ES2611056B1

ES2611056B1 - Mecanismo automático de posicionamiento angular de dispositivos en máquinas herramientas

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Publication number: ES2611056B1
Application number: ES201531561A
Authority: ES
Inventors: José MADAULA LATORRE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2018-01-30
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: ES2611056A1

Abstract

Mecanismo automático de posicionamiento angular de dispositivos en máquinas herramientas, dispositivos (5) con elemento externo (52) de posicionamiento y husillo (53) giratorio, por su eje axial, de una herramienta (54), y situado en ángulo (a) respecto del eje axial del acoplamiento, comprendiendo un elemento anular con dos aros (2, 3) acoplados entre sí, uno fijo (2) y otro móvil (3) con un boque antirrotación (7), que se anclan a la máquina (4) y al dispositivo (5), de tal manera que el movimiento giratorio del aro móvil (3) determina la variación de la posición del soporte (54) donde se acopla la herramienta para hacerla rotar alrededor del eje de acoplamiento; y porque el accionamiento del aro móvil (3) está asociado al propio husillo (53) de la máquina (4) que hace girar circularmente la herramienta del dispositivo (5).

Description

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DESCRIPCION

MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS EN mAquinas HERRAMIENTAS

OBJETO DE LA INVENCION

La invencion, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un mecanismo automatico de posicionamiento angular de dispositivos en maquinas herramientas, el cual aporta ventajas y caracterlsticas, que se describiran en detalle mas adelante, que suponen una novedad en el estado actual de la tecnica dentro de su campo de aplicacion.

Mas en particular, el objeto de la invencion se centra en un mecanismo destinado a incorporarse en maquinas, tales como por ejemplo centros de mecanizado, fresado o taladro, que cuentan con un dispositivo, por ejemplo un cabezal portaherramientas angular, que gira sobre su eje axial para trabajar en angulo, estando dicho mecanismo disenado para permitir, de manera automatica y mediante correspondiente programacion a traves de la propia maquina, el giro del dispositivo para variar su posicion angular de trabajo y bloquearlo en una nueva posicion angular sin necesidad de desmontarlo de la maquina.

CAMPO DE APLICACION DE LA INVENCION

El campo de aplicacion de la presente invencion se enmarca dentro del sector de la industria dedicada a la fabricacion de aparatos y dispositivos para maquinas con cabezal porta herramientas para trabajos de de mecanizado, fresado y/o taladrado de superficies, sin que se descarten otras aplicaciones.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Como es sabido, existen en el mercado multiples tipos de maquinas que incorporan dispositivos consistentes, por ejemplo, en diferentes clases y modelos de cabezales intercambiables para operaciones de mecanizado industrial, normalmente siguiendo instrucciones automaticas desde un automata de control previamente programado, algunos

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de los cuales presentan una configuration angular en la que la herramienta de mecanizado presenta su eje de giro axial dispuesto formando angulo con el punto de fijacion del cabezal a la maquina.

El problema principal de estas maquinas radica en el hecho de que las operaciones industriales, a menudo requieren de diferentes actuaciones sobre una misma pieza desde distintos angulos, para lo cual, se hace necesario, o bien modificar la position de la pieza, cosa que puede llegar a ser muy complicada, por el tipo de soporte en que se sujeta y/o por el tamano de la misma, o bien modificar la position de la maquina, lo cual aun suele llevar mayor complejidad, o bien, lo que suele ser mas corriente, cambiar de tipo de cabezal por otro con la herramienta orientada en la nueva position.

Opcionalmente, en algunos casos tambien se puede modificar la position del cabezal dentro de la zona de sujecion, si bien para ello la maquina, en dicha zona, o el propio cabezal deberan estar preparados estructuralmente para permitir dicha modification de su posicionado.

A pesar de ello, sin embargo, las limitaciones de posibilidad de cambio de position angular de la herramienta son muchas, pues, aun en el caso de estar preparado el cabezal para permitir variar su position de trabajo, solo suele ser posible una variation concreta de position en un cabezal muy especlfico o el tiempo de cambio de position no es rapido y la precision obtenida es limitada al hacerse manualmente.

