ES2530996B1 - Máquina de control numérico computarizado telescópica - Google Patents

Máquina de control numérico computarizado telescópica Download PDF

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Abstract

Máquina de control numérico computarizado telescópica, siendo del tipo de máquinas de control numérico computarizado, tal como una impresora 3D, que va depositando capas de material sucesivamente una sobre otra hasta conseguir un volumen en 3D para lo que el extrusor, montado en una guía cabecera, se desplaza en el sentido de los ejes “X” e “Y” y la base de impresión se desplaza en el sentido del eje “Z”, de forma que la máquina comprende: una parte fija (2) portadora de la base de impresión y una parte móvil, en el sentido del eje “Z”, que incorpora una guía cabecera (6) portadora del extrusor de plástico (5), así como unos medios de desplazamiento de la parte móvil (3), a cada lateral de la máquina, con objeto de adoptar diversas posiciones a lo largo del eje “Z” entre una primera posición de reposo, o inicio de trabajo, y una segunda posición de fin de trabajo.

Description

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DESCRIPCION
Maquina de control numerico computarizado telescopica OBJETO DE LA INVENCION.
La siguiente invencion, segun se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a una maquina de control numerico computarizado telescopica, siendo del tipo de maquinas de control numerico computarizado, tal como una impresora 3D, que va depositando capas de material sucesivamente una sobre otra hasta conseguir un volumen en 3D, teniendo por objeto que la maquina presente una primera altura en reposo y que en trabajo su altura va aumentando en el sentido del eje "Z” hasta la altura maxima de impresion.
De esta forma, estando la maquina impresora en reposo, esto es, cuando no se esta usando presenta una minima altura, ocupando un menor espacio, lo cual representa una importante ventaja
CAMPO DE APLICACION.
En la presente memoria se describe una maquina de control numerico computarizado telescopica, pudiendo ser adaptada a cualquier maquina de control numerico computarizado, y, asl, puede ser adaptada a fresadoras, cortadoras o impresoras de cualquier tecnologla como, por ejemplo, FFF (FDM), DMLS, SHS, SLS, SLA, DLP, SGC, etc.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION.
Tradicionalmente, las maquina de control numerico computarizado presentan unas medidas fijas, tanto si se trata de maquinas fresadoras o cortadoras, como si se trata de impresoras, pudiendo considerar aquella impresora 3D constituida a base de un portico que entre sus laterales presenta unas gulas portadoras de un carro con la cabeza de impresion e inferiormente presenta la base de impresion, de manera que el carro es desplazable por las gulas en el sentido del eje "Y” y, a su vez, dichas gulas son desplazables en el sentido del eje "X”, en tanto que, inferiormente, la base de impresion es desplazable en el sentido del eje "Z”.
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Asl, las medidas de la impresora vendran determinadas por la altura y anchura del portico y por la longitud de la base de impresion.
DESCRIPCION DE LA INVENCION.
En la presente memoria se describe una maquina de control numerico computarizado telescopica, siendo del tipo de maquinas de control numerico computarizado, tal como una impresora 3D, que va depositando capas de material sucesivamente una sobre otra hasta conseguir un volumen en 3D para lo que el extrusor, montado en una gula cabecera, se desplaza en el sentido de los ejes "X” e "Y” y la base de impresion se desplaza en el sentido del eje "Z”, de forma que la maquina comprende:
X una parte fija portadora de la base de impresion;
X una parte movil, en el sentido del eje "Z”, que incorpora una gula cabecera portadora del extrusor de plastico, de forma que:
o un primer motor desplaza el extrusor de plastico en el sentido del eje "X”, y; o un segundo motor desplaza la gula cabecera en el sentido del eje "Y”, y;
X unos medios de desplazamiento de la parte movil, a cada lateral de la maquina, definidos por:
o al menos, un motor de desplazamiento de la parte movil en el sentido del eje
"Z”, y;
o al menos, una gula conductora de la parte movil en el sentido del eje "Z”
De esta forma, en una primera ejecucion practica de la invention los medios de desplazamiento de la parte movil de la maquina, en el sentido del eje "Z”, se constituyen por:
X un tercer motor de tipo de husillo roscado solidario a la parte fija;
X un cuarto motor de tipo de husillo roscado solidario a la parte movil;
X una primera pareja de gulas solidarias a la parte fija;
X una segunda pareja de gulas solidarias a la parte movil;
X un soporte central por el que son pasantes ambos husillos roscados y ambas parejas de gulas, y;
X una primera y una segunda tuerca solidarias al soporte central y roscadas en los husillos del tercer y cuarto motor.
