ES2755830T3 - Máquina herramienta para la mecanización por arranque de virutas de una pieza de trabajo así como conjunto de soporte de husillo para el empleo en una máquina herramienta de este tipo - Google Patents

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Abstract

Conjunto de soporte de husillo para el empleo en una máquina herramienta, con: - una sección de alojamiento del brazo articulado (220) que se puede disponer o bien instalar sobre una bancada de la máquina herramienta, - un primer brazo articulado (230) alojado en la primera sección de alojamiento del brazo articulado de forma pivotable alrededor de un primer eje de rotación (R1), - un segundo brazo articulado (240) alojado en el primer brazo articulado de forma pivotable alrededor de un segundo eje de rotación (R2), - un brazo de soporte del husillo (250) alojado en el segundo brazo articulado de forma giratoria alrededor de un tercer eje de rotación (R3), - una cabeza fresadora (260) alojada en el brazo de soporte del husillo de forma giratoria alrededor de un cuarto eje de rotación (R4), y - un husillo de trabajo (210) retenido en la cabeza fresadora para el alojamiento de una herramienta, en donde el tercer eje de rotación (R3) está alineado perpendicularmente o transversal al cuarto eje de rotación (R4), la sección de alojamiento del brazo articulado (220) presenta dos cuerpos de retención del brazo articulado (221, 222), y en donde el primer brazo articulado (230) está retenido alojado de forma pivotable entre los dos cuerpos de retención del brazo articulada (221, 222); caracterizado por que uno (222) de los dos cuerpos de retención del brazo articulado está configurado menor que el otro cuerpo de retención del brazo articulado (221) de los dos cuerpos de retención del brazo articulado, en donde el segundo brazo articulado (240) esté retenido en el lado del primer brazo articulado (230) que está dirigido hacia el cuerpo de retención del brazo articulado más pequeño (222).

Description

DESCRIPCIÓN
Máquina herramienta para la mecanización por arranque de virutas de una pieza de trabajo así como conjunto de soporte de husillo para el empleo en una máquina herramienta de este tipo
La presente invención se refiere a un conjunto de soporte de husillo para el empleo en una máquina herramienta así como a una máquina herramienta para la mecanización o bien mecanización por arranque de virutas de una pieza de trabajo con un conjunto de soporte de husillo de este tipo.
Antecedentes de la invención
Se conocen en el estado de la técnica máquinas herramientas con husillo de trabajo que soporta la herramienta. Estas máquinas están provistas actualmente la mayoría de las veces con controles numéricos y se conocen, por ejemplo, como máquinas fresadoras, centros de fresado, máquinas fresadoras individuales o centro de procesamiento-CNC con cuatro, cinco o a veces también más de cinco ejes lineales, y/o giratorios o bien pivotables que pueden ser controlados por control numérico, ver a este respecto, por ejemplo, la máquina herramienta de acuerdo con el documento DE 102010064271 A1.
Tales máquinas herramientas con husillo de trabajo que soporta la herramienta están delimitadas por máquinas herramientas con husillo que soporta la pieza de trabajo, como por ejemplo tornos, centros de torneado, tornos de doble husillo, tornos de husillos múltiples o tornos automáticos de husillos múltiples.
En tales máquinas herramientas, en particular máquinas fresadoras, centros de fresado, máquinas fresadoras universales o centro de procesamiento de control CNC, se mueve el husillo de trabajo la mayoría de las veces por medio de varios ejes lineales en diferente dirección (por ejemplo, máquinas fresadoras de soporte móvil). Esto es especialmente adecuado para la mecanización de piezas de trabajo cúbicas o aproximadamente cúbicas.
Se conoce a partir del documento JP 2001-260068 A un robot industrial de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 adjunta, que puede alojar en su extremo libre una unidad móvil alrededor de una pluralidad de ejes, en particular una unidad de soldadura.
Un cometido básico en el campo de la construcción de máquinas herramientas como también especialmente un cometido básico de la presente invención es preparar una máquina herramienta con husillo de trabajo que soporte la herramienta, en particular una máquina herramienta con mecanización de fresado y/o de taladrado de una pieza de trabajo, que trabaja al mismo tiempo de manera precisa y fiable con tiempos de inactividad lo más cortos posible, como también se puede preparar económica, compacta y eficiente.