Serla deseable, por tanto, poder contar con un sistema universal que, acoplable a cualquier maquina, permitiera variar a voluntad y en diferentes posiciones el angulo de trabajo de la herramienta de cualquier cabezal o de cualquier dispositivo para hacerlo trabajar desde distintas posiciones sobre una misma pieza o sobre piezas distintas sin necesidad de estar especialmente preparado para ello y sin necesidad de tener que extraerlo de la maquina para llevar a cabo dicha variation de su position, siendo el objetivo de la presente invention el desarrollo de un mecanismo con tales prestaciones.

Por otra parte, y como referencia al estado actual de la tecnica, al menos por parte del solicitante, no se conoce ningun mecanismo automatico de posicionamiento angular de dispositivos en maquinas herramientas, ni ninguna otra invencion de aplicacion similar, que

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presente unas caracterlsticas tecnicas, estructurales y constitutivas semejantes a las que presenta el que aqul se preconiza, segun se reivindica.

EXPLICACION DE LA INVENCION

El mecanismo automatico de posicionamiento angular de dispositivos en maquinas herramientas que la invention propone se configura como una destacable novedad dentro de su campo de aplicacion, ya que, a tenor de su implementation, se alcanzan satisfactoriamente los objetivos anteriormente senalados como idoneos, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que lo distinguen, convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompanan a la presente descripcion

En concreto, lo que la invencion preconiza, como se ha apuntado anteriormente, es un mecanismo destinado a incorporarse en maquinas industriales que cuentan con un dispositivo, tal como un cabezal angular portaherramientas, en el que la herramienta presenta una position angular respecto del punto de sujecion a la maquina, y que gira sobre su eje axial para trabajar al ser accionado a traves de un husillo ubicado en la propia maquina, permitiendo, de manera automatica, el giro de dicho dispositivo para variar la posicion angular de trabajo de la herramienta a una nueva posicion, sin necesidad de desmontarlo de la maquina.

Para ello, el mecanismo se configura, esencialmente, a partir de un elemento anular, adaptado en dimensiones para encajar entre la zona de acople de la maquina y el dispositivo, estando dicho elemento anular formado por sendos aros, uno fijo y otro movil, que se acoplan entre si y se anclan, respectivamente, el fijo a la maquina y el movil al dispositivo, comprendiendo, ademas de respectivos medios de anclaje para dicha sujecion, unos medios de acople hidraulico que desbloquean la union entre los dos aros para posibilitar el giro del aro movil, y con este el giro del dispositivo, sobre el aro fijo, para variar su posicion angular, y que posteriormente unos muelles bloquean de nuevo la union mutua y segura entre ambos aros para permitir el funcionamiento normal del dispositivo soportando el par de fuerza necesario que requiera cada herramienta en cada tipo de maquina.

Paralelamente, el mecanismo esta disenado para quedar asociado al propio husillo de la maquina para hacer girar circularmente el dispositivo o la herramienta del mismo, de tal

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modo que este es el medio de accionamiento que determina el giro rotacional del aro movil sobre el aro fijo, permitiendo que se pueda programar dicho giro a traves del propio automata de control de la maquina con el que se programa el giro del husillo.

Con ello, las principales prestaciones y ventajas que aporta el mecanismo de la invencion son:

En primer lugar, que contempla un sistema de orientacion del dispositivo a traves del giro programado del husillo de la maquina.

Otra de las ventajas que aporta, viene dada por el hecho de que es el propio husillo de la maquina el que proporciona el movimiento del mecanismo, evitando recurrir a la incorporation de elementos o dispositivos adicionales a la maquina.

Asimismo, es destacable como ventaja el hecho de que resulta apto para adaptarse a cualquier tipo de maquinas y centros de mecanizado, tanto horizontales como verticales.

Por otra parte, el mecanismo es susceptible de permitir un posicionado del dispositivo y, por ende, de la herramienta, en cualquier position a lo largo de los 360° de giro.

Tambien es un factor ventajoso a tener en cuenta el hecho de que dicho giro lo puede efectuar en un sentido u otro, permitiendo escoger la ruta mas corta para ello y, consecuentemente, ahorrar tiempo.

En otro orden de cosas, cabe destacar que el mecanismo esta disenado con unos medios de desbloqueo consistentes en cilindros hidraulicos o de fluido a presion y unos muelles de bloqueo que presentan una capacidad para soportar un par de giro de hasta 500Nm, por lo que supone un elemento seguro para aplicar a cualquier maquina industrial.