En una segunda variante de ejecucion practica de la invencion los medios de
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desplazamiento de la parte movil de la maquina, en el sentido del eje "Z”, se constituyen por:
S un quinto motor del tipo de husillo roscado pasante por el, cuyo quinto motor es solidario a un soporte fijo a la parte movil, en tanto que el husillo roscado, es solidario a la parte fija, desplazandose el quinto motor a lo largo del citado husillo roscado, y;
S una primera gula de tipo telescopico, solidaria por un extremo a la parte fija y por su otro extremo a la parte movil.
Asimismo, en una tercera variante de ejecucion practica de la invention los medios de desplazamiento de la parte movil de la maquina, en el sentido del eje "Z”, se constituyen por:
S un sexto motor del tipo de husillo roscado pasante por el, cuyo husillo roscado pasante es solidario a la parte fija;
S una tercera pareja de gulas solidarias por uno de sus extremos a la parte fija, y;
S un soporte intermedio por el que es pasante el husillo roscado del sexto motor y la tercera pareja de gulas y cuyo soporte intermedio, a traves de un sustento, es solidario a la parte movil.
Finalmente, en una cuarta variante de ejecucion practica de la invencion los medios de desplazamiento de la parte movil de la maquina, en el sentido del eje "Z”, se constituyen por:
S un septimo motor asociado a un cilindro telescopico solidario, por uno de sus extremos, a la parte fija y por su otro extremo fijado a la parte movil, y;
S una segunda gula de tipo telescopico, solidaria por un extremo a la parte fija y por su otro extremo a la parte movil.
Como conclusion queda claro que, en esencia, se trata de poder disponer de un maquina impresora 3D telescopica, constituida por una parte fija y una parte movil, que pueda adoptar una primera position de cerrada y una segunda position de trabajo en la que la parte movil se va desplegando hasta su maxima apertura y cuyos medios de desplegado/plegado pueden basarse en los descritos o en todos aquellos equivalentes a los mismos.
Para complementar la description que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracterlsticas de la invencion, se acompana a la
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presente memoria descriptiva, de un juego de pianos, en cuyas figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles mas caracterlsticos de la invention.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DISENOS.
Figura 1. Muestra una vista externa en perspectiva de la impresora 3D objeto de la invencion en su position de reposo desde la que se iniciara el trabajo.
Figura 2. Muestra una vista externa en perspectiva de la impresora 3D objeto de la invencion en su posicion de trabajo y en su maxima apertura a la que se desplaza desde la posicion de la figura anterior.
Figura 3. Muestra una vista frontal de la impresora 3D en su posicion de reposo sin la carcasa de la parte superior movil, pudiendo observar el extrusor de plastico y la base de impresion, asl como una pareja de motores de desplazamiento del cabezal extrusor en el eje "X” e "Y” de la parte superior movil.
Figura 4. Muestra una vista frontal de la impresora 3D con la parte superior movil desplazada a su posicion de maxima apertura sin la carcasa, pudiendo observar el extrusor de plastico y la base de impresion, asl como una pareja de motores de desplazamiento del cabezal extrusor en el eje "X” e "Y” de la parte superior movil.
Figura 5. Muestra una vista frontal de la impresora 3D sin la carcas de su parte inferior fija y de su parte superior movil desplazable, pudiendo observar el extrusor de plastico y la base de impresion, asl como los medios de desplazamiento en el eje "Z”.
Figura 6. Muestra una vista de unos primeros medios de desplazamiento de la parte superior movil de la impresora 3D, en la posicion de reposo.
Figura 7. Muestra una vista de los primeros medios de desplazamiento de la parte superior movil de la impresora 3D de la figura anterior con la parte superior desplazable a su posicion de maxima apertura.
Figura 8. Muestra una vista de unos segundos medios de desplazamiento de la parte superior movil de la impresora 3D, en la posicion de reposo.
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Figura 9. Muestra una vista de los segundos medios de desplazamiento de la parte movil de la impresora 3D de la figura anterior con la parte superior movil desplazable a su posicion de maxima apertura.
Figura 10. Muestra una vista de unos terceros medios de desplazamiento de la parte superior movil de la impresora 3D, en la posicion de reposo.
Figura 11. Muestra una vista de los terceros medios de desplazamiento de la parte movil de la impresora 3D de la figura anterior con la parte superior desplazable en su posicion de maxima apertura.
Figura 12. Muestra una vista de unos cuartos medios de desplazamiento de la parte superior movil de la impresora 3D, en la posicion de reposo.
