ES2437266A1

ES2437266A1 - Dispositivo de sujeción para portapiezas

Info

Publication number: ES2437266A1
Application number: ES201331310A
Authority: ES
Inventors: Hans Hediger
Original assignee: Erowa AG
Current assignee: Erowa AG
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: TWI618599B; SE538216C2; ES2437266B1; SK288542B6; GB2517517B; CA2827437C; GB2517517A; AT514431A4; CH708458B1; FI20135956A; JP5951578B2; JP2015039769A; PL406114A1; CZ309713B6; BR102013027051A2; SK50262013A3; CN104416394B; FI126532B; DE102013014036A1; KR102081145B1

Abstract

El dispositivo de sujeción comprende una base de sujeción (1) y un portapiezas (2) que se puede sujetar firmemente en el mismo. La base de sujeción (1) presenta varios dispositivos de sujeción (5) y el portapiezas (2) está provisto de una cantidad de pivotes de sujeción (43), que corresponde a la cantidad de dispositivos de sujeción (5), para sujetarlo firmemente en el respectivo dispositivo de sujeción (5). En la base de sujeción (1) están dispuestos los primeros elementos de centrado (4) que interactúan con otros elementos de centrado (38), dispuestos en el portapiezas (2), de tal manera que el portapiezas (2) se alinea en dirección X y en dirección Y al sujetarse firmemente en la base de sujeción (1). El respectivo dispositivo de sujeción (5) presenta un manguito de sujeción (6), cuyo lado superior forma el apoyo Z del portapiezas (2). El apoyo Z de la base de sujeción (1) se forma mediante varias secciones superficiales (11) dispuestas en el lado superior del respectivo manguito de sujeción (6). Cada una de estas secciones superficiales (11) está provista de un orificio de salida para suministrar aire. El respectivo manguito de sujeción (6) presenta una prolongación hueca continua que se extiende hasta el lado inferior de la base de sujeción (1).

Description

5 La presente invención se refiere a un dispositivo de sujeción para portapiezas que presenta una base de sujeción varios dispositivos de sujeción y con el portapiezas estando provisto de una cantidad de pivotes de sujeción, que se corresponde con la cantidad de dispositivos de sujeción, para sujetarlo firmemente en el respectivo dispositivo de sujeción, estando dispuestos en la base de sujeción unos primeros elementos de centrado que interactúan con otros

10 elementos de centrado dispuestos en el portapiezas, de tal manera que el portapiezas se alinea en dirección “X” y en dirección “Y” al sujetarse firmemente en la base de sujeción, presentando el respectivo dispositivo de sujeción un manguito de sujeción, cuyo lado superior forma el apoyo Z del portapiezas.Este tipo de dispositivos de sujeción se usa para sujetar firmemente, en una posición definida, piezas de trabajo montadas en el portapiezas o

15 herramientas. La base de sujeción se fija normalmente sobre una mesa de trabajo de una máquina de mecanizado o una prensa, mientras que el portapiezas se puede fijar de manera reproducible en la posición exacta en la base de sujeción y también se puede volver a separar.

Por el documento EP0614725A1 es conocido un dispositivo de tipo genérico para sujetar

20 firmemente, en la posición definida, una pieza de trabajo en la zona de trabajo de una máquina de mecanizado. El dispositivo está compuesto de una base que se ha de fijar en la zona de trabajo de la máquina de mecanizado, así como de un portapiezas que se puede colocar sobre la base y sujetar firmemente aquí. El portapiezas presenta cuatro pivotes de sujeción que permiten sujetarlo firmemente en cuatro dispositivos de sujeción dispuestos de manera

25 correspondiente en la base. Para posicionar el portapiezas en la base, esta última se ha provisto de primeros elementos de alineación en forma de reglas de centrado, mientras que el portapiezas presenta otros elementos de alineación en forma de placas perfiladas con una ranura. Cuando el portapiezas se fija en la base, las reglas de centrado mencionadas engranan en las ranuras de las placas perfiladas y posicionan el portapiezas tanto en dirección X y en

30 dirección Y como respecto a la posición angular alrededor del eje Z. El posicionamiento en Z se lleva a cabo al ser arrastrado el portapiezas por los dispositivos de sujeción contra la base, hasta que su lado inferior plano entra en contacto con superficies de apoyo anulares de la base. Aunque este tipo de dispositivo de sujeción ha resultado eficaz en la práctica, existe el peligro de que en las superficies de apoyo anulares se acumule con el tiempo la suciedad que

35 obstaculiza un posicionamiento exacto del portapiezas, en particular en dirección Z. Además, en los cuatro dispositivos de sujeción se puede acumular también la suciedad que impide, dado

el caso, el correcto funcionamiento del respectivo dispositivo de sujeción.

Es objetivo de la invención crear un dispositivo de sujeción que corresponda al ámbito técnico mencionado al inicio y sea menos sensible al ensuciamiento, de manera que el portapiezas se 5 pueda fijar exactamente de manera reproducible en la base de sujeción.

La solución del objetivo está definida mediante las características de la reivindicación 1. Según la invención, la base de sujeción del dispositivo de sujeción presenta varios dispositivos de sujeción y el portapiezas está provisto de una cantidad de pivotes de sujeción, que 10 corresponde a la cantidad de dispositivos de sujeción, para sujetarlo firmemente en el respectivo dispositivo de sujeción, estando dispuestos en la base de sujeción los primeros elementos de centrado que interactúan con otros elementos de centrado, dispuestos en el portapiezas, de tal manera que el portapiezas se alinea en dirección X y en dirección Y al sujetarse firmemente en la base de sujeción, presentando el respectivo dispositivo de sujeción 15 un manguito de sujeción, cuyo lado superior forma el apoyo Z del portapiezas, formándose el apoyo Z de la base de sujeción mediante varias secciones superficiales dispuestas en el lado superior del respectivo manguito de sujeción, estando provista cada sección superficial de al menos un orificio de salida para un medio de limpieza y estando provisto el respectivo manguito de sujeción de una prolongación hueca que se extiende hasta el lado inferior de la

20 base de sujeción.