Finalmente, el mecanismo esta ideado para trabajar de manera totalmente automatica siguiendo una secuencia de instrucciones que se dan al automata de control de la propia maquina para su puesta a punto y funcionamiento, siendo ademas apto para su integration en sistemas CAD/CAM de todo tipo.

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El descrito mecanismo automatico de posicionamiento angular de dispositivos en maquinas herramientas consiste, pues, en una estructura innovadora de caracteristicas desconocidas hasta ahora para el fin a que se destina, razones que unidas a su utilidad practica, la dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripcion que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas de la invencion, se acompana a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de unas hojas de dibujos, en que con caracter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

La figura numero 1.- Muestra una vista esquematica en alzado, de un cabezal angular para acople de herramientas acoplado a una maquina incorporando el mecanismo automatico de posicionamiento angular objeto de la invencion, apreciandose la disposition del mismo entre los elementos a que se destina.

La figura numero 2.- Muestra una vista en planta de un ejemplo preferido del mecanismo de la invencion, por su cara externa, desde la que se acopla el dispositivo portaherramientas de la maquina, apreciandose su configuracion general y las principales partes y elementos que comprende.

La figura numero 3.- Muestra una vista en section del mecanismo de la invencion mostrado en la figura 1, segun el corte A-A senalado en ella, apreciandose los principales elementos que permiten variar la posicion angular del cabezal.

La figura numero 4.- Muestra otra una vista en seccion del mecanismo mostrado en la figuras 1, en este caso segun el corte B-B senalado en dicha figura, mostrando uno de los puntos de fijacion para bloqueo mutuo entre los dos aros.

La figura numero 5.- Muestra una ultima vista en seccion del mecanismo de la invencion, en este caso del corte C-C tambien senalado en la figura 1 y que muestra la entrada del sistema hidraulico que acciona el giro del mecanismo.

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Y la figura numero 6.- Muestra de nuevo una vista en planta del mecanismo de la invention, desde su cara interna, por la que se fija a la maquina.

REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeration adoptada, se puede apreciar en ellas un ejemplo de realization no limitativo del mecanismo automatico de posicionamiento angular de dispositivos en maquinas herramientas preconizado, el cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuation.

Asl, tal como se observa en dichas figuras, el mecanismo (1) en cuestion se configura a partir de un elemento anular formado, basicamente, por dos aros (2, 3) acoplados entre si y de dimensiones aptas para encajar entre la zona de acople de la maquina (4) y el dispositivo (5) de trabajo angular a que se destina, consistente, por ejemplo en un cabezal con un cono (51) de acoplamiento para su vinculacion a la maquina (4), y un elemento externo (52) de posicionamiento, asl como un mecanismo de transmision interno, que determina el movimiento giratorio, por su eje axial, de una herramienta (54), y que consiste en un husillo (53) cuyo eje presenta un angulo (a) respecto del eje axial del citado cono (51) de acoplamiento, tal como se observa en la figura 1.

Los citados aros, uno fijo (2) y otro movil (3), se anclan, respectivamente y mediante correspondientes medios de fijacion (6, 7), el fijo (2) a la maquina (4) y el movil (3) al dispositivo (5), de tal manera que el movimiento giratorio del aro movil (3) determina el movimiento giratorio del dispositivo (5) respecto de su position en la maquina (4) y, en consecuencia, determina la variation de la posicion del soporte (54) donde se acopla la herramienta para hacerlo rotar alrededor del eje del cono (51) de acoplamiento.

Preferentemente, los citados medios de fijacion (6, 7) consisten, para el anclaje del aro fijo (2) a la maquina, en tornillos (6) tipo Allen®, mientras que, para el anclaje del aro movil (3) al dispositivo (5), en un bloque antirrotacion (7) que comprende una pieza de enclavamiento (72) especlficamente configurada y dimensionada para su acople al elemento externo (52) de posicionamiento del dispositivo (5), permitiendo discriminar su adaptation a diferentes tipos de dispositivo, segun convenga.

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Preferentemente, esta pieza de enclavamiento (72) es una lengueta que se prolonga hacia la zona interior del aro movil (3), y permite el libre giro del dispositivo (5) montado en el sistema mediante el desbloqueo de una traba que, a traves de un resorte (71) ejerce la fuera necesaria para el desbloqueo de dicha traba del dispositivo (5). Paralelamente, a dicho resorte (71) se ha previsto un primer cilindro (8’) que ejerce el efecto contrario en la pieza de enclavamiento (72) bloqueando la traba para solidarizar el giro del aro movil (3) con el del dispositivo (5).

Por su parte, el acople entre ambos aros (2, 3) esta determinado por la existencia de una serie de cilindros (8) y muelles repartidos en el aro fijo (2) que, al igual que el primer cilindro (8’) anteriormente mencionado, estan asociados a un sistema hidraulico o de fluido a presion. Estos cilindros (8), al accionarse, desbloquean la union de dicho aro fijo (2) con el aro movil (3) para liberar el acople y permitir su movimiento rotacional para modificar la posicion del dispositivo (5). Por su parte, los muelles (no representados) incorporados junto a los cilindros (8) recuperan la union entre ambos aros fijo (2) y movil (3) al dejar de actuar los cilindros (8), constituyendo el medio de bloqueo entre los mismos.

El sistema hidraulico o de fluido a presion se alimenta a traves de un punto de entrada (9) situado en un lateral del aro fijo (2), apreciable con mayor detalle en la figura 4, estando alimentado, preferentemente, desde del propio sistema hidraulico de la maquina (4), aunque alternativamente tambien puede alimentarse desde algun sistema externo independiente de la misma. Ademas, en el aro movil (3) se han previsto tapones (10), en coincidencia con la posicion de los tornillos (6) del aro fijo (2), que cierran alojamientos de fluido del sistema hidraulico.

Ademas, entre los aros (2 y 3), se ha previsto una almohadilla antifriccion (11) que facilita el deslizamiento de un aro sobre el otro y una serie de juntas (12) que evitan la infiltracion de suciedad en el sistema.

En la realization preferida, el aro fijo (2) esta integrado en un escalon (31) del aro movil (3), donde se implementa la descrita almohadilla antifriccion (11), y dicho aro movil (3) incorpora un anillo interior (32) de ajuste atornillado al mismo, mediante un segundo tipo de tornillos referenciados como (6’), junto al borde interior del aro fijo (2).

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En cualquier caso, cabe destacar que el accionamiento del aro movil (3) esta asociado al propio husillo (53) interno de la maquina (4) para hacer girar circularmente la herramienta del dispositivo (5), de tal modo que, al aplicar el desbloqueo entre los aros mediante el sistema hidraulico, dicho husillo (53) se acopla al aro movil (3) y determina el giro rotacional de dicho aro movil (3) sobre el aro fijo (2), lo cual permite programar los momentos, angulos y rutas de dicho giro a traves del propio automata de control de la maquina con el que se programa el giro de dicho husillo (53).

Con todo ello, la secuencia de funcionamiento del mecanismo (1) es la siguiente:

- Insertion del dispositivo (5) en la maquina (4) mediante el cono (51) y posicionado mediante acople de la pieza de enclavamiento (72) al elemento externo (52) de posicionamiento.

- En el momento de la insercion, la pieza de enclavamiento (72) desbloquea el libre giro del husillo (53) mas la herramienta (54), mediante la compresion del elemento externo (52).

- Los cilindros (8) evitan la rotation del aro movil (3) sobre el aro fijo (2).

- Para ejecutar el posicionamiento circular, se envla presion a los pistones (8) del aro fijo (8) asl como al piston (8’) montado en el bloque de antirrotacion (7).

- Al desbloquear los pistones (8) se retrae la pieza de enclavamiento (72) mediante el piston (8’) obteniendose el bloqueo del husillo (53) que queda solidario con el elemento externo (52) de posicionamiento.

- En este momento, el cono (51) gira accionado por el eje husillo (53) de la maquina (4) en la direction circular requerida, posicionando el dispositivo (5) en una position angular distinta a la anterior.

- Se quita presion al sistema y los muelles incorporados con los pistones (8) aseguran la nueva posicion con un par resistente determinado. Al mismo tiempo, el resorte (71) desplaza la pieza de enclavamiento (72), que actua sobre el elemento (52), liberando

el giro del husillo (53) mas la herramienta (54)

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Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invencion, asl como la manera de ponerla en practica, no se considera necesario hacer mas extensa su explication para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciendose constar que, dentro de su esencialidad, podra ser llevada a la practica en otras 5 formas de realization que difieran en detalle de la indicada a tltulo de ejemplo, y a las cuales alcanzara igualmente la protection que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. - MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS EN MAQUINAS HERRAMIENTAS, en particular dispositivos (5) de trabajo angular u otros de similar naturaleza montados en una maquina (4) mediante conos (51), con un elemento externo (52) de posicionamiento y un mecanismo de transmision, tal como un husillo (53), que determina el movimiento giratorio, por su eje axial, de una herramienta (54), estando situado en angulo (a) respecto del eje axial del acoplamiento, caracterizado por comprender un elemento anular con dos aros (2, 3) acoplados entre si, uno fijo (2) y otro movil (3) con un bloque antirrotacion (7), que se anclan a la maquina (4) y al dispositivo (5), de tal manera que el movimiento giratorio del aro movil (3) juntamente al bloque antirrotacion (7) determina el movimiento giratorio del dispositivo (5) respecto de su posicion en la maquina (4) y, en consecuencia, determina la variation de la posicion del soporte (54) donde se acopla la herramienta para hacerla rotar alrededor del eje de acoplamiento; y porque el accionamiento del aro movil (3) esta asociado al propio husillo (53) que hace girar circularmente la herramienta del dispositivo (5).
2. - MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS EN MAQUINAS HERRAMIENTAS, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el elemento anular tiene dimensiones aptas para encajar entre la zona de acople de la maquina (4) y el dispositivo (5) de trabajo angular a que se destina,
3. - MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS EN MAQUINAS HERRAMIENTAS, segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque los aros se anclan, respectivamente y mediante correspondientes medios de fijacion (6, 7), el fijo (2) a la maquina (4) y el movil (3) al dispositivo (5).
4. - MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS EN MAQUINAS HERRAMIENTAS, segun la reivindicacion 3, caracterizado porque los medios de fijacion para el anclaje del aro fijo (2) a la maquina (4) consisten en tornillos (6).
5. - MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS EN MAQUINAS HERRAMIENTAS, segun la reivindicacion 3 o 4, caracterizado porque los medios de fijacion para el anclaje del aro movil (3) al dispositivo (5) consisten en el bloque

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antirrotacion (7) que comprende una pieza de enclavamiento (72) asociada a un resorte (71) y un primer cilindro (8’) asociado a un sistema hidraulico o fluido a presion que permiten o no el libre giro del dispositivo (5) mediante el desbloqueo de una traba en el elemento externo (52) de posicionamiento.
6. - MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS EN MAQUINAS HERRAMIENTAS, segun la reivindicacion 5, caracterizado porque la pieza de enclavamiento (72) es una lengueta que se prolonga hacia la zona interior del aro movil (3), especlfica para su acople al elemento externo (52) de posicionamiento del dispositivo (5).
7. - MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS EN MAQUINAS HERRAMIENTAS, segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el acople entre ambos aros (2, 3) comprende una serie de cilindros (8) asociados a un sistema hidraulico o fluido a presion que desbloquean la union entre ellos para liberar el acople y permitir el movimiento rotacional para modificar la posicion del dispositivo (5).
8. - MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS EN MAQUINAS HERRAMIENTAS, segun la reivindicacion 7 caracterizado porque los cilindros (8) estan incorporados en el aro fijo (2) e incorporan muelles que constituyen los medios de bloqueo entre los aros fijo (2) y movil (3).
9. - MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS EN MAQUINAS HERRAMIENTAS, segun la reivindicacion 8, caracterizado porque el sistema hidraulico o fluido a presion se alimenta a traves de un punto de entrada (9) situado en un lateral del aro fijo (2).
10. - MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS EN MAQUINAS HERRAMIENTAS, segun cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque el sistema hidraulico o fluido a presion esta alimentado desde el propio sistema hidraulico de la maquina (4).
11. - MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS

EN MAQUINAS HERRAMIENTAS, segun cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque el sistema hidraulico o fluido a presion esta alimentado desde un sistema independiente de la maquina (4).

5 12.- MECANISMO AUTOMATICO DE POSICIONAMIENTO ANGULAR DE DISPOSITIVOS

EN MAQUINAS HERRAMIENTAS, segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el accionamiento del aro movil (3), asociado al husillo (53) de la maquina (4) para hacer girar circularmente la herramienta del dispositivo (5), se programa a traves del propio automata de control de la maquina (4) con el que se programa el giro de 10 dicho husillo (53) para determinar los momentos, angulos y rutas de su giro, siendo apto para su integration en sistemas CAD/CAM.