Figura 13. Muestra una vista de los cuartos medios de desplazamiento de la parte desplazable de la impresora 3D de la figura anterior con la parte superior desplazable en su posicion de maxima apertura.
DESCRIPCION DE UNA REALIZACION PREFERENTE.
A la vista de las comentadas figuras y de acuerdo con la numeration adoptada podemos observar como el objeto de la invention se basa en unas mejoras en el movimiento en el sentido del eje “Z” en maquinas herramientas del tipo CNC (control numerico computarizado) o impresora 3D, siendo de utilidad en cualquier tipo de maquina con control CNC, como fresadoras, cortadoras, etc, o impresoras con cualquier tecnologla como por ejemplo: FFF (FDM), DMLS, SHS, SLS, SLA, DLP, SGC, etc, las cuales van depositando capas de material sucesivamente una encima de la otra para conseguir un volumen 3D.
Asl, se trata de una mejora en el movimiento en el sentido del eje “Z” para conseguir una maquina CNC telescopica, es decir, inicialmente tiene una altura total de maquina H1 y conforme va trabajando el volumen va desplegandose en el sentido de dicho eje “Z” hasta una altura maxima H2 que corresponde a la H1 + la altura maxima de impresion (trabajo). Por consiguiente la altura H1 en reposo (o al inicio del trabajo) es siempre menor a la altura H2 en trabajo, consiguiendo asl una maquina telescopica que ajusta su altura total conforme va trabajando con la medida “Z” de capa, de manera que obtenemos una maquina con un volumen menor en posicion de reposo (inicio de trabajo) y que se va adaptando
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(desplegando) conforme es necesario para su trabajo.
De esta forma, la maquina CNC, tal como una impresora 3D 1, se conforma por una parte inferior fija 2 y una parte superior movil 3 que se va desplazando desde la posicion de reposo hasta la de maxima apertura, al finalizar el trabajo, presentando en la parte inferior fija 2 la base de impresion 4 sobre la que se va depositando las sucesivas capas de material, en tanto que en la parte superior movil 3 porta el extrusor de plastico 5 que queda montado en una gula cabecera 6, de manera que, como es conocido, primer un motor 7 desplaza en el sentido del eje "X” el extrusor de plastico 5 y por medio de un segundo motor 8 desplaza a la gula cabecera 6 en el sentido del eje “Y”.
En la presente invention se presentan unas mejoras introducidas en el desplazamiento en el sentido del eje “Z”, basadas en unos medios de desplazamiento de la parte superior movil 3 de la propia maquina impresora 3D 1, con objeto de pasar de una primera posicion de reposo a una segunda posicion de maxima apertura y a la inversa.
Asl, con objeto de obtener un perfecto desplazamiento de la parte superior movil 3 la maquina incorpora, en cada uno de sus laterales, tal como se observa en la figura 5, respectivos medios de desplazamiento, identicos entre si, de forma que en una primera ejecucion practica de la invencion dichos medios de desplazamiento de la parte movil 3 de la maquina, en el sentido del eje “Z”, se constituyen por un tercer motor 9 de tipo de husillo roscado 10 solidario a la parte fija 2 y un cuarto motor 11, igualmente, de tipo de husillo roscado 10’ solidario a la parte movil 3, asl como una primera pareja de gulas 12 solidarias a la parte fija 2 y una segunda pareja de gulas 13 solidarias a la parte movil 3 para su adecuado guiado, de forma que los husillos roscados 10 y 10’ y ambas parejas de gulas 12 y 13 son pasantes por un soporte central 14, disponiendo de una primera y una segunda tuerca 15 y 16 solidarias al soporte central 14 y roscadas en los husillos 10 y 10’ del tercer y cuarto motor 9 y 11.
Ademas, al soporte central 14 son solidarios unos rodamientos asociados a las respectivas parejas de gulas 12 y 13 que facilitan el guiado de la parte movil 3 en su desplazamiento.
Partiendo de esta estructura, al activar, simultaneamente, el tercer y cuarto motor 9 y 11, del tipo de motores paso a paso lineal provistos de respectivos husillos roscado 10 y 10’ en los que roscan respectivas tuercas 15 y 16 solidarias al soporte central 14, se provoca su desplazamiento en un sentido u otro.
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Asl, desde la position de reposo (figura 6), al activar los motores 9 y 10 el giro de los husillos 10 y 10’ hace que la parte movil 3 se vaya separando de la parte fija 2 hasta la position de maxima apertura de la figura 7, ya que, al encontrarse las tuercas 15 y 16 roscadas en ellos y solidarias al soporte central 14 provoca la separation de dicho soporte central respecto de ambos motores 9 y 11.