En un dispositivo de sujeción con esta configuración, los apoyos Z se forman, por una parte, mediante secciones superficiales definidas que se pueden limpiar. Por la otra parte, la suciedad eventual, que se acumula en la zona de los dispositivos de sujeción, puede salir o se puede

25 eliminar por abajo de la base de sujeción. Por tanto, un dispositivo de sujeción de este tipo es esencialmente menos sensible al ensuciamiento, de modo que el portapiezas se puede fijar también exactamente de manera reproducible en la base de sujeción durante un largo período de tiempo.

30 En las reivindicaciones dependientes aparecen formas de realización y variantes preferidas del objeto de la invención.

En una variante particularmente preferida, la base de sujeción está provista de un cuerpo básico y el portapiezas está provisto de un cuerpo principal, estando insertados en el cuerpo 35 básico de la base de sujeción los manguitos de sujeción que sirven para formar los apoyos Z de la base de sujeción y estando insertados en el cuerpo principal del portapiezas cuerpos

anulares para formar los apoyos Z del portapiezas. Esta configuración permite fabricar los respectivos apoyos Z de un material adaptado específicamente a los requerimientos deseados. Además, aquellos elementos del dispositivo de sujeción, que no están sometidos a una solicitación especial, en particular el cuerpo básico y el cuerpo principal, se fabrican de un

5 material comparativamente favorable y, dado el caso, ligero. A este respecto se propone en otro ejemplo de realización preferido que los manguitos de sujeción se fabriquen de un material más duro que el cuerpo básico de la base de sujeción y que los cuerpos anulares del portapiezas se fabriquen de un material más duro que el cuerpo principal del portapiezas.

10 En otra variante preferida del dispositivo de sujeción, el respectivo manguito de sujeción está configurado en forma de una sola pieza y tiene un hombro anular con un canal anular realizado en el lado inferior y unido a los orificios de salida mediante taladros. Esta configuración permite una configuración comparativamente simple del manguito de sujeción, ya que sus orificios de salida se pueden abastecer de aire a través del canal anular.

15 Una variante particularmente preferida del dispositivo de sujeción prevé que el portapiezas esté ajustado a la base de sujeción de tal modo que después de colocarse de manera suelta el portapiezas sobre la base de sujeción queda una hendidura en el orden de magnitud de 0,1 a 0,01 mm entre las secciones superficiales, que sirven como apoyos Z, de la base de sujeción y

20 los apoyos Z del portapiezas. Se logra así que el portapiezas sólo tenga que hacer un recorrido muy corto en dirección Z durante el proceso de sujeción, hasta entrar en contacto con los apoyos Z de la base de sujeción. Por tanto, cuando el portapiezas se sujeta firmemente, los elementos de ranura se desvían muy poco en dirección Z, lo que favorece una alineación de gran precisión del portapiezas respecto a la base de sujeción, ya que debido al desplazamiento

25 Z muy pequeño del portapiezas tras la alineación en dirección X y en dirección Y se excluye prácticamente una posible fuente de error y sólo se han de superar fuerzas comparativamente mínimas para la desviación elástica de los elementos de ranura en dirección Z.

A partir de la siguiente descripción detallada y la totalidad de las reivindicaciones se derivan 30 otras formas de realización y combinaciones de características ventajosas de la invención.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras de los dibujos, usados para explicar un ejemplo de realización, muestran:

35 Fig. 1 en representación en perspectiva, un dispositivo de sujeción compuesto de una base de sujeción y de un portapiezas;

Fig. 2 un corte transversal a través de la base de sujeción;

5 Fig. 2a una sección a escala ampliada de la figura 2;

Fig. 3 un corte transversal a través del portapiezas;

Fig. 4 el portapiezas durante la colocación sobre la base de sujeción; y 10

Fig. 5 el portapiezas en el estado sujetado firmemente.

La figura 1 muestra los elementos esenciales del dispositivo de sujeción en vista en

perspectiva. El dispositivo de sujeción comprende una base de sujeción 1 que se fija en la zona 15 de una máquina de mecanizado, así como un portapiezas 2. El dispositivo de sujeción

representado sirve en particular para sujetar firmemente piezas de trabajo grandes y/o pesadas

en la zona de trabajo de una máquina de mecanizado, por ejemplo, una fresadora, una lijadora,

una máquina electroerosionadora o un torno. Por grande y pesado se entienden en este

sentido aquellas piezas de trabajo que pueden tener un tamaño aproximado de 500x500x500 20 mm y un peso de hasta varios cientos de kilogramos.

La base de sujeción 1 está provista de un cuerpo básico 22, en el que están alojados cuatro

dispositivos de sujeción 5, mientras que el portapiezas 2 presenta un cuerpo principal 36, en el

que están colocados cuatro pivotes de sujeción 43 que se encuentran dispuestos en 25 correspondencia con los dispositivos de sujeción y se pueden sujetar firmemente en los

dispositivos de sujeción 5. A fin de posibilitar un posicionamiento exacto del portapiezas 2 en la

base de sujeción 1, en el cuerpo básico de la base de sujeción 1 están dispuestos los primeros

elementos de centrado en forma de cuatro regletas de centrado 4 y en el cuerpo principal del

portapiezas 2 están dispuestos otros elementos de centrado en forma de cuatro elementos de 30 ranura 38. Los elementos de ranura 38 están configurados de manera que su zona central,

provista de una ranura de centrado, se puede desviar elásticamente en un valor determinado,

con preferencia algunas centésimas de milímetro, en dirección Z, es decir, en dirección del lado

inferior 37 del portapiezas 2. El portapiezas 2 está provisto de un lado inferior plano 37, en el

que están fijados los elementos de ranura 38 mediante tornillos. Dado que la configuración 35 básica de un dispositivo de sujeción de este tipo es conocida por el documento EP0614725A1,

a continuación se abordan en particular las características del dispositivo de sujeción que

resultan esenciales según la invención.