Especialmente en el campo de la realización de trabajos de fresado en piezas de trabajo de material compuesto, en particular de plástico reforzado con fibras de carbono o bien CFK, son necesarias mecanizaciones más flexibles y al mismo tiempo exactas con altos números de piezas. Para la mecanización de tales componentes, en particular de componentes mayores, para los que no se pueden utilizar robots industriales, se necesita un concepto de máquina, que posibilita una alta flexibilidad de movimientos de la mecanización con altos grados de libertad, alta rigidez y alta exactitud así como eficiencia de la mecanización.
Por lo tanto, un cometido de la presente invención es crear o bien proponer un conjunto de soporte de husillo y una máquina herramienta, que presenta una cinemática de la máquina con alta rigidez de los componentes y al mismo tiempo una alta flexibilidad de movimientos con altos grados de libertad así como una alta exactitud de mecanización o bien precisión de control y, además, una mecanización eficiente, exacta y sencilla de la pieza de trabajo, en particular para la realización de trabajos de fresado en piezas de trabajo pequeñas y grandes de material compuesto, en particular plástico reforzado con fibras de carbono o bien CFK, en superficies de forma libre.
Resumen de la invención
De acuerdo con la presente invención, para la solución de los cometidos mencionados anteriormente se propone un conjunto de soporte de husillo de acuerdo con la reivindicación 1 así como una máquina herramienta de acuerdo con la reivindicación 15. Las reivindicaciones dependientes se refieren a ejemplos de realización preferidos de la invención.
En particular, se prepara un conjunto de soporte de husillo para el empleo en una máquina herramienta, en el que el conjunto de soporte de husillo presenta con preferencia: una sección de alojamiento del brazo articulado dispuesta sobre la bancada de la máquina, un primer brazo articulado alojado en la primera sección de alojamiento del brazo articulado de forma pivotable alrededor de un primer eje de rotación, un segundo brazo articulado alojado en el primer brazo articulado de forma pivotable alrededor de un segundo eje de rotación, un brazo de soporte del husillo alojado en el segundo brazo articulado de forma giratoria alrededor de un tercer eje de rotación, una cabeza fresadora alojada en el brazo de soporte del husillo de forma giratoria alrededor de un cuarto eje de rotación, y un husillo de trabajo retenido en la cabeza fresadora para el alojamiento de una herramienta, en donde el tercer eje de rotación está alineado perpendicularmente o transversal al cuarto eje de rotación, la sección de alojamiento del brazo articulado presenta dos cuerpos de retención del brazo articulado, y en donde el primer brazo articulado está retenido alojado de forma pivotable entre los dos cuerpos de retención del brazo articulada; y donde uno de los dos cuerpos de retención del brazo articulado está configurado menor que el otro cuerpo de retención del brazo articulado de los dos cuerpos de retención del brazo articulado, en donde el segundo brazo articulado está retenido en el lado del primer brazo articulado que está dirigido hacia el cuerpo de retención del brazo articulado más pequeño.
De esta manera, esto posibilita un movimiento más libre con menos componentes y un espacio de mecanización más libre con una mayor libertad de movimiento en el espacio de trabajo con los mismos grados de libertad de una máquina fresadora de cuatro o cinco ejes de tipo de construcción convencional. Al mismo tiempo se pueden preparar conjuntos de alta resistencia con accionamientos y ejes de articulación o bien ejes redondos de alta precisión, de manera que se pueden conseguir exactitudes de mecanización iguales o bien incluso mayores que en máquinas fresadoras de cuatro o cinco ejes de tipo de construcción convencional (máquina fresadora de soporte móvil).
En particular, la presente invención posibilita crear o bien preparar un concepto de máquina herramienta, que presenta una cinemática de la máquina con alta rigidez de los componentes y al mismo tiempo una alta flexibilidad de movimiento o bien precisión de control y, además, posibilita una mecanización eficiente, exacta y sencilla de la pieza de trabajo, en particular para la realización de trabajos de fresado en piezas de trabajo pequeñas y grandes de material compuesto, en particular de plástico reforzado con fibras de carbono o bien CFK, en superficies de forma libre.
En particular, de esta manera se puede preparar un concepto de máquina herramienta, que posibilita, durante la realización de trabajos de fresado en piezas de trabajo de material compuesto, en particular de plástico reforzado con fibras de carbono o bien CFK, mecanizaciones más flexibles y al mismo tiempo exactas en altos números de piezas. Se prepara un concepto de máquina, que posibilita una alta flexibilidad de movimientos de la mecanización con altos grados de libertad, alta rigidez y alta exactitud así como eficiencia de la mecanización.