Este desplazamiento esta guiado por medio de las parejas de gulas 12 y 13, colaborando en el perfecto guiado los rodamientos lineales asociados a ellas, lo que permite mantener la verticalidad del movimiento, haciendo que la separation entre la parte inferior fija 2 y la parte superior movil 3 aumente progresivamente hasta lograr la altura de trabajo determinada por el sistema de control.
Logicamente, los medios de desplazamiento pueden basarse en distintas estructuras, y, asl, en una segunda variante de ejecucion practica de la invention, tal como se representa esquematicamente en las figuras 8 y 9, los medios de desplazamiento se pueden basar un quinto motor 17 del tipo de husillo roscado 10’’ pasante por el, cuyo quinto motor 17 es solidario a un soporte 18 fijo a la parte movil 3, en tanto que el husillo roscado 10’’, es solidario a la parte fija 2, desplazandose el quinto motor 17, al ser accionado, a lo largo del citado husillo roscado 10’’, y una primera gula de tipo telescopico 19, solidaria por un extremo a la parte fija 2 y por su otro extremo a la parte movil 3.
Asl, al iniciar el trabajo de impresion el sistema de control que comanda el quinto motor 17 lo acciona provocando su desplazamiento por el husillo roscado 10’’ y desplazando la parte movil 3, asl como el desplegado de la gula telescopica 19 de guiado de la misma, haciendo que la altura H1 aumente estando controlado por el sistema de control y ajustando asl el desplazamiento en el sentido del eje "Z” a la de trabajo, hasta llegar a una altura maxima H2.
En una tercera ejecucion practica de la invention, tal como se observa esquematicamente en las figuras 10 y 11, los medios de desplazamiento de la parte movil 3 de la maquina impresora en 3D, en el sentido del eje "Z”, se constituyen por un sexto motor 20 del tipo de husillo roscado 10’’’ pasante por el y solidario al soporte intermedio 22, cuyo husillo roscado 10’’’ pasante es solidario a la parte fija 2, asl como por una tercera pareja de gulas 21 solidarias por uno de sus extremos a la parte fija 2, y un soporte intermedio 22 por el que es pasante el husillo roscado 10’’’ del sexto motor 20 y la tercera pareja de gulas 21 y cuyo
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soporte intermedio 22, a traves del sustento 23, que puede considerarse como conformante de la propia parte movil 3.
La citada tercera pareja de gulas 21 disponen de correspondientes rodamientos 26 para su perfecto desplazamiento.
De esta forma, al activar el sexto motor 20 se provoca su desplazamiento a lo largo del husillo roscado 10’’’ hasta terminar el trabajo de impresion, En dicho movimiento longitudinal del sexto motor 20 sobre el husillo roscado 10’’’ se provoca el desplazamiento del soporte intermedio 22 y el arrastre del sustento 23 solidario a la parte movil 3 que se va desplazando hasta terminar el trabajo de impresion.
El desplazamiento de la parte movil 3 esta perfectamente guiado por medio de la tercera pareja de gulas 21 con la colaboracion de los rodamientos 26 que permiten mantener la verticalidad del movimiento., de forma que la altura H1 va aumentando hasta su altura maxima H2 de impresion, equivalente a la suma de H1 mas la altura efectiva de trabajo.
Finalmente, en una cuarta variante de ejecucion practica de la invention los medios de desplazamiento, tal como se observa de forma esquematica en las figuras 12 y 13, de la parte movil 3 de la maquina, en el sentido del eje "Z”, se constituyen por un septimo motor 24 asociado a un husillo telescopico 25 solidario, por uno de sus extremos, a la parte fija 2 y que por su otro extremo se fija a la parte movil 3, y una segunda gula de tipo telescopico 27, solidaria por un extremo a la parte fija 2 y por su otro extremo a la parte movil 3.
De esta forma, el husillo telescopico 25 se va desplegando al activarse el septimo motor 24, a la vez que la segunda gula de tipo telescopico 27 se va desplegando, manteniendo en todo momento la verticalidad, haciendo que la altura H1 aumente progresivamente hasta la altura maxima H2 de trabajo que es igual a la suma de H1 mas la altura efectiva de trabajo.
Asimismo, dependiendo de la rigidez vertical del husillo telescopico 25, se podrla prescindir de la segunda gula de tipo telescopico 27.