El respectivo dispositivo de sujeción 5 de la base de sujeción 1 comprende manguitos de sujeción 6 que se encuentran insertados en el cuerpo básico 22 y cuyo lado superior anular 5 forma parcialmente el apoyo Z del portapiezas 2. A tal efecto, el respectivo lado superior está provisto de cuatro secciones superficiales elevadas 11, con las que entra en contacto el portapiezas mediante superficies de apoyo planas durante la sujeción. Cada una de las secciones superficiales mencionadas 11 está provista de un orificio de salida, a través del que se puede suministrar un medio de limpieza, preferentemente aire. Las secciones superficiales

10 elevadas 11 se han sometido a un proceso de rectificado plano de alta precisión. Se entiende que en vez de cuatro secciones superficiales elevadas 11 se puede prever también otra cantidad y otra forma de tales secciones superficiales elevadas.

La base de sujeción 1 está provista además de un orificio de indexación 15 que sirve para

15 alojar un pasador de indexación 3 dispuesto en el portapiezas 2. La interacción de estos medios de indexación debe garantizar que el portapiezas 2 se fije siempre en la misma posición angular en la base de sujeción 1.

En el cuerpo principal 36 del portapiezas 2, en su lado inferior que se va a dirigir hacia la base

20 de sujeción 1, están insertados cuerpos anulares 46 para formar los apoyos Z, que rodean el pie trasero del respectivo pivote de sujeción 43 dirigido hacia el lado inferior 37 del portapiezas

2. Los cuerpos anulares mencionados 46 están fabricados de un material altamente resistente, preferentemente de acero endurecido. La fijación y el mecanizado de estos cuerpos anulares 46 se explican en detalle a continuación.

25 El cuerpo básico 22 de la base de sujeción 1 está provisto de varios canales de conexión laterales 35. A través de estos canales de conexión 35 se pueden alimentar medios para el funcionamiento de los dispositivos de sujeción 5, por ejemplo, aire comprimido, etc. Al menos a través de uno de estos canales de conexión 35 se puede alimentar un medio de limpieza, por

30 ejemplo, aire, a los orificios de salida realizados en las secciones superficiales elevadas 11.

La figura 2 muestra un corte transversal a través de la base de sujeción 1 a lo largo de la línea A-A en la figura 1. El cuerpo básico 22 está provisto de cuatro entalladuras 23 para alojar respectivamente un dispositivo de sujeción 5. En esta representación se pueden observar sólo

35 dos de las cuatro entalladuras. Por medio de uno de los cuatro dispositivos de sujeción, el dispositivo de sujeción izquierdo 5 en el presente dibujo, se explica en detalle a continuación la construcción de tal dispositivo de sujeción 5.

El respectivo dispositivo de sujeción 5 comprende un manguito de sujeción 6, así como un pistón de bloqueo 28 que están insertados en la entalladura mencionada 23. El pistón de 5 bloqueo 28 está configurado en forma de un pistón anular que encierra el manguito de sujeción 6 o su prolongación trasera 10. La respectiva entalladura 23 está cubierta hacia abajo mediante una placa de recubrimiento redonda 30, estando provista la respectiva placa de recubrimiento 30 de un orificio central 31, cuya función se explica en detalle a continuación. A partir de esta representación resulta evidente en particular que el respectivo manguito de sujeción 6 está 10 configurado como un tipo de casquillo y presenta un orificio continuo 14 que se extiende a través de toda la base de sujeción 1. El manguito de sujeción 6 está compuesto esencialmente de un lado superior 8, un hombro anular 9 que se conecta a éste hacia abajo, y una prolongación cilíndrica hueca 10, cuyo extremo trasero se extiende hasta el lado trasero de la base de sujeción 1. El lado superior 8 del manguito de sujeción 6 está provisto en el lado 15 interior de una zona de introducción cónica 13. El respectivo manguito de sujeción 6 está apoyado mediante el hombro anular 9 en un primer escalón o escalón superior 24 de la respectiva entalladura 23. En el presente ejemplo, el pistón de bloqueo 28 está representado en la posición de bloqueo inferior, en la que presiona radialmente hacia dentro las esferas de sujeción 53 que sirven para bloquear un pivote de sujeción. El pistón de bloqueo 28 se 20 presiona hacia la posición de bloqueo representada mediante muelles de presión 29 apoyados

en el cuerpo básico 22.

Para presionar el pistón de bloqueo 28 hacia arriba en contra de la fuerza de los muelles 29, se

introduce un medio a presión en un espacio anular 32 entre el lado inferior del pistón de 25 bloqueo 28 y la placa de recubrimiento 30. Los medios necesarios al respecto no aparecen

representados. Sólo se puede ver en cada caso un canal 33 que conduce al espacio anular

mencionado 32 y a través del que se puede introducir el medio a presión correspondiente. La

respectiva placa de recubrimiento 30 está fijada mediante tornillos (no representados) en un

escalón trasero 27 de la respectiva entalladura 23 en el lado trasero/lado inferior de la base de 30 sujeción 1. El espacio anular 32 se cierra herméticamente mediante juntas que no se abordan

en detalle.