En ejemplos de realización preferidos convenientes, el segundo eje de rotación está alineado paralelo al primer eje de rotación. En ejemplos de realización preferidos convenientes, el tercer eje de rotación está alineado perpendicularmente o transversal al segundo eje de rotación, En ejemplos de realización preferidos convenientes, un eje del husillo de trabajo está alineado perpendicularmente o transversal al cuarto eje de rotación.
En ejemplos de realización preferidos convenientes, una sección de fijación de la herramienta está dispuesta desplazable linealmente con relación a la sección de alojamiento del brazo articulado sobre la bancada de la máquina en al menos una dirección del eje lineal. En ejemplos de realización preferidos convenientes, la sección de fijación de la herramienta está dispuesta sobre un carro axial, que es desplazable linealmente sobre la bancada de la máquina. En ejemplos de realización preferidos convenientes, el carro axial es desplazable linealmente en una dirección alineada paralela al primer eje de rotación.
Esto posibilita de esta manera un movimiento más libre con menos componentes y un espacio de mecanización más libre con una mayor libertad de movimiento en el espacio de trabajo con los mismos grados de libertad de una máquina fresadora de cinco ejes de tipo de construcción convencional. Al mismo tiempo, se pueden preparar conjuntos de alta rigidez con accionamientos y ejes de articulación o bien ejes redondos de alta precisión, de manera que se pueden conseguir exactitudes de mecanización iguales o bien más elevadas, como en máquinas fresadoras de cinco ejes de tipo de construcción convencional (máquina fresadora de soporte móvil).
En ejemplos de realización preferidos convenientes, cada uno de los dos cuerpos de retención del brazo articulado de la sección de alojamiento del brazo articulado presenta al menos un accionamiento para el accionamiento de un movimiento articulado del primer brazo articulado. Esto mejora la rigidez de la estructura, la uniformidad del control de la articulación y la exactitud alcanzable durante la mecanización.
En ejemplos de realización preferidos convenientes, cada uno de los dos cuerpos de retención del brazo articulado de la sección de alojamiento del brazo articulado presenta al menos un engranaje tensado para la transmisión de un par de torsión durante el accionamiento de un movimiento articulado del primer brazo articulado. Esto mejora la uniformidad del control de la articulación y la exactitud alcanzable durante la mecanización.
En ejemplos de realización preferidos convenientes, el primer brazo articulado presenta al menos un accionamiento para accionar un movimiento articulado del segundo brazo articulado. En ejemplos de realización preferidos convenientes, el primer brazo articulado presenta al menos un engranaje tensado para la transmisión de un par de torsión durante el accionamiento de un movimiento de articulación del segundo brazo articulado.
En ejemplos de realización preferidos convenientes, cada uno de los engranajes tensados presenta al menos un elemento de accionamiento accionado y al menos dos elementos de accionamiento que accionan, que colaboran al mismo tiempo con el elemento de accionamiento accionado. Esto mejora la uniformidad del control de la articulación y la exactitud alcanzable durante el procesamiento.
En ejemplos de realización preferidos convenientes, el segundo brazo articulado presenta al menos un accionamiento para accionar un movimiento de rotación del brazo de soporte del husillo. En ejemplos de realización preferidos convenientes, el accionamiento para accionar el movimiento de rotación del brazo de soporte del husillo está configurado como accionamiento de par, en particular accionamiento de par refrigerado. Esto mejora la uniformidad del control del giro y la exactitud alcanzable durante la mecanización.
En ejemplos de realización preferidos convenientes, el brazo de soporte del husillo presenta al menos un accionamiento para accionar un movimiento de rotación de la cabeza fresadora. En ejemplos de realización preferidos convenientes, el accionamiento para accionar el movimiento de rotación de la cabeza fresadora está configurado como accionamiento de par, en particular accionamiento de par refrigerado. Esto mejora la uniformidad del control del giro y la exactitud alcanzable durante la mecanización.
En ejemplos de realización preferidos convenientes, el conjunto de soporte del husillo comprende un almacén de herramientas para el almacenamiento de una pluralidad de herramientas para la inserción o bien para la sustitución de herramientas en el husillo de trabajo.
En ejemplos de realización preferidos convenientes, adicionalmente al primer conjunto de soporte del husillo, que comprende la sección de alojamiento del brazo articulado, el primer brazo articulado, el segundo brazo articulado, el brazo de soporte del husillo, la cabeza fresadora y el husillo de trabajo, un segundo conjunto de soporte del husillo está dispuesto sobre la bancada de la máquina.