En definitiva, se trata de poder disponer de un maquina impresora 3D telescopica, constituida por una parte fija 2 y una parte movil 3, que pueda adoptar una primera position de cerrada y una segunda posicion de trabajo en la que la parte movil se va desplegando hasta su maxima apertura y cuyos medios de desplegado/plegado pueden basarse en los
descritos o en todos aquellos equivalentes a los mismos.

Claims (1)

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    REIVINDICACIONES
    1a- mAQUINA DE CONTROL NUMERICO COMPUTARIZADO TELESCOPICA, siendo del tipo de maquinas de control numerico computarizado, tal como una impresora 3D, que va depositando capas de material sucesivamente una sobre otra hasta conseguir un volumen en 3D para lo que el extrusor, montado en una gula cabecera, se desplaza en el sentido de los ejes "X” e "Y” y la base de impresion se desplaza en el sentido del eje "Z”, caracterizado por que la maquina comprende:
    X una parte fija (2) portadora de la base de impresion;
    X una parte movil, en el sentido del eje "Z”, que incorpora una gula cabecera (6) portadora del extrusor de plastico (5), de forma que:
    o un primer motor (7) desplaza el extrusor de plastico (5), por la gula cabecera (6), en el sentido del eje "X”, y;
    o un segundo motor (8) desplaza la gula cabecera (6) en el sentido del eje "Y”, y;
    X unos medios de desplazamiento de la parte movil (3), a cada lateral de la maquina, definidos por:
    o al menos, un motor de desplazamiento de la parte movil (3) en el sentido del eje "Z”, y;
    o al menos, una gula conductora de la parte movil (3) en el sentido del eje "Z”
    2a - maquina DE CONTROL NUMERICO COMPUTARIZADO TELESCOPICA, segun la ia reivindicacion, caracterizado por que los medios de desplazamiento de la parte movil (3) de la maquina, en el sentido del eje "Z”, se constituyen por:
    X un tercer motor (9) de tipo de husillo roscado (10) solidario a la parte fija (2);
    X un cuarto motor (11) de tipo de husillo roscado (10’) solidario a la parte movil (3);
    X una primera pareja de gulas (12) solidarias a la parte fija (2);
    X una segunda pareja de gulas (13) solidarias a la parte movil (3);
    X un soporte central (14) por el que son pasantes ambos husillos roscados (10 y10’)y ambas parejas de gulas (12 y 13), y;
    X una primera y una segunda tuerca (15 y 16) solidarias al soporte central (14) y roscadas en los husillos (10 y 10’) del tercer y cuarto motor (9 y 11).
    3a - maquina DE CONTROL NUMERICO COMPUTARIZADO TELESCOPICA, segun la
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    1a reivindicacion, caracterizado por que los medios de desplazamiento de la parte movil (3) de la maquina, en el sentido del eje "Z”, se constituyen por:
    S un quinto motor (17) del tipo de husillo roscado (10’’) pasante por el, cuyo quinto motor (17) es solidario a un soporte (18) fijo a la parte movil (3), en tanto que el husillo roscado (10’’), es solidario a la parte fija (2), desplazandose el quinto motor (17) a lo largo del citado husillo roscado (10’’), y;
    S una primera gula de tipo telescopico (19), solidaria por un extremo a la parte fija (2) y por su otro extremo a la parte movil (3).
    4a.- MAQUINA DE CONTROL NUMERICO COMPUTARIZADO TELESCOPICA, segun la 1a reivindicacion, caracterizado por que los medios de desplazamiento de la parte movil (3) de la maquina, en el sentido del eje "Z”, se constituyen por:
    S un sexto motor (20) del tipo de husillo roscado (10’’’) pasante por el, cuyo husillo roscado (10’’’) pasante es solidario a la parte fija (2);
    S una tercera pareja de gulas (21) solidarias por uno de sus extremos a la parte fija
    (2), y;
    S un soporte intermedio (22) por el que es pasante el husillo roscado (10’’’) del sexto motor (20) y la tercera pareja de gulas (21) y cuyo soporte intermedio (22), a traves de un sustento (23) define la propia parte movil (3).
    5a - MAQUINA DE CONTROL NUMERICO COMPUTARIZADO TELESCOPICA, segun la 1a reivindicacion, caracterizado por que los medios de desplazamiento de la parte movil (3) de la maquina, en el sentido del eje "Z”, se constituyen por:
    S un septimo motor (24) asociado a un husillo telescopico (25) solidario, por un extremo, a la parte fija (2) y por su otro extremo fijado a la parte movil (3), y;
    S una segunda gula de tipo telescopico (27), solidaria por un extremo a la parte fija (2) y por su otro extremo a la parte movil (3).
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