los centros de árbol de los árboles de soporte hasta un extremo de una herramienta es larga. Por tanto, debido a la influencia de una carga aplicada a la herramienta, la unidad de husillo vibra durante el procesamiento, reduciendo de ese modo la precisión de procesamiento. Por consiguiente, no puede realizarse un corte pesado o es necesario reducir la velocidad de alimentación. Incluso en cada uno de estos casos, el procesamiento está limitado.
Cuando se arrancan, hacen funcionar o detienen dos motores de accionamiento (motores DD), las rotaciones de ambos motores de accionamiento debe sincronizarse completamente para accionarlos, haciendo de ese modo que el control de los motores de accionamiento (motores DD) se vuelva complicado.
Documento de patente 1: patente estadounidense n.º 5584621
El documento DE 10 2005 046 847 A1 da a conocer un cabezal de husillo rotatorio que tiene un árbol de accionamiento accionado de manera rotacional por un motor de accionamiento. Una unidad de husillo está soportada en el cabezal de husillo por brazos de horquilla de un cabezal de soporte. El cabezal de husillo incluye mecanismos de transmisión de accionamiento que conectan un árbol y el árbol de accionamiento. Los mecanismos de transmisión de accionamiento se conectan a una rueda de tornillo sin fin prevista en un extremo de los árboles a través de tornillos sin fin y transfieren la rotación del árbol de accionamiento al primer extremo del árbol.
Aunque se define la invención en la reivindicación independiente, se exponen aspectos adicionales de la invención en las reivindicaciones dependientes, los dibujos y la siguiente descripción.
Descripción de la invención
Problemas que ha de resolver la invención
Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar un cabezal de husillo de máquina herramienta de este tipo que hace posible impedir que aumente el tamaño de todo el dispositivo y que puede controlar fácilmente un motor de accionamiento en comparación con un dispositivo relacionado.
Medios para resolver los problemas
Para este fin, la presente invención proporciona un cabezal de husillo de máquina herramienta que soporta de manera que puede rotar una unidad de husillo mediante un par de árboles de soporte y un par de brazos de horquilla del cabezal de soporte. En el cabezal de husillo, se dispone un motor de accionamiento en el cabezal de soporte en una ubicación que está separada del par de árboles de soporte, y la rotación del motor de accionamiento se transmite a cada árbol de soporte mediante un par de mecanismos de transmisión de accionamiento.
Más específicamente, un cabezal (1) de husillo de máquina herramienta comprende una unidad (4) de husillo y un cabezal (5) de soporte en forma de horquilla. La unidad (4) de husillo acciona de manera rotacional un husillo (3) en cuyo extremo se monta una herramienta (2). El cabezal (5) de soporte soporta la unidad (4) de husillo, e incluye un par de brazos (7) de horquilla que soportan de manera que puede rotar un par de árboles (6) de soporte, respectivamente, para soportar la unidad (4) de husillo. El cabezal (1) de husillo incluye un árbol (8) de accionamiento, un motor (9) de accionamiento, y un par de mecanismos (10) de transmisión de accionamiento. El árbol (8) de accionamiento está soportado de manera que puede rotar en el cabezal (5) de soporte y se extiende en paralelo a una dirección axial de los árboles (6) de soporte. El motor (9) de accionamiento acciona de manera rotacional el árbol (8) de accionamiento. Los mecanismos (10) de transmisión de accionamiento conectan partes de extremo del árbol (8) de accionamiento y los árboles (6) de soporte respectivos las unas con los otros, y transmiten la rotación del motor (9) de accionamiento a los árboles (6) de soporte.
Además, en el cabezal (1) de husillo de máquina herramienta, el motor (9) de accionamiento se conecta al árbol (8) de accionamiento entre el par de mecanismos (10) de transmisión de accionamiento en una dirección axial del árbol
(8) de accionamiento.
Adicionalmente, en el cabezal (1) de husillo de máquina herramienta, el motor (9) de accionamiento se dispone en una carcasa (11) del cabezal (5) de soporte, y un estator (12) de motor y un rotor (13) de motor del motor (9) de accionamiento se disponen de manera concéntrica con respecto a un eje del árbol (8) de accionamiento.
Todavía adicionalmente, el cabezal (1) de husillo de máquina herramienta incluye mecanismos (14) de sujeción para mantener una posición de ángulo de rotación del árbol (8) de accionamiento en el cabezal (5) de soporte. Los mecanismos (14) de sujeción están previstos en lados respectivos de una ubicación en la que el motor (9) de accionamiento y el árbol (8) de accionamiento se conectan el uno al otro.