En ejemplos de realización preferidos convenientes, el segundo conjunto de soporte del husillo comprende: una segunda sección de alojamiento del brazo articulado que está dispuesta sobre una bancada de la máquina herramienta, un tercer brazo articulado alojado en la segunda sección de alojamiento del brazo articulado de forma pivotable alrededor de un quinto eje de rotación, un cuarto brazo articulado alojado en el tercer brazo articulado de forma pivotable alrededor de un sexto eje de rotación, un segundo brazo de soporte del husillo alojado en el cuarto brazo de forma giratoria alrededor de un séptimo eje de rotación, una segunda cabeza fresadora alojada en el segundo brazo de soporte del husillo de forma giratoria alrededor de un octavo eje de rotación y/o un segundo husillo de trabajo retenido en la segunda cabeza fresadora para el alojamiento de una herramienta, en donde el séptimo eje de rotación está alineado perpendicularmente o transversal al octavo eje de rotación.
En ejemplos de realización preferidos convenientes, el primero, segundo, quinto y sexto ejes de rotación están alineados en cada caso paralelos entre sí, en donde especialmente el primero y el quinto ejes de rotación están alineados con preferencia coaxiales entre sí.
En ejemplos de realización preferidos convenientes, el primero y segundo conjuntos de soporte del husillo están dispuestos adyacentes entre sí en la dirección del primero y/o quinto ejes de rotación sobre la bancada de la máquina.
De acuerdo con otro aspecto, se propone una máquina herramienta con un conjunto de soporte de husillo de acuerdo con la invención para el empleo en la máquina herramienta de acuerdo con la invención.
En resumen, la presente invención posibilita crear o bien preparar un concepto de máquina herramienta, que presenta una cinemática de la máquina con alta rigidez de los componentes y al mismo tiempo una alta flexibilidad del movimiento con altos grados de libertad así como una alta exactitud de la mecanización o bien precisión del control y, además, posibilita una mecanización eficiente, exacta y sencilla de la pieza de trabajo, en particular para la realización de trabajos de fresado en piezas de trabajo pequeñas y grandes de material compuesto, en particular de plástico reforzado con fibras de carbono o bien CFK en superficies de forma libre.
En particular, de esta manera se puede preparar un concepto de máquina herramienta, que posibilita durante la realización de trabajos de fresado en piezas de trabajo de material compuesto, en particular plástico reforzado con fibras de carbono o bien CFK, mecanizaciones más flexibles y al mismo tiempo exactas con altos números de piezas. Se prepara un concepto de máquina, que posibilita una alta flexibilidad del movimiento de mecanización con altos grados de libertad, de alta rigidez y alta exactitud así como eficiencia de procesamiento.
Otros aspectos y sus ventajas como también ventajas y posibilidades de realización más especiales de los aspectos y características descritos anteriormente se describen en descripciones y explicaciones que no deben interpretarse de ninguna manera como limitación, con relación a las figuras anexas.
Breve descripción de las figuras
La figura 1 muestra una representación en perspectiva ejemplar de una máquina herramienta de acuerdo con un ejemplo de realización de la invención inclinada desde la parte superior izquierda hacia delante.
La figura 2 muestra otra representación en perspectiva ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1 inclinada desde la parte superior derecha hacia delante.
La figura 3 muestra otra representación en perspectiva ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1 inclinada desde la parte superior derecha hacia delante.
La figura 4 muestra otra representación en perspectiva ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1 inclinada desde la parte superior derecha hacia atrás.
La figura 5 muestra otra representación en perspectiva ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1 inclinada desde la parte superior derecha hacia delante.
La figura 6 muestra una vista lateral derecha ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1.
La figura 7 muestra una vista lateral izquierda ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1.
La figura 8 muestra una vista delantera ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1.
La figura 9 muestra una vista en planta superior ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1. La figura 10 muestra una vista trasera ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1.
La figura 11 muestra una representación en perspectiva ejemplar de un conjunto de soporte de husillo de una máquina herramienta de acuerdo con un ejemplo de realización de la invención.
Las figuras 12 a 14 muestran otras representaciones en perspectiva de un conjunto de soporte de husillo de acuerdo con la figura 11.
La figura 15 muestra una vista lateral derecha ejemplar del conjunto de soporte de husillo de acuerdo con la figura 11.
La figura 16 muestra una vista lateral izquierda ejemplar del conjunto de soporte de husillo de acuerdo con la figura 11.
Descripción detallada de las figuras y ejemplos de realización preferidos
A continuación se describen ejemplos de realización de la presente invención de manera detallada con referencia a las figuras adjuntas. Los elementos iguales o bien similares en las figuras se pueden designar en este caso con los mismos signos de referencia, pero a veces también con diferentes signos de referencia.