La prolongación cilíndrica hueca 10 del manguito de sujeción 6 se extiende a través del orificio

central 31 en la placa de recubrimiento 30 hasta el lado trasero o inferior de la base de sujeción 35 1, de modo que se crea una zona de paso, a través de la que puede salir o se puede eliminar la

suciedad que se acumule en todo caso. Asimismo, a través del manguito de sujeción 6 se

puede evacuar también por abajo, por ejemplo, el agua refrigerante.

El respectivo manguito de sujeción 6 está configurado en forma de una sola pieza, estando realizado en el lado trasero o lado inferior del hombro anular 9 un canal anular 19 que se 5 encuentra unido mediante taladros axiales 20 a los orificios de salida 12 que desembocan en las secciones superficiales elevadas 11. Los canales anulares de todos los manguitos de sujeción están unidos a un canal de conexión que parte del cuerpo básico 22. El manguito de sujeción 6, fabricado de acero, está endurecido al menos en la zona de las secciones superficiales 11 usadas como apoyo Z, estando compuesto preferentemente todo el manguito

10 de sujeción 6 de acero endurecido.

Al preverse secciones superficiales elevadas 11 como apoyos Z se mantiene un espacio libre entre las secciones superficiales 11, sobre todo porque la superficie del respectivo manguito de sujeción 6 está desplazada ligeramente hacia atrás en las zonas situadas entre las secciones 15 superficiales 11. A diferencia de los apoyos Z configurados según el estado de la técnica, que presentan una configuración anular continua sin orificios de limpieza, los apoyos Z configurados según la invención son esencialmente menos sensibles al ensuciamiento, sobre todo porque mediante las superficies de apoyo Z reducidas se consigue además una presión superficial mayor. Sin embargo, esto implica que las superficies de apoyo correspondientes

20 tengan una configuración resistente y que preferentemente sean muy duras.

El manguito de sujeción 6 está provisto de una pluralidad de taladros radiales 52 que sirven para alojar las esferas de sujeción 53. Se puede observar además que la respectiva regleta de centrado 4 está insertada en una ranura realizada en el lado superior del cuerpo básico 22. Las 25 regletas de centrado 4 están fijadas mediante tornillos (no representados) en el cuerpo básico

22. Preferentemente, las regletas de centrado 4 están pegadas además en la respectiva ranura. Cada regleta de centrado 4 está provista de dos superficies laterales inclinadas 49 que sirven para el centrado.

30 La figura 2a muestra una sección a escala ampliada de la figura 2. En esta representación se observa en particular uno de los taladros verticales 20 que conduce hacia un orificio de salida 12 en una de las secciones superficiales elevadas 11 del manguito de sujeción 6. El propio orificio de salida 12 presenta una sección transversal comparativamente pequeña respecto al taladro vertical 20, lo que se manifiesta en una velocidad elevada del aire que sale por el

35 orificio de salida 12. Se observa también el canal anular 19 que se encuentra unido al respectivo orificio de salida 12 mediante el taladro 20. Se observa asimismo el canal 18 que discurre radialmente respecto al canal anular 19 y que une el taladro 17 al canal anular 19. Si, como en el presente ejemplo, están previstas cuatro secciones superficiales 11 provistas de orificios de salida 12, entonces el respectivo canal anular 19 está unido a los cuatro orificios de salida 12 mediante cuatro taladros 20 que discurren en vertical.

5 La figura 3 muestra un corte transversal a través del portapiezas 2 a lo largo de la línea B-B en la figura 1. En el lado inferior 37 del cuerpo principal 36 están fijados tanto los pivotes de sujeción 43 como los elementos de ranura 38. En esta representación en corte se observan además las superficies de apoyo Z 47 que se forman mediante discos anulares, o sea, los

10 cuerpos anulares 46, insertados en el lado inferior del cuerpo principal 36. Los cuerpos anulares 46 están fabricados de acero endurecido, mientras que el cuerpo principal 36 del propio portapiezas 2 está fabricado de un material más blando y liviano, por ejemplo, aluminio. Esto es importante también, porque las superficies de apoyo Z 47 son comparativamente pequeñas y en caso de usarse un material no endurecido existiría el peligro de que los apoyos

15 Z se deformen elástica y/o plásticamente debido a las altas fuerzas de sujeción. La parte central, provista de la ranura de centrado 39, del respectivo elemento de ranura 38 está apoyada en el cuerpo principal 36 mediante dos nervios 41 que discurren en dirección radial. Como ya se mencionó, la parte central del elemento de ranura 38 se puede desviar elásticamente en dirección Z en algunas centésimas de milímetro. La configuración de estos

20 nervios 41, en particular su grosor, longitud, anchura y material, permite determinar la fuerza para desviar la parte central, o sea, la ranura 39, en dirección Z.

Con el objetivo de fijar el cuerpo anular 46 en el cuerpo principal 36, éste se inserta en un primer paso en una depresión, prevista para alojar el cuerpo anular 46, en el lado inferior 37 del 25 portapiezas 2. El cuerpo anular 46 se pega preferentemente en la depresión mencionada. El cuerpo anular 46 y, dado el caso, también el lado inferior 37 del portapiezas 2 se someten después a un proceso de rectificado plano. A continuación, los pivotes de sujeción 43 se fijan en el cuerpo principal 36 del portapiezas 2 mediante tornillos. Los cuerpos anulares 46 tienen una entalladura central, cuyo diámetro es ligeramente mayor que un collar de centrado 30 dispuesto en el lado trasero del pivote de sujeción 43. Cuando se fija el respectivo pivote de sujeción 43, se fija adicionalmente el respectivo cuerpo anular 46 mediante un pie 48, ampliado respecto al diámetro, del pivote de sujeción 43. Al estar pegados fijamente los cuerpos anulares 46 al cuerpo principal 36 del portapiezas 2 se garantiza que su posición y forma no varíen durante el atornillado de los pivotes de sujeción 43. Esto es importante, porque el

35 respectivo lado inferior del cuerpo anular 46 forma un apoyo Z definido y altamente preciso después del rectificado.