El cabezal (1) de husillo de máquina herramienta incluye un elemento (17) de soporte unido a una parte de extremo de cada árbol (6) de soporte en un lado opuesto a la unidad (4) de husillo. El elemento (17) de soporte incluye un par de brazos (15) de soporte, encarados al par de brazos (7) de horquilla y se extienden en una dirección axial de la unidad (4) de husillo, y una sección (16) de base, que conecta el par de brazos (15) de soporte el uno al otro. Ajustándose e insertándose la unidad (4) de husillo en un orificio (18) de soporte en la sección (16) de base del elemento (17) de soporte, una parte periférica externa de la unidad (4) de husillo está soportada por el elemento (17) de soporte.
Ventajas
Según la invención de la reivindicación 1, aunque se use un modo de accionamiento bilateral en el que el par de árboles de soporte se accionan ambos de manera rotacional, se dispone una fuente de accionamiento del mismo como un único motor de accionamiento en una ubicación que está separada del par de árboles de soporte en el cabezal de soporte. Por tanto, en comparación con la estructura relacionada en la que se dispone un motor de accionamiento en cada brazo de horquilla, es posible reducir el tamaño del cabezal de husillo, en particular, el tamaño de una parte del cabezal de husillo desde cerca de los árboles de soporte hasta un extremo del cabezal de husillo. Además, puesto que se usa un único motor de accionamiento, no es necesario sincronizar completamente las rotaciones de dos motores de accionamiento para accionarlos, lo que es problemático de llevar a cabo; y puede simplificarse el control del motor de accionamiento (motor DD).
Según la invención de la reivindicación 2, el árbol de accionamiento y el motor de accionamiento se conectan el uno al otro en una ubicación entre el par de mecanismos de transmisión de accionamiento que conectan los árboles de soporte respectivos al árbol de accionamiento, es decir, en una ubicación de la parte central del árbol de accionamiento en la dirección axial del árbol de accionamiento o en una ubicación cerca de la parte central. Mediante esto, en comparación con el caso en el que el motor de accionamiento se conecta a una parte de extremo del árbol de accionamiento, por ejemplo, se reduce la aparición de torsión del árbol de accionamiento, haciendo posible de ese modo mantener una alta precisión de procesamiento.
Según la invención de la reivindicación 3, el motor de accionamiento se dispone en la carcasa del cabezal de soporte, haciendo posible de ese modo reducir adicionalmente el tamaño del cabezal de soporte. Además, puesto que el árbol de accionamiento se acciona directamente mediante el motor de accionamiento, es posible aumentar la precisión de indexación de una posición angular en comparación con el caso en el que el árbol de accionamiento y el motor de accionamiento se conectan el uno al otro a través de un mecanismo de transmisión de accionamiento.
Según la invención de la reivindicación 4, dos mecanismos de sujeción están previstos en lados respectivos de una ubicación en la que el motor de accionamiento y el árbol de accionamiento se conectan el uno al otro, de modo que puede aumentarse que el poder de retención del árbol de accionamiento, y puede llevarse a cabo procesamiento que supone una alta carga de procesamiento o similar.
Según la invención de la reivindicación 5, puesto que el polvo de corte que se desplaza desde un extremo de la herramienta durante el procesamiento de una pieza de trabajo se bloquea por el elemento de soporte, es posible impedir que el polvo de corte entre en una separación entre la unidad de husillo y el cabezal de soporte en el grado posible.
Breve descripción de los dibujos
[Fig. 1] La figura 1 es una vista en sección de un cabezal 1 de husillo de máquina herramienta según la presente invención, y corresponde a una ubicación de corte a lo largo de la flecha S-S en la figura 2.
[Fig. 2] La figura 2 es una vista lateral del cabezal 1 de husillo de máquina herramienta mostrado en la figura 1.
[Fig. 3] La figura 3 es una vista en sección ampliada de un mecanismo 14 de sujeción en el cabezal 1 de husillo de máquina herramienta mostrado en la figura 1.
[Fig. 4] La figura 4 es una vista lateral en sección parcial de un cabezal 1 de husillo de máquina herramienta según otra realización de la presente invención.
[Fig. 5] La figura 5 es una vista en sección de un cabezal 1 de husillo de máquina herramienta según otra realización de la presente invención, y corresponde a una ubicación de corte a lo largo de la flecha S-S en la figura 6.
[Fig. 6] La figura 6 es una vista lateral del cabezal 1 de husillo de máquina herramienta mostrado en la figura 5.
[Fig. 7] La figura 7 es una vista en perspectiva de una máquina 52 herramienta en la que se construye un cabezal 1 de husillo de máquina herramienta según la presente invención.
Números de referencia
1 : cabezal de husillo de máquina herramienta
2 : herramienta
3 : husillo
4 : unidad de husillo
5 : cabezal de soporte
6 : árbol de soporte
7 : brazo de horquilla
8 : árbol de accionamiento
9 : motor de accionamiento
10 : mecanismo de transmisión de accionamiento
11 : carcasa
12 : estator de motor
13 : rotor de motor
14 : mecanismo de sujeción
15 : brazo de soporte
16 : sección de base
17 : elemento de soporte
18 : orificio de soporte
19 : sección de base de montaje
20 : sección de accionamiento de eje C
21 : sección de eje C
22 : orificio de alojamiento de árbol
23 : cojinete
24 : cojinete
25 : casquillo de cojinete
26 : orificio de instalación
27 : orificio de alojamiento
28 : casquillo de cojinete
29 : casquillo de cojinete
30 : cojinete
31 : cojinete
32 : codificador
33 : polea
34 : polea
35 : cinta sin fin
36 : camisa de pistón
37 : elemento de pistón
38 : resorte de compresión
39 : portadisco
40 : disco de sujeción
41 : agujero
42 : elemento de fricción
43 : árbol de salida de motor
44 : soporte de motor
45 : polea de motor
46 : polea de accionamiento
47 : cinta sin fin
48 : polea tensora
49 : cubierta
50 : herramienta de unión
51 : parte de rebaje-saliente
52 : máquina herramienta
53 : cabezal
54 : columna
55 : carril transversal
56 : asiento
57 : empujador
58 : mesa
59 : pieza de trabajo
Mejor modo de llevar a cabo la invención
Las figuras 1 a 3 muestran la estructura de un cabezal 1 de husillo de máquina herramienta según una realización típica de la presente invención. En las figuras 1 a 3, el cabezal 1 de husillo de máquina herramienta incluye una unidad 4 de husillo que acciona de manera rotacional un husillo 3, y un cabezal 5 de soporte que soporta de manera que puede rotar la unidad 4 de husillo.
La unidad 4 de husillo es un tipo de motor integrado que tiene un motor de husillo construido en el mismo (no mostrado). El husillo 3 se acciona de manera rotacional mediante el motor de husillo. Durante una operación de corte, una herramienta 2 que es adecuada para la operación de corte se monta en un extremo del husillo 3. El husillo 3 corta una pieza de trabajo (objeto de procesamiento) mediante la rotación de corte de la herramienta 2.
El cabezal 5 de soporte está formado por una carcasa 11 de horquilla que incluye un par de brazos 7 de horquilla izquierdo y derecho. Una sección 19 de base de montaje de la carcasa 11 se monta a la vez que se sitúa en una sección 21 de eje C de una sección 20 de accionamiento de eje C. La sección 20 de accionamiento de eje C, que se describirá más adelante con referencia a la figura 7, se mantiene mediante una máquina herramienta, tal como un centro de mecanizado; tiene un motor de accionamiento, tal como un motor DD, construido en la misma; y hace rotar (balancea) la sección 21 de eje C alrededor de un eje C (un eje paralelo a un eje Z del centro de mecanizado) para cambiar la orientación del cabezal 5 de soporte. Mientras que el husillo 3 está en un estado de espera, el eje C se alinea con el eje central del husillo 3.
Con el fin de soportar el cabezal de husillo 4 de modo que pueda rotar alrededor de un eje A como el centro de rotación, el cabezal 5 de soporte de horquilla soporta de manera que puede rotar un par de árboles 6 de soporte izquierdo y derecho en un orificio 22 de alojamiento de árbol en el eje A del par de brazos 7 de horquilla. Es decir, con el fin de proporcionar cables para un sistema eléctrico o tuberías para un sistema de fluido, el par de árboles 6 de soporte son huecos. En el orificio 22 de alojamiento de árbol que tiene extremos respectivos abiertos, los árboles 6 de soporte están en el eje A, y se fijan a superficies laterales respectivas de la unidad 4 de husillo en los extremos de los árboles 6 de soporte encarados a la unidad 4 de husillo.
En lados próximos a las superficies laterales de la unidad 4 de husillo, es decir, en lados internos del par de brazos 7 de horquilla, el par de árboles 6 de soporte están soportados de manera que pueden rotar por cojinetes 23 montados en los brazos 7 de horquilla respectivos. En lados externos de los brazos 7 de horquilla, el par de árboles 6 de soporte están soportados de manera que pueden rotar por casquillos 25 de cojinete anulares, montados en los brazos 7 de horquilla respectivos, y cojinetes 24, fijados a partes internas de los casquillos 25 de cojinete. El eje A se alinea con los ejes centrales del par de árboles 6 de soporte, y es ortogonal al eje C.
Con el fin de alojar, por ejemplo, un motor 9 de accionamiento para accionar la unidad 4 de husillo alrededor del eje A como centro, el cabezal 5 de soporte tiene un orificio 26 de instalación que se abre en ambos lados externos izquierdo y derecho en la sección 19 de base de montaje del mismo. Con el fin de alojar cada mecanismo 10 de transmisión de accionamiento del mismo, el cabezal 5 de soporte tiene un orificio 27 de instalación, que se comunica con el orificio 22 de alojamiento de árbol desde el orificio 26 de alojamiento, en una parte interna de cada brazo 7 de horquilla.
La unidad 4 de husillo se acciona de manera rotacional alrededor del eje A como el centro de rotación mediante un árbol 8 de accionamiento (montado en el cabezal 5 de soporte), el motor 9 de accionamiento (que hace rotar el árbol 8 de accionamiento), y el par de mecanismos 10 de transmisión de accionamiento (que transmiten la rotación del árbol 8 de accionamiento a cada árbol 6 de soporte). Es decir, el árbol 8 de accionamiento se dispone en el orificio 26 de instalación del cabezal 5 de soporte de modo que se extienda en paralelo a una dirección axial del par de árboles 6 de soporte y de modo que se extienda en paralelo al eje A. Cada extremo del árbol 8 de accionamiento está soportado de manera que puede rotar mediante un casquillo 28 de cojinete (montado en una parte escalonada en el lado interno del orificio 26 de instalación), un cojinete 30 (fijado a una parte interna del casquillo 28 de cojinete), un casquillo 29 de cojinete (montado en una abertura en el lado externo del orificio 26 de instalación), y un cojinete 31 (fijado a una parte interna del casquillo 29 de cojinete). Los lados externos de los brazos 7 de horquilla respectivos están cubiertos por cubiertas 49 montadas en los brazos 7 de horquilla respectivos y que tienen formas adecuadas.
Como el motor 9 de accionamiento, se usa un motor DD. Un estator 12 de motor y un rotor 13 de motor del motor 9 de accionamiento se disponen en el orificio 26 de instalación de la carcasa 11, y de manera coaxial con el eje del árbol 8 de accionamiento. En el orificio 26 de instalación, el estator 12 de motor se fija entre el par de casquillos 28 de cojinete izquierdo y derecho; y el rotor 13 de motor se ajusta a una parte de gran diámetro del árbol 8 de accionamiento y se hace rotar junto con el árbol 8 de accionamiento excitándose por el estator 12 de motor. Se detecta una posición de ángulo de rotación del árbol 8 de accionamiento como una señal eléctrica por un codificador (detector de rotación) 32 montado en el lado externo del casquillo 29 de cojinete y conectado a un extremo del árbol 8 de accionamiento.
Cuando el árbol 8 de accionamiento se hace rotar haciendo funcionar el motor 9 de accionamiento, la rotación se transmite al árbol 6 de soporte correspondiente por el par de mecanismos 10 de transmisión de accionamiento en los extremos respectivos del árbol 8 de accionamiento, para hacer rotar la unidad 4 de husillo alrededor del eje A como el centro. En este ejemplo, el par de mecanismos 10 de transmisión de accionamiento están formados por poleas 33, tales como poleas de sincronización, fijadas a los extremos izquierdo y derecho del árbol 8 de accionamiento entre los casquillos 28 de cojinete y los casquillos 29 de cojinete respectivos; poleas 34, tales como poleas de sincronización, fijadas a los árboles 6 de soporte izquierdo y derecho entre los cojinetes 23 y 24; y cintas 35 sin fin, tales como cintas de sincronización, devanadas sobre las poleas 33 y 34. En este caso, las cintas 35 sin fin se extienden a través de la parte interior del orificio 27 de alojamiento, y conectan el árbol 8 de accionamiento y el par de árboles 6 de soporte izquierdo y derecho unos con otros. Una polea 48 tensora para ajustar la tensión de cinta se une a cada cinta 35 sin fin.
Cuando se hace rotar la unidad 4 de husillo, un dispositivo de control (no mostrado) hace rotar el motor 9 de accionamiento en la dirección de rotación de la unidad 4 de husillo, y hace rotar el árbol 8 de accionamiento conectado directamente al rotor 13 de motor del motor 9 de accionamiento. Mediante el par de mecanismos 10 de transmisión de accionamiento, la unidad 4 de husillo se hace rotar en una dirección objetivo alrededor del eje A como el centro, para indexar el par de árboles 6 de soporte en posiciones de ángulo de rotación predeterminadas. Las posiciones de ángulo de rotación del par de árboles 6 de soporte en este momento pueden confirmarse como una señal eléctrica por el codificador (detector de rotación) 32 adyacente al árbol 8 de accionamiento.
Tras indexar las posiciones de ángulo de rotación, se mantienen las posiciones de ángulo de rotación del par de árboles 6 de soporte manteniendo la posición de ángulo de rotación del árbol 8 de accionamiento que se mueve en respuesta al par de árboles 6 de soporte. Con el fin de mantener la posición de ángulo de rotación del árbol 8 de accionamiento, el cabezal 1 de husillo de máquina herramienta tiene mecanismos 14 de sujeción en el orificio 26 de instalación del cabezal 5 de soporte. A cada lado del árbol 8 de accionamiento, el mecanismo 14 de sujeción está previsto entre el motor 9 de accionamiento y su polea 33 correspondiente en una ubicación de conexión del mecanismo 14 de sujeción.
La figura 3 muestra el mecanismo 14 de sujeción derecho en la figura 1 entre los mecanismos 14 de sujeción en los lados respectivos. El mecanismo 14 de sujeción izquierdo tiene una estructura que está formada mediante la inversión de manera simétrica de la estructura del mecanismo 14 de sujeción derecho con respecto al eje C que sirve como eje de simetría. En la figura 3, el mecanismo 14 de sujeción tiene, por ejemplo, una estructura que es similar a una estructura de frenado de tipo normalmente sin sujeción. El mecanismo 14 de sujeción incluye una camisa 36 de pistón anular (montada en una superficie lateral de un elemento 42 de fricción mediante el casquillo 28 de cojinete anular), un elemento 37 de pistón anular (deformable en la dirección axial del árbol 8 de accionamiento en la parte interior de la camisa 36 de pistón), una pluralidad de resortes 38 de compresión (que se alojan en un orificio del casquillo 28 de cojinete para retraer el elemento 37 de pistón en una dirección sin sujeción y que se interponen entre el casquillo 28 de cojinete y el elemento 37 de pistón), y un disco 40 de sujeción (situado entre el elemento 37 de pistón y el casquillo 28 de cojinete y montado en un estado de detención de rotación en el árbol 8 de accionamiento mediante un portadisco 39). Puesto que el elemento 42 de fricción del mecanismo 14 de sujeción está formado por el casquillo 28 de cojinete, el casquillo 28 de cojinete también se usa como el elemento 42 de fricción.
Si, tras indexar las posiciones de ángulo de rotación del par de árboles 6 de soporte, se suministra fluido a presión, tal como aire a presión o aceite a presión, al lado posterior del pistón 37 desde un agujero 41 en una parte posterior de la camisa 36 de pistón, el elemento 37 de pistón se opone a los resortes 38 de compresión, avanza hacia la izquierda en la figura 3, y hace que el disco 40 de sujeción se empuje contra una superficie de fricción del elemento 42 de fricción que se opone al disco 40 de sujeción. En este estado empujado, la fuerza de fricción generada entre una superficie de fricción del disco 40 de sujeción en un lado de rotación (árbol 8 de accionamiento) y la superficie de fricción del elemento 42 de fricción en un lado estacionario (lado de carcasa 11) hace que se ponga el árbol 8 de accionamiento indexado en un estado sujeto y deje de rotar. Las posiciones de ángulo de rotación del par de árboles 6 de soporte izquierdo y derecho que se mueven en respuesta a esto se mantienen a la vez que se impide que roten.
Mediante esto, incluso mediante una fuerza externa aplicada a la unidad 4 de husillo o una carga proporcionada durante una operación de corte, el par de mecanismos 14 de sujeción mantienen de manera estable las posiciones de ángulo de rotación indexadas del par de árboles 6 de soporte. Si se detiene el suministro de fluido a presión, el elemento 37 de pistón se empuja por los resortes 38 de compresión, y se retrae hacia la derecha en la figura 3. Tras dejar de empujar el disco 40 de sujeción contra el elemento 42 de fricción, se pone el pistón 37 en un estado sin sujeción. Mediante este estado sin sujeción, la unidad 4 de husillo está en un estado en el que puede rotar en la dirección objetivo alrededor del eje A como el centro.
A continuación, la figura 4 muestra la estructura de un cabezal 1 de husillo de máquina herramienta según otra realización de la presente invención. En la figura 4, un motor 9 de accionamiento se monta en una superficie lateral externa de una carcasa 11 mediante un soporte 44 de motor en lugar de en el orificio 26 de instalación de la carcasa
11. La rotación de un árbol 43 de salida de motor del motor 9 de accionamiento se transmite a un árbol 8 de accionamiento mediante una polea 45 de motor (montada en el árbol 43 de salida de motor), una polea 46 de accionamiento (montada en una parte intermedia del árbol 8 de accionamiento), y un par de cintas 47 sin fin (devanadas sobre la polea 45 de motor y la polea 46 de accionamiento). En este caso, un orificio 26 de instalación también está formado de modo que se abra en un lado de montaje del motor 9 de accionamiento para colocar la cinta 47 sin fin.
Incluso en el cabezal 1 de husillo de máquina herramienta mostrado en la figura 4, como en la realización anterior, poleas (no mostradas), montadas en los extremos respectivos del árbol 8 de accionamiento, y una polea 34, montada en cada árbol 6 de soporte, se unen unas a otras mediante una cinta 35 sin fin. La rotación del árbol 8 de accionamiento se transmite a cada árbol 6 de soporte, para accionar de manera rotacional la unidad 4 de husillo.
Por consiguiente, en el cabezal 1 de husillo de máquina herramienta según la presente invención, el lugar en el que se dispone el motor 9 de accionamiento no se limita a la parte interior de la carcasa 11 del cabezal 5 de soporte. También puede ser en la parte externa de la carcasa 11. Además, el lugar en el que se dispone el motor 9 de accionamiento en la carcasa 11 no se limita al de la realización anterior. Puede ser cualquier lugar adecuado en la carcasa 11.
Las figuras 5 y 6 muestran la estructura de un cabezal 1 de husillo de máquina herramienta según todavía otra realización de la presente invención. En las figuras 5 y 6, una unidad 4 de husillo no está soportada directamente por un par de árboles 6 de soporte. La unidad 4 de husillo está soportada de manera que puede rotar mediante un elemento 17 de soporte soportado por el par de árboles 6 de soporte. Por tanto, dos superficies laterales de la unidad 4 de husillo no se montan en los dos árboles 6 de soporte, respectivamente, modo que se forma una separación entre los mismos.
Es decir, con el fin de soportar la unidad 4 de husillo, la unidad q de husillo de máquina herramienta mostrada en las figuras 5 y 6 incluye el elemento 17 de soporte que tiene forma de C en sección transversal. El elemento 17 de soporte incluye un par de brazos 15 de soporte (uniéndose cada brazo 15 a su árbol 6 de soporte correspondiente en un lado de su árbol 6 de soporte correspondiente opuesto a la unidad 4 de husillo, es decir, en el lado externo de su brazo 7 de horquilla correspondiente; y dando a su brazo 7 de horquilla correspondiente y extendiéndose en una dirección axial de la unidad 4 de husillo) y una sección 16 de base (que conecta el par de brazos 15 de soporte el uno al otro). Ajustando, por ejemplo, una parte 51 de rebaje-saliente prevista en una dirección radial de una herramienta 50 de unión montada en un extremo de lado externo de su árbol 6 de soporte correspondiente, cada brazo 15 de soporte se une a su árbol 6 de soporte correspondiente de modo que roten en el mismo sentido.
Por consiguiente, con el fin de mantener de manera que puede rotar la unidad 4 de husillo en el eje A, el elemento 17 de soporte tiene una forma sustancialmente en U en sección transversal que se abre a ambos lados de la unidad 4 de husillo en la dirección de rotación y en una parte posterior del lado de extremo de la unidad 4 de husillo en la dirección axial. La sección 16 de base del elemento 17 de soporte tiene un orificio 18 de soporte de un tamaño correspondiente al de la unidad 4 de husillo a lo largo de la línea central de un husillo 3. Ajustándose e insertándose una parte periférica externa de la unidad 4 de husillo en el orificio 18 de soporte, la unidad 4 de husillo se soporta. Las otras partes, cuyas formas difieren ligeramente de las mostradas en las figuras 1 a 3, funcionalmente tienen sustancialmente las mismas estructuras que las mostradas en las figuras 1 a 3. No está prevista una cubierta 49. Un codificador (detector de rotación) 32 se monta en un árbol 8 de accionamiento en un lado opuesto al de las figuras 1 y2.
En la realización mostrada en las figuras 5 y 6, cuando el par de árboles 6 de soporte se accionan y se hacen rotar mediante un motor 9 de accionamiento, el elemento 17 de soporte rota junto con el par de árboles 6 de soporte alrededor del eje A como el centro. Por tanto, la unidad 4 de husillo soportada por el elemento 17 de soporte rota de manera similar alrededor del eje A como el centro.
En la realización mostrada en las figuras 5 y 6, la anchura en la dirección del eje A de un extremo de la unidad 4 de husillo está aumentada en comparación con la de la realización mostrada en las figuras 1 a 3. Sin embargo, puesto que la anchura está aumentada sólo en correspondencia con la anchura de cada brazo 15 de soporte en el elemento 17 de soporte, el cabezal 1 de husillo de máquina herramienta es menor que en una técnica relacionada en la que se dispone un motor DD en ambos brazos 7 de horquilla.
Es posible impedir que el polvo de corte que se desplaza desde un extremo de una herramienta 2 durante el procesamiento de una pieza de trabajo entre en un espacio entre la unidad 4 de husillo y el cabezal 5 de soporte en el grado posible. Es decir, cuando se procesa la pieza de trabajo, una gran cantidad de polvo de corte fino puede desplazarse hacia la unidad 4 de husillo desde una parte de contacto entre la pieza de trabajo y la herramienta 2, y entrar en una pequeña separación entre la unidad 4 de husillo y el cabezal 5 de soporte (los brazos 7 de horquilla). Si la cantidad de polvo de corte aumenta, se convierte en resistencia al accionamiento para el husillo 3. Según la realización mostrada en las figuras 5 y 6, puesto que la sección 16 de base del elemento 17 de soporte prácticamente no permite que el polvo de corte que se desplaza desde el extremo de la unidad 4 de husillo se desplace hacia el cabezal 5 de soporte, no se produce fácilmente el problema mencionado anteriormente.
Tal como se ejemplifica en la figura 7, el cabezal 1 de husillo de máquina herramienta según la presente invención se construye en una máquina 52 herramienta tal como un centro de mecanizado vertical. En la figura 7, la máquina 52 herramienta incluye un par de columnas 54 izquierda y derecha (unidas a un cabezal 53), un carril 55 transversal horizontal (que se mueve en vertical a lo largo del par de columnas 54), un asiento 56 (que se mueve en horizontal en una dirección izquierda-derecha (dirección del eje Y) a lo largo del carril 55 transversal), un empujador 57 (que se mueve a lo largo del asiento 56 en una dirección del eje Z), y una mesa 58 (que se mueve en horizontal a lo largo del cabezal 53 en una dirección delante-detrás (dirección del eje X). Además, el cabezal 1 de husillo de máquina herramienta según la presente invención se monta en el extremo inferior del empujador 57 mediante una sección 20 de accionamiento de eje C de modo que pueda rotar alrededor de un eje vertical (eje C) como centro.
Cuando se procesa una pieza 59 de trabajo fijada a la mesa 58, la máquina 52 herramienta mueve la mesa 58, el carril 55 transversal, el asiento 56 y el empujador 57 mediante la realización de una operación de control de valor numérico basada en un programa de procesamiento establecido previamente. El cabezal 1 de husillo de máquina herramienta se indexa a una orientación angular predeterminada mediante un dispositivo de control (no mostrado) de la máquina 52 herramienta, y la herramienta 2 montada se pone en una posición de procesamiento predeterminada con respecto a la pieza 59 de trabajo. Mediante esto, la máquina 52 herramienta hace que la herramienta 2 se ponga en contacto con cada superficie de procesamiento de la pieza 59 de trabajo en un ángulo óptimo, y realice una operación de corte requerida en la pieza 59 de trabajo.
En la presente invención, el motor 9 de accionamiento, los mecanismos 10 de transmisión de accionamiento y los mecanismos 14 de sujeción pueden modificarse según la máquina 52 herramienta en la que se integran.
Para el motor 9 de accionamiento, puede usarse un servomotor hueco o un servomotor biaxial en lugar del motor DD mencionado anteriormente. El número de motores DD construidos en la sección 19 de base de montaje del cabezal 5 de soporte en forma de horquilla no se limita a uno. Por tanto, dos o más motores DD pueden disponerse en serie en la dirección axial del árbol 6 de accionamiento.
La ubicación en la que el motor 9 de accionamiento y el árbol 8 de accionamiento se conectan el uno al otro no se limita a una ubicación entre el par de mecanismos 10 de transmisión de accionamiento. El árbol 43 de salida de motor del motor 9 de accionamiento puede conectarse a un extremo del árbol 8 de accionamiento.
Los mecanismos 10 de transmisión de accionamiento no se limitan a los formados por las poleas (33, 34, 45, 46) y las cintas (35, 47) usadas en las realizaciones. Pueden estar formados para transmitir la rotación del árbol 8 de accionamiento al par de árboles 6 de soporte mediante un tren de engranajes.
5 Cada mecanismo 14 de sujeción es un tipo de medios de frenado. Aunque, en las realizaciones anteriores, se prevé un total de dos mecanismos 14 de sujeción y se ponen en las posiciones respectivas en los lados respectivos del motor 9 de accionamiento, puede omitirse uno cualquiera de los mecanismos 14 de sujeción según la capacidad de sujeción. La estructura de cada mecanismo 14 de sujeción no se limita a la estructura a modo de ejemplo en la que
10 el disco 40 de sujeción se empuja contra el elemento 37 de pistón, y el disco 40 de sujeción se sujeta mediante la superficie de fricción del elemento 37 de pistón y la superficie de fricción del elemento 42 de fricción en la carcasa
11. La estructura puede ser una en la que un casquillo de sujeción, que puede deformarse mediante presión de fluido, sujeta el árbol 8 de accionamiento y mantiene la posición rotacional del árbol 8 de accionamiento.
15 Además, la sección 20 de accionamiento de eje C no es un elemento requerido en la presente invención. Por tanto, puede omitirse. Cuando la sección 20 de accionamiento de eje C se monta en el empujador 57, el cabezal 1 de husillo de máquina herramienta se monta en el empujador 57.
Aplicabilidad industrial
20 La máquina 52 herramienta según la presente invención no se limita a un centro de mecanizado vertical. Por tanto, puede ser un centro de mecanizado horizontal u otros tipos de máquinas herramientas para el procesamiento de metales.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Cabezal (1) de husillo de máquina herramienta que comprende una unidad (4) de husillo y un cabezal (5) de soporte en forma de horquilla, accionando de manera rotacional la unidad (4) de husillo un husillo (3) en cuyo extremo se monta una herramienta (2), incluyendo el cabezal (5) de soporte un par de brazos (7, 7) de horquilla que soportan de manera que puede rotar un par de árboles (6, 6) de soporte, respectivamente, soportando el cabezal (5) de soporte la unidad (4) de husillo conectando el par de árboles (6, 6) de soporte a la unidad (4) de husillo de modo que estén opuestos entre sí, estando dispuesta la unidad (4) de husillo entre los mismos,
    en el que el cabezal (1) de husillo incluye un árbol (8) de accionamiento, un motor (9) de accionamiento, y un par de mecanismos (10, 10) de transmisión de accionamiento, estando soportado de manera que puede rotar el árbol (8) de accionamiento en el cabezal (5) de soporte, caracterizado porque el árbol (8) de accionamiento se dispone de modo que se extiende en paralelo a una dirección axial de los árboles (6) de soporte, accionando de manera rotacional el motor (9) de accionamiento el árbol (8) de accionamiento, estando dispuestos los mecanismos (10, 10) de transmisión de accionamiento en los brazos (7, 7) de horquilla correspondientes en el cabezal (5) de soporte, conectando un extremo del árbol (8) de accionamiento y uno del par de árboles (6, 6) de soporte el uno al otro, y conectando el otro extremo del árbol (8) de accionamiento y el otro del par de árboles (6, 6) de soporte el uno al otro, y
    en el que la rotación del árbol (8) de accionamiento provocado por el motor (9) de accionamiento se transmite a cada árbol (6) de soporte a través de cada uno de los mecanismos (10, 10) de transmisión de accionamiento.
  2. 2.
    Cabezal (1) de husillo de máquina herramienta según la reivindicación 1, en el que el motor (9) de accionamiento se conecta al árbol (8) de accionamiento entre el par de mecanismos (10, 10) de transmisión de accionamiento en una dirección axial del árbol (8) de accionamiento.
  3. 3.
    Cabezal (1) de husillo de máquina herramienta según o bien la reivindicación 1 o bien la reivindicación 2, en el que el motor (9) de accionamiento se dispone en una carcasa (11) del cabezal (5) de soporte, y un estator (12) de motor y un rotor (13) de motor del motor (9) de accionamiento se disponen de manera concéntrica con respecto a un eje del árbol (8) de accionamiento.
  4. 4.
    Cabezal (1) de husillo de máquina herramienta según la reivindicación 1, en el que el cabezal (1) de husillo de máquina herramienta incluye mecanismos (14) de sujeción para mantener una posición de ángulo de rotación del árbol (8) de accionamiento en el cabezal (5) de soporte, estando previstos los mecanismos (14) de sujeción en lados respectivos de una ubicación en la que el motor (9) de accionamiento y el árbol (8) de accionamiento se conectan el uno al otro.
  5. 5.
    Cabezal (1) de husillo de máquina herramienta según la reivindicación 1, en el que el cabezal (1) de husillo de máquina herramienta incluye un elemento (17) de soporte unido a una parte de extremo de cada árbol
    (6)
    de soporte en un lado opuesto a la unidad (4) de husillo, incluyendo el elemento (17) de soporte un par de brazos (15) de soporte, encarados al par de brazos (7) de horquilla y se extienden en una dirección axial de la unidad (4) de husillo, y una sección (16) de base, que conecta el par de brazos (15) de soporte el uno al otro, y
    en el que, ajustándose e insertándose la unidad (4) de husillo en un orificio (18) de soporte en la sección
    (16)
    de base del elemento (17) de soporte, una parte periférica externa de la unidad (4) de husillo está soportada por el elemento (17) de soporte.
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