Hay que subrayar, sin embargo, que la presente invención de ninguna manera está limitada o bien restringida a los ejemplos de realización descritos a continuación y a sus características de realización, sino que comprende, además, modificaciones de los ejemplos de realización, en particular aquéllas que están comprendidas por modificaciones de las características de los ejemplos descritos o bien por modificación de algunas o varias de las características de los ejemplos descritos en el marco del alcance de protección de las reivindicaciones adjuntas. La figura 1 muestra una representación en perspectiva ejemplar de una máquina herramienta 100 de acuerdo con un ejemplo de realización de la invención inclinada desde la parte superior izquierda hacia delante.
La máquina herramienta 100 presenta una bancada de máquina 110 (bastidor de la máquina), que se puede colocar sobre una superficie, por ejemplo una nave de una fábrica. Adicionalmente a los componentes representados, la máquina herramienta 100 puede presentar adicionalmente otros componentes, como por ejemplo una carcasa de máquina con una o varias puertas que se pueden abrir hacia la sala de máquinas o bien la sala de mecanización, uno o varios pupitres de mando para el control de la máquina herramienta a través de un usuario, un dispositivo de cambio de herramientas o bien de cambio de plataformas de carga, un almacén mayor montado en la máquina con dispositivo de cambio o bien dispositivo de manipulación y otros componentes de la máquina herramienta o bien accesorios.
La máquina herramienta 100 presenta, además, una zona de fijación de la pieza de trabajo 120 (mesa de fijación de la herramienta), sobre la que se pueden empotrar una o varias piezas de trabajo para la mecanización en la máquina herramienta. En este ejemplo de realización, se prepara de manera ejemplar una zona de fijación de la pieza de trabajo 120 más sencilla configurada como mesa de herramientas. No obstante, en otros ejemplos de realización es posible preparar una o varias mesas giratorias o bien pivotables, sobre las que se puede empotrar la pieza de trabajo y se puede controlar de manera giratoria o bien pivotable alrededor de uno, dos o incluso tres ejes de rotación. Además, es posible disponer una o varias mesas de herramientas (sin o con una o varias mesas giratorias o bien pivotables) sobre uno o varios carros de eje lineal, que pueden estar dispuestos de manera desplazable linealmente sobre la bancada de la máquina.
En este ejemplo de realización, la zona de fijación de la pieza de trabajo 120 está configurada como mesa de herramientas sencilla, que está dispuesta sobre un lado superior del bastidor de la máquina 110. Alrededor de la zona de fijación de la herramienta 120, el bastidor de la máquina 110 presenta espacios huecos, que están cubiertos en el lado superior de manera ejemplar con secciones de rejillas 130. Las virutas que se producen en el caso de la mecanización por arranque de virutas de la pieza de trabajo empotrada sobre la zona de fijación de la pieza de trabajo 120 se pueden dejar caer a través de las secciones de rejilla 130 en contenedores de virutas 140 correspondientes en los espacios huecos del bastidor de la máquina 110 y se pueden acumular. Los contenedores de virutas 140 se pueden extraer para la evacuación de las virutas a modo de cajón. En otros ejemplos de realización es posible introducir instalaciones automáticas de transporte de virutas en los espacios huecos del bastidor de la máquina debajo de las secciones de rejilla 130.
Sobre un lado trasero del bastidor de la máquina 110 de la máquina herramienta 100 están dispuestos de forma ejemplar dos conjuntos de soportes de husillo 200 con un husillo de trabajo 210 respectivo que soporta la herramienta. Los husillos de trabajo 210 están instalados en cada caso para alojar una herramienta respectiva, en particular herramienta fresadora y para accionarla por rotación alrededor del eje del husillo respectivo para la generación de un movimiento de corte.
Además, cada uno de los conjuntos de soporte del husillo 200 está dispuesto de forma ejemplar sobre guías lineales 160 de manera desplazable linealmente sobre el bastidor de la máquina 110. Los conjuntos de soporte del husillo 200 se pueden desplazar de forma ejemplar en cada caso de una manera independiente entre sí sobre el bastidor de la máquina 110 a lo largo de las guías lineales 160 en una dirección del eje-X (dirección-X) paralelamente a la zona de fijación de la pieza de trabajo 120, en particular alrededor de un movimiento relativo lineal de las herramientas alojadas sobre la zona de fijación de la pieza de trabajo 120.