Los elementos de centrado, que resultan determinantes para el centrado en dirección X y en dirección Y, específicamente las regletas de centrado 4 y los elementos de ranura 38, están ajustados entre sí de tal modo que después de colocarse de manera suelta el portapiezas (2) 5 sobre la base de sujeción (1) queda una hendidura de 0,1 a 0,01 mm, con preferencia una hendidura de 0,02 a 0,04 mm, entre los apoyos Z de la base de sujeción 1, o sea, las secciones superficiales elevadas 11, y las superficies de apoyo Z del portapiezas 2, o sea, las superficies de apoyo anulares 47. La colocación suelta del portapiezas 2 sobre la base de sujeción 1 significa que el portapiezas 2 se posiciona sobre la base de sujeción 1 por su propio peso, en 10 todo caso con una pieza de trabajo fijada aquí. En este sentido se habla también de colocar sin fuerza de sujeción el portapiezas 2 sobre la base de sujeción 1. Los elementos de ranura 38 están adaptados en cualquier caso a un peso máximo de la pieza de trabajo que se va a fijar en el portapiezas 2, por ejemplo, piezas de trabajo de varios cientos de kilogramos, de tal modo que después de colocarse el portapiezas 2 junto con una pieza de trabajo, fijada en el mismo, 15 aún queda una hendidura entre los apoyos Z de la base de sujeción 1 y las superficies de

apoyo Z del portapiezas 2.

La figura 4 muestra el portapiezas 2 durante la colocación sobre la base de sujeción 1. La base

de sujeción 1 está representada en un corte a lo largo de la línea C-C de la figura 1. Para poder 20 introducir el respectivo pivote de sujeción 43 en el manguito de sujeción correspondiente 6 del

dispositivo de sujeción y sujetarlo firmemente aquí, el respectivo pistón de bloqueo 28 ha de

estar situado en la posición de desbloqueo representada, en la que las esferas de sujeción 53

se encuentran en la posición retirada o al menos pueden ser presionadas radialmente hacia

fuera por el respectivo pivote de sujeción 43 durante su introducción. En la posición de 25 desbloqueo del pistón de bloqueo 28 que corresponde a su posición final superior, las esferas

de sujeción 53 pueden entrar en una ranura anular del pistón de bloqueo 28. Los pistones de

bloqueo 28 son presionados neumáticamente hacia arriba, hacia la posición representada, en

contra de la fuerza de pretensado de los muelles 29 como resultado de la introducción de un

medio a presión, aire, en el espacio anular 32. En la posición final superior, el respectivo pistón 30 de bloqueo 28 se apoya con su lado superior en otro escalón, que sirve como tope, de la

respectiva entalladura 23.

El portapiezas 2 baja ahora en dirección Z, hasta engranar las regletas de centrado 4 en los

elementos de ranura 38. Concretamente, las paredes laterales inclinadas 40 de los elementos 35 de ranura 38 entran en contacto con las superficies laterales inclinadas 49 de las regletas de

centrado 4. Después de colocarse de manera suelta el portapiezas 2 sobre la base de sujeción

1, el portapiezas 2 queda alineado tanto respecto a la base de sujeción en dirección X y en dirección Y como también respecto a la posición angular alrededor del eje Z que discurre en perpendicular a las superficies de apoyo Z. El posicionamiento Z es el único que no se ha completado, ya que queda una hendidura en el orden de magnitud de 0,1 a 0,01 mm entre las

5 secciones superficiales elevadas 11 del respectivo manguito de sujeción y el lado inferior de los correspondientes cuerpos anulares 46, que sirven como superficie de apoyo Z 47, del portapiezas 2. La dirección Z está indicada con una flecha 54.

Después de colocarse de manera suelta el portapiezas 2 sobre la base de sujeción 1 se

10 suministra preferentemente aire a través de los orificios de salida hacia las secciones superficiales elevadas 11. El aire, que sale a alta velocidad de circulación, limpia tanto las superficies de apoyo anulares Z 47 del portapiezas 2 como las secciones superficiales elevadas 11 de la base de sujeción 1. En el conducto de alimentación de aire se dispone preferentemente un sensor de presión o circulación (no representado). Tal sensor permite

15 detectar si el portapiezas 2 está sujetado de manera firme o correcta en la base de sujeción 1, ya que después de sujetarse firmemente el portapiezas 2, los orificios de salida de aire quedan cerrados mediante las superficies de apoyo Z 47, situadas muy juntas en cada caso, del portapiezas 2. Esto puede ser detectado por el sensor.

20 La hendidura mencionada entre los apoyos Z se elimina durante la sujeción del portapiezas 2 al ser arrastrado el portapiezas mediante los cuatro dispositivos de sujeción 5, dispuestos en la base de sujeción 1, en dirección de la base de sujeción 1. A tal efecto, la sobrepresión neumática se reduce en el respectivo espacio anular 32 debido a la apertura de una válvula (no representada), hasta adaptarse a la presión ambiente. La fuerza de los muelles de presión 29

25 presiona el respectivo pistón anular 28 hacia abajo y las esferas de sujeción 53 se desplazan, por consiguiente, radialmente hacia dentro. Las esferas de sujeción 53 entran en contacto con las superficies inclinadas 54 en la cabeza 44 del respectivo pivote de sujeción 43 (figura 3) y lo arrastran hacia abajo, hasta eliminarse la hendidura mencionada entre los apoyos Z 11, 47. Al arrastrarse hacia abajo el portapiezas 2, los elementos de ranura 38 se desvían también

30 elásticamente.

Si el respectivo espacio anular 32 está sin presión, los pistones anulares 28 son presionados hacia abajo, hacia la posición de bloqueo, por la fuerza de pretensado de los muelles de presión 29, de manera que el portapiezas 2 queda sujetado firmemente y bloqueado en la base

35 de sujeción 1, ya que las esferas de sujeción 53 retienen el respectivo pivote de sujeción 43. Este estado de sujeción aparece representado en la figura 5.

A fin de garantizar la hendidura mencionada en el orden de magnitud de 0,1 a 0,01 mm entre las superficies de apoyo Z 11 de la base de sujeción 1 y las superficies de apoyo Z 47 del portapiezas 2 después de colocarse de manera suelta el portapiezas 2 sobre la base de 5 sujeción 1 es necesario, por una parte, someter a un mecanizado de alta precisión y a un rectificado plano los apoyos Z mencionados, específicamente las secciones superficiales elevadas 11 en el lado superior del respectivo manguito de sujeción 6 y en el lado inferior de los cuerpos anulares 46 que forman una superficie de apoyo anular 47. Por la otra parte, los elementos de ranura 38, específicamente las paredes laterales 40 de los elementos de ranura

10 38 y las superficies laterales 49 de los elementos de centrado, han de estar mecanizadas también con una alta precisión y ajustadas entre sí, de modo que la posición y la masa de las ranuras 39 correspondan a un valor predeterminado y estén adaptadas a las regletas de alineación 4 dispuestas en la base de sujeción 1.

15 Debido a la pequeña hendidura situada entre los apoyos Z, después de colocarse de manera suelta el portapiezas 2 sobre la base de sujeción 1 se logra que el portapiezas 2 sólo tenga que hacer un recorrido muy corto en dirección Z durante el proceso de sujeción, hasta entrar en contacto con los apoyos Z 11 de la base de sujeción 1. Esto tiene a su vez la ventaja de que también los elementos de ranura 38 se han de desviar elásticamente sólo muy poco en

20 dirección Z, a saber, en el valor de la hendidura situada entre los apoyos Z. Esto favorece una alineación altamente precisa del portapiezas 2 respecto a la base de sujeción 1, ya que debido al desplazamiento Z muy pequeño del portapiezas 2 tras la alineación en dirección X y en dirección Y se excluye prácticamente una posible fuente de error.

25 La previsión de elementos de centrado separados en forma de las regletas de centrado 4 y de los elementos de ranura 38 representados tiene la ventaja de que estos se pueden fabricar de un material adaptado específicamente a los requerimientos deseados o necesarios. Esto tiene además la ventaja de que el respectivo cuerpo básico 22 de la base de sujeción 1 o el cuerpo principal 36 del portapiezas 2 se puede fabricar también de un material con las propiedades

30 deseadas, preferentemente de manera económica y, dado el caso, ligero. Mientras que los elementos de centrado se fabrican con preferencia de un material duro y resistente, como el acero endurecido, en el caso del cuerpo básico 22 de la base de sujeción 1 se usa preferentemente como material fundamental acero no endurecido y el cuerpo principal 36 del portapiezas 2 está fabricado con preferencia de aluminio o una aleación de aluminio.

35 Resumiendo, se puede comprobar que el dispositivo de sujeción configurado según la

invención garantiza un posicionamiento del portapiezas 2 absoluto y en particular también altamente preciso de manera reproducible en la base de sujeción 1. Esto se consigue, por una parte, al limpiarse los apoyos Z durante el proceso de sujeción. Por la otra parte, los elementos de centrado se mecanizan tras su fijación con una alta precisión y se ajustan entre sí de tal 5 modo que el portapiezas, tras colocarse de manera suelta sobre la base de sujeción, queda posicionado tanto en dirección X y en dirección Y como respecto a la posición angular alrededor del eje Z, quedando una hendidura de 0,1 a 0,01 mm, con preferencia de 0,02 a 0,04 mm, entre los apoyos Z, específicamente entre las secciones superficiales elevadas 11 de la base de sujeción 1 y las superficies de apoyo anulares 47 del portapiezas 2. En el proceso de 10 sujeción siguiente, que sirve sólo para posicionar el portapiezas en dirección Z y para fijarlo firmemente en la base de sujeción, el portapiezas ha de hacer sólo un recorrido en el orden de magnitud de la hendidura mencionada. El desplazamiento sólo mínimo del portapiezas en dirección Z después del posicionamiento en dirección X y/o en dirección Z excluye prácticamente una posible fuente de error. Como resultado del corto desplazamiento, los

15 elementos de ranura elásticos en el portapiezas se han de desviar sólo ligeramente, lo que se manifiesta durante la sujeción en una resistencia comparativamente pequeña en dirección Z, así como en una alta precisión y una gran durabilidad.

Si antes se hablaba de un posicionamiento altamente preciso del portapiezas en la base de

20 sujeción, con el dispositivo de sujeción configurado según la invención se aspira a lograr una exactitud reproducible en un intervalo inferior a 2 micras.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) con una base de sujeción (1) para sujetar firmemente el portapiezas (2), presentando la base de sujeción (1) varios dispositivos de 5 sujeción (5) y estando provisto el portapiezas (2) de una cantidad de pivotes de sujeción (43), que corresponde a la cantidad de dispositivos de sujeción (5), para sujetarlo firmemente en el respectivo dispositivo de sujeción (5), estando dispuestos en la base de sujeción (1) los primeros elementos de centrado (4) que interactúan con otros elementos de centrado (38), dispuestos en el portapiezas (2), de tal manera que el portapiezas (2) se alinea en dirección “X” 10 y en dirección “Y” al sujetarse firmemente en la base de sujeción (1), presentando el respectivo dispositivo de sujeción (5) un manguito de sujeción (6), cuyo lado superior forma el apoyo Z del portapiezas (2), caracterizado por que el apoyo Z de la base de sujeción (1) se forma mediante varias secciones superficiales (11) dispuestas en el lado superior del respectivo manguito de sujeción (6), estando provista cada sección superficial (11) de al menos un orificio

15 de salida (12) para un medio de limpieza y estando provisto el respectivo manguito de sujeción

(6) de una prolongación hueca (10) que se extiende hasta el lado inferior de la base de sujeción (1), y donde las secciones superficiales (11) han sido sometidas a un mecanizado de alta precisión y a un proceso de rectificado plano de alta precisión.

20 2. Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) según la reivindicación 1, caracterizado por que la base de sujeción (1) está provista de un cuerpo básico (22) y el portapiezas (2) está provisto de un cuerpo principal (36), estando insertados en el cuerpo básico (22) de la base de sujeción (1) los manguitos de sujeción (6) que sirven para formar los apoyos Z de la base de sujeción (1) y estando insertados en el cuerpo principal (36) del portapiezas (2) cuerpos

25 anulares (46) para formar los apoyos Z del portapiezas (2).
3. Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) según la reivindicación 2, caracterizado por que los manguitos de sujeción (6) están fabricados en un primer material y el cuerpo básico

(22)

de la base de sujeción (1) está fabricado en un segundo material, siendo el primer material 30 de mayor dureza que el segundo material, y por que los cuerpos anulares (46) del portapiezas

(2) están fabricados en un material y el cuerpo principal (36) está fabricado en otro material distinto a los cuerpos anulares (46), siendo de mayor dureza el material de los cuerpos anulares (46) que el material del cuerpo principal (36) del portapiezas (2).

35 4. Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el respectivo manguito de sujeción (6) está configurado en forma de

una sola pieza y tiene un hombro anular (9) con un canal anular (19) realizado en el lado inferior y unido a los orificios de salida (12) mediante taladros (20).
5. Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) según una de las reivindicaciones precedentes,

5 caracterizado por que la base de sujeción (1) presenta cuatro dispositivos de sujeción (5) y el portapiezas (2) presenta cuatro pivotes de sujeción (43).
6. Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) según la reivindicación4, caracterizado por que el cuerpo básico (22) de la base de sujeción (1) está provisto de al menos un canal de conexión

10 (35a) que desemboca hacia fuera y que está unido a los canales anulares (19) de todos los manguitos de sujeción (6).
7. Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) según una de las reivindicaciones 4 a 6,

15 caracterizado por que el cuerpo básico (22) de la base de sujeción (1) está provisto de entalladuras (23) para alojar los manguitos de sujeción (6), formando la respectiva entalladura

(23) un primer escalón (24) que forma una superficie de apoyo para el hombro (9) del respectivo manguito de sujeción (6).

20 8. Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que los primeros elementos de centrado, dispuestos en la base de sujeción (1), están configurados en forma de regletas de centrado (4) y los otros elementos de centrado, dispuestos en el portapiezas (2), están configurados en forma de elementos de ranura (38) diseñados de manera flexible elásticamente en dirección Z.
9. Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) según la reivindicación 8, caracterizado por que al colocarse de manera suelta el portapiezas (2) sobre la base de sujeción (1), los elementos de ranura (38) dispuestos en el portapiezas entran en contacto con las regletas de centrado (4) dispuestas en la base de sujeción (1).
10. Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) según la reivindicación 9, caracterizado por que los elementos de ranura (38) presentan paredes laterales inclinadas (40) que sirven como superficies de centrado y las regletas de centrado (4) presentan superficies laterales (49) que están configuradas en correspondencia con las paredes laterales (40) y sirven como superficies

35 de centrado.
11. Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el portapiezas (2) está ajustado a la base de sujeción (1) de tal modo que después de colocarse de manera suelta el portapiezas (2) sobre la base de sujeción (1) queda una hendidura en el orden de magnitud de 0,1 a 0,01 mm entre las secciones

5 superficiales (11), que sirven como apoyos Z, de la base de sujeción (1) y los apoyos Z (47) del portapiezas (2).
12. Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el respectivo dispositivo de sujeción (5) de la base de sujeción (1)

10 comprende un pistón de bloqueo (28) para accionar esferas de sujeción (53) a fin de sujetar firmemente un pivote de sujeción (43), estando configurado el respectivo pistón de bloqueo (28) como pistón anular que comprende la prolongación respectiva (10) de un manguito de sujeción

(6) y está pretensado mediante muelles de presión (29), apoyados en el cuerpo básico (22), en dirección del lado inferior de la base de sujeción (1).

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud: 201331310

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 06.09.2013

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

X

US 5415384 A (OBRIST BASIL et al.) 16.05.1995, todo el documento. 1-12

X

US 2009051094 A1 (SANDMEIER BRUNO) 26.02.2009, reivindicaciones 1,6,9; párrafo [21]; figuras 1-7. 1-2,7-8,12

A

US 4662043 A (STONE WILLIAM S et al.) 05.05.1987, reivindicaciones 1,26; párrafo [7]. 1-2,8

A

EP 1762330 A1 (SYSTEM 3R SCHWEIZ AG) 14.03.2007, todo el documento. 1-2,8

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 17.12.2013

Examinador C. Alonso de Noriega Muñiz Página 1/5

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201331310

CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD B23Q3/02 (2006.01)

B23Q3/06 (2006.01) B23Q1/00 (2006.01) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)

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 2/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201331310

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 17.12.2013

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.

Consideraciones:

Informe del Estado de la Técnica Página 3/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201331310

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

US 5415384 A (OBRIST BASIL et al.) 16.05.1995

D02

US 2009051094 A1 (SANDMEIER BRUNO) 26.02.2009

D03

US 4662043 A (STONE WILLIAM S et al.) 05.05.1987
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 solicitud se refiere fundamentalmente a un dispositivo de sujeción con una base de sujeción para un portapiezas.

El objeto principal de la invención es Dispositivo de sujeción para portapiezas (2) con una base de sujeción (1) para sujetar firmemente el portapiezas (2), presentando la base de sujeción (1) varios dispositivos de sujeción (4) y estando provisto el portapiezas (2) de una cantidad de pivotes de sujeción (11), que corresponde a la cantidad de dispositivos de sujeción (4), para sujetarlo firmemente en el respectivo dispositivo de sujeción (4), estando dispuestos en la base de sujeción (1) los primeros elementos de centrado (5) que interactúan con otros elementos de centrado (10), dispuestos en el portapiezas (2), de tal manera que el portapiezas (2) se alinea en dirección “X” 10 y en dirección “Y” al sujetarse firmemente en la base de sujeción (1), presentando el respectivo dispositivo de sujeción (4) un manguito de sujeción (14), cuyo lado superior forma el apoyo Z del portapiezas (2), caracterizado por que el apoyo Z de la base de sujeción (1) se forma mediante varias secciones superficiales (27) dispuestas en el lado superior del respectivo manguito de sujeción (14), estando provista cada sección superficial (27) de al menos un orificio de salida para un medio de limpieza y estando provisto el respectivo manguito de sujeción (14) de una prolongación hueca (18) que se extiende hasta el lado inferior de la base de sujeción (1), y donde las secciones superficiales (27) han sido sometidas a un mecanizado de alta precisión y a un proceso de rectificado plano de alta precisión.

El documento D01, considerado el estado de la técnica más cercano al objeto técnico de la invención y al que pertenecen las referencias numéricas entre paréntesis anteriores, divulga: (Ver reivindicación 1, figuras 1 y 2) un dispositivo de sujeción para fijar un portapiezas con los elementos de sujeción y centrado descritos en el párrafo anterior. Por otro lado, el documento divulga (ver columna 9, líneas 29-36) que la base puede estar provista de medios para limpiar las superficies del manguito y del portapiezas, por ejemplo, soplando aire presurizado, a través de canales que llegan hasta la superficie de los manguitos.

El D02 divulga (ver reivindicación 1) divulga un dispositivo de sujeción que incluye un mandril con un cuerpo de base y un portapiezas situado el mandril provisto de un mecanismo de sujeción para ubicar el portapiezas , El mecanismo de sujeción incluye una pluralidad de miembros de sujeción configurados como pistones y el mandril (ver reivindicación 6 y 9) incluye un revestimiento sólido que tiene una superficie de apoyo de los pistones en la dirección Z. El mandril incluye miembros de centrado que cooperan con otros miembros de centrado dispuestos en el portapiezas, para posicionar el portapiezas con respecto al mandril en la dirección X e Y. Por otro lado, y con fines de limpieza, (ver párrafo 21) Para fines de limpieza cada una de las superficies de soporte del mandril está provista de varios orificios 8 a través de la cual se puede hacer fluir aire de manera que se limpia la suciedad de la parte inferior del portapiezas.

Análogamente, el D03 divulga (ver reivindicación 1 y 26, figura 1 y párrafo 7) dispositivo de colocación y sujeción para herramientas y / o piezas de trabajo, que comprende un cuerpo de base, un pistón dispuesto de tal manera que sea desplazable en el cuerpo de base, un pasador dispuesto de tal manera que pueda ser conectado al pistón, y por lo significa menos un bloqueo para bloquear el posicionamiento y dispositivo de sujeción con relación a un trabajo o soporte de herramienta diseñado para ser complementario al cuerpo básico. Dicho dispositivo dispones de una superficie cónica de centrado y un sistema de limpieza que consiste en aberturas de inyección horizontales y en forma de ranura formadas en el cuerpo de base adyacente a los asientos de la circunferencia externa del cuerpo de base.

NOVEDAD (Art. 6.1 LP 11/1986).

A la luz de los documentos encontrados, la reivindicación 1 es nueva y por tanto también las siguientes que dependen de ella, de acuerdo con el Art. 6.1 de la Ley de Patentes 11/1986.

ACTIVIDAD INVENTIVA (Art. 8.1 LP 11/1986)

El documento D01 difiere de la invención en que:

a) La prolongación hueca no se extiende hasta el lado inferior de la base de sujeción.

b) No se especifica el mecanizado y rectificado de alta precisión para las secciones superficiales.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201331310

La característica de mecanizado y rectificado de alta precisión es una técnica sobradamente conocida en el estado de la técnica, obvia para un experto en la materia, cuando se pretende un centrado o encaje de piezas preciso. Mientras que la prolongación hueca que se extiende hasta el lado inferior de la base de sujeción es una mera opción de diseño.

A la vista del párrafo lo anterior, el experto en la materia podría considerar que la combinación de todas las características establecidas en la reivindicación R1 es un proceso normal de diseño. Así, el objeto de la reivindicación R1 no cumple con el requisito de actividad inventiva según el Art 8.1 de la Ley de Patentes 11/1986.

Reivindicaciones 2, 5, 7 a 12

Las características técnicas recogidas en estas reivindicaciones aparecen en el D01 de modo que el objeto que definen carece de actividad inventiva de acuerdo con el Art 8.1 de la Ley de Patentes 11/1986.

Reivindicaciones 3, 4 y 6

El empleo en las partes que van a recibir los esfuerzos de trabajo, como los manguitos de sujeción y cuerpos anulares, de un material más duro que el material con el que se fabrica la base o portapiezas, es una práctica habitual en el estado de la técnica, así como fabricar el manguito de una sola pieza o la existencia de un canal de conexión y distribución del medio de limpieza a los orificios de salida. Se considera por tanto que para el experto en la materia la combinación de todas las características es un proceso normal de diseño y en consecuencia el objeto definido en ellas no cumple con el requisito de actividad inventiva.

Informe del Estado de la Técnica Página 5/5