Paralelamente a las guías lineales, para esta finalidad, sobre el bastidor de la máquina 110 está dispuesto, además, de forma ejemplar un árbol roscado 150 en dirección-X, en el que encajan los elementos de contra tuerca respectivos (no representados) en los lados inferiores de los conjuntos de soporte de husillo 200, y a través de cuyo accionamiento rotatorio independientes se pueden desplazar los conjuntos de soporte del husillo 200 en cada caso de manera independiente entre sí a lo largo del árbol roscado 150 alojados sobre guías lineales 160.
Sobre un lado del bastidor de la máquina 110 se acondiciona, además, de manera ejemplar una rueda de almacén de herramientas 320 de un almacén de herramientas 300, que se puede fijar por medio de un bastidor de almacén 310 en el bastidor de la máquina 110. La rueda de almacén de herramientas 320 está alineada horizontal de manera ejemplar y está retenida de forma giratoria alrededor de un eje de rotación vertical. En la periferia de la rueda de almacén de herramientas 320, la rueda de almacén de herramientas 320 presenta una pluralidad de secciones de alojamiento de herramientas, en las que se pueden retener o bien alojar herramientas.
Para un cambio de herramientas, el conjunto de soporte del husillo 200 está instalado en la figura 1 para esta finalidad para desplazarse sobre las guías lineales 160 hacia la izquierda hacia la rueda de almacén de herramientas 320 y para depositar una herramienta alojada en el husillo de trabajo 210 en un alojamiento de herramienta de la rueda de almacén de herramientas 320 o bien para extraer una herramienta que debe sustituirse desde un alojamiento de herramienta de la rueda de almacén de herramientas 320 y alojarla en el husillo de trabajo 210 para continuar con la herramienta incorporada la mecanización de la pieza de trabajo. La rueda de almacén de herramientas 320 está instalada durante, antes y después del cambio de la herramienta para hacer girar por rotación el (los) alojamiento(s) asociado(s) al conjunto de soporte del husillo 200.
En este caso, en la figura 1 se muestra de forma ejemplar solamente un almacén de herramientas pequeño 300 con una rueda de almacén de herramientas 320 pequeña en un lado del bastidor de la máquina 100. Además, un almacén de herramientas 300 está instalado también en el otro lado del bastidor de la máquina 100 para el otro conjunto de soporte del husillo 200. Adicionalmente, sobre ambos lados se pueden preparar también almacenes de herramientas con varias ruedas de almacén de herramientas 320 dispuestas adyacentes entre sí y/o también superpuestas a distancia.
Además, se pueden preparar almacenes mayores de herramientas de suministro, que suministran las herramientas reservadas para incorporación y sustitución a una o varias ruedas de almacén de herramientas 320 desde un almacén de herramientas más grande.
Las figuras 2 a 5 muestran otras representaciones ejemplares en perspectiva de la máquina herramienta 100 de acuerdo con la figura 1. En particular, las figuras 2 a 5 muestran otras representaciones de los conjuntos de soporte del husillo 200 dispuestos sobre el bastidor de la máquina 100.
Los conjuntos de soporte del husillo 200 están realizados de manera ejemplar de la misma estructura, y solamente se describe uno de los conjuntos de soporte del husillo 200 de forma ejemplar.
Los conjuntos de soporte del husillo pueden prepararse, sin embargo, en otros ejemplos de realización también con diferentes tipos de construcción. En otros ejemplos de realización se pueden preparar también sólo uno o más de dos conjuntos de soporte del husillo.
E l conjunto de soporte del husillo 200 presenta una sección de alojamiento del brazo articulado 220, que presenta dos cuerpos de retención del brazo articulado 221 y 222, que están dispuestos ambos sobre un carro de eje lineal 223.
El carro de eje lineal 223 está alojado de forma desplazable linealmente sobre las guías lineales 160 en dirección-X. Los cuerpos de retención del brazo articulado 221 y 222 están dispuestos adyacentes entre sí en dirección-X sobre el carro de eje lineal 223.
Entre los cuerpos de retención del brazo articulado 221 y 222 se retiene un extremo de un primer brazo articulado 230 de forma pivotable. Los accionamientos se describen más adelante en conexión con las figuras 6 y 7.
El otro extremo del primera brazo articulado 230 retiene otro segundo brazo articulado 240, y el segundo brazo articulado 240 está alojado de forma pivotable en el primer brazo articulado 230. Los accionamientos se describen más adelante en relación con las figuras 6 y 7.
El otro extremo del segundo brazo articulado 240 retiene un brazo de soporte del husillo 250, que está alojado de forma giratoria en el segundo brazo articulado 240. El segundo brazo articulado 240 lleva en este caso un accionamiento 251 para el accionamiento del movimiento giratorio del brazo de soporte del husillo 250. El accionamiento 251 está configurado de forma ejemplar como accionamiento de par refrigerado.
El otro extremo del brazo de soporte del husillo 250 retiene una cabeza de fresa 260, que está alojada de forma giratoria en el brazo de soporte del husillo 250. El brazo de soporte del husillo 250 lleva en este caso un accionamiento 261 para el accionamiento del movimiento giratorio de la cabeza de fresa 260 (ver la figura 14). El accionamiento 261 está configurado de forma ejemplar como accionamiento de par refrigerado.
La cabeza de fresa 260 comprende el husillo de trabajo 210 ya descrito así como un accionamiento de husillo no representado para el accionamiento del husillo de trabajo para el accionamiento rotatorio de la herramienta alojada para la generación del movimiento de corte.
Las figuras 6 y 7 muestran vistas laterales de la máquina herramienta 100 de acuerdo con la figura 1. En particular, las figuras 6 y 7 muestran otras representaciones de los conjuntos de soporte del husillo 200 dispuestos sobre el bastidor de la máquina 110.
Entre los cuerpos de retención del brazo articulado 221 y 222 se retiene de forma pivotable un extremo del primer brazo articulado 230. En este ejemplo de realización, en cada uno de los cuerpos de retención del brazo articulado 221 y 222 están preparados accionamientos y engranajes para el accionamiento del movimiento articulado del primer brazo articulado 230.
Como se representa de forma ejemplar en la figura 6, el cuerpo de retención del brazo articulado 221 presenta de forma ejemplar dos accionamientos 233a y 233b, que accionan de manera ejemplar en cada caso a través de correas de accionamiento 232a y 232b piñones de accionamiento 231a y 231b respectivos (elementos de accionamiento activos) de un engranaje para la transmisión de un par de torsión sobre el primer brazo articulado 230. Los piñones de accionamiento 231a y 231b están engranados tensados con una rueda dentada 235 accionada (por ejemplo, configurada como rueda dentada recta) como elemento de accionamiento accionado ejemplar. La rueda dentada 235 accionada está fijada de manera ejemplar sobre un anillo de cojinete 234 de forma fija con el primer brazo articulado 230, que está alojado de forma giratoria en el cuerpo de retención del brazo articulado 221. El engrane tensado de los dos piñones de accionamiento 231a y 231b en la rueda dentada 235 accionada proporciona la ventaja de que en el caso de una transición de accionamientos en sentido horario contrario y entonces en sentido horario o bien a la inversa no existe ningún juego en los espacios intermedios de los dientes y se posibilita una transición más libre de juego y más precisa durante el control primero en sentido horario contrario y luego en sentido horario o bien a la inversa. Esto posibilita una precisión excelente del control del movimiento articulado del primer brazo articulado 230.
Como se representa de forma ejemplar en la figura 7, el cuerpo de retención del brazo articulado 222 presenta de forma ejemplar un accionamiento 238, que acciona de manera ejemplar a través de la correa de accionamiento 237 dos piñones de accionamiento 236a y 236b (elementos de accionamiento activos) de un engranaje para la transmisión de un par de torsión sobre el primer brazo articulado 230. Los piñones de accionamiento 236a y 236b están engranados tensados con una rueda dentada 239 accionada (configurada, por ejemplo, como rueda dentada recta) como elemento de accionamiento accionado ejemplar. La rueda dentada accionada 239 está fijada de forma ejemplar fija contra giro con el primer brazo articulado 230, que está alojado de forma giratoria en el cuerpo de retención del brazo articulado 222.
El engrane tensado de los dos piñones de accionamiento 236a y 236b en la rueda dentada accionada 239 proporciona la ventaja de que en el caso de una transición de accionamientos en sentido horario contrario a sentido horario o bien a la inversa no se produce ningún juego en los espacios intermedios de los dientes y se posibilita una transición libre de juego y precisa durante el control sólo en sentido horario contrario y luego en sentido horario o bien a la inversa. Esto posibilita una precisión excelente del control del movimiento articulado del primer brazo articulado 230.
El otro extremo del primer brazo articulado 230 retiene el otro segundo brazo articulado 240, y el segundo brazo articulado 240 está alojado de forma pivotable en el primer brazo articulado 230.
Como se representa de forma ejemplar en la figura 6, el primer brazo articulado 230 presenta de manera ejemplar dos accionamientos 241 y 243, que accionan de manera ejemplar en cada caso a través de correas de accionamiento unos piñones de accionamiento 242 y 244 respectivos (elementos de accionamiento activos) de un engranaje para la transmisión de un par de torsión sobre el segundo brazo articulado 240. Los piñones de accionamiento 242 y 244 están engranados tensados con una rueda dentada 245 accionada (configurada, por ejemplo, como rueda hueca) como elemento de accionamiento ejemplar accionado. La rueda dentada 245 accionada está fijada de manera ejemplar fija contra giro con el segundo brazo articulado 240, que está alojado de forma giratoria en el primer brazo articulado 230.
El engrane tensado de los dos piñones de accionamiento 242 y 244 en la rueda dentada 245 accionada proporciona la ventaja de que en el caso de una transferencia de accionamientos en sentido horario contrario y entonces en sentido horario o bien a la inversa, no existe ningún juego en los espacios intermedios de los dientes y se posibilita una transición más libre de juego y más precisa durante el control primero en sentido horario contrario y luego en sentido horario o bien a la inversa. Esto posibilita una precisión excelente del control del movimiento articulado del segundo brazo articulado 240.
El otro extremo del segundo brazo articulado 240 retiene el brazo de soporte del husillo 250, que está alojado de forma giratoria en el segundo brazo articulado 240. El segundo brazo articulado 240 lleva en este caso el accionamiento 251 para el accionamiento del movimiento giratorio del brazo de soporte del husillo 250 (ver, por ejemplo, la figura 7). El accionamiento 251 está configurado como accionamiento de par refrigerado.
El otro extremo delo brazo de soporte del husillo 250 retiene la cabeza de fresa 260, que está alojada de forma giratoria en el brazo de soporte del husillo 250. El brazo de soporte del husillo 250 lleva en este caso el accionamiento 261 para accionar el movimiento giratorio de la cabeza de fresa 260 (ver, por ejemplo, la figura 14). El accionamiento 261 está configurado, por ejemplo, como accionamiento de par refrigerado.
La cabeza de fresa 260 comprende el husillo de trabajo 210 ya descrito así como un accionamiento de husillo no representado para el accionamiento del husillo de trabajo para el accionamiento rotatorio de la herramienta alojada para la generación del movimiento de corte.
En los lados inferiores de los carros de soporte del husillo 223, las figuras 6 y 7 muestran, además, de manera ejemplar accionamientos 224, que encajan con los elementos de tuerca roscada accionada (no representados) en el árbol roscado 150 y pueden representar el movimiento de desplazamiento lineal de los carros de soporte del husillo 223 en dirección-X.
La figura 5 muestra otra representación en perspectiva ejemplar de la máquina herramienta según la figura 1 inclinada desde la parte superior izquierda hacia delante, la figura 6 muestra una vista lateral derecha ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1, la figura 7 muestra una vista lateral izquierda ejemplar de la máquina herramienta ejemplar de acuerdo con la figura 1, la figura 8 muestra una vista delantera ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1, la figura 9 muestra una vista en planta superior ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1, y la figura 10 muestra una vista trasera ejemplar de la máquina herramienta de acuerdo con la figura 1.
La figura 11 muestra una representación en perspectiva ejemplar de un conjunto de soporte de husillo de la máquina herramienta de las figuras 1 a 10 de acuerdo con un ejemplo de realización de la invención. Sin embargo, éste se puede utilizar en número discrecional también en otras máquinas herramientas, bastidores de máquinas, bancadas de máquinas y estantes de máquinas. Las figuras 12 a 14 muestran otras representaciones en perspectiva de un conjunto de soporte de husillo de acuerdo con la figura 11, la figura 15 muestra una vista lateral derecha ejemplar del conjunto de soporte de husillo de acuerdo con la figura 11 y la figura 16 muestra una vista lateral izquierda ejemplar del conjunto de soporte de husillo de acuerdo con la figura 11.
El conjunto de soporte de husillo 200 presenta una sección de alojamiento del brazo articulado 220, que presenta dos cuerpos de retención del brazo articulado 221 y 222, que están dispuestos ambos sobre un carro de eje lineal 223.
El carro de eje lineal 223 se puede disponer de manera desplazable linealmente sobre las guías lineales 160 de un bastidor de máquina 110 de la máquina herramienta 100. Los cuerpos de retención del brazo articulado 221 y 222 están dispuestos en la dirección de desplazamiento (por ejemplo, dirección-X) adyacentes entre sí sobre el carro del eje lineal 223.
Entre los cuerpos de retención del brazo articulado 221 y 222 se retiene de forma pivotable un extremo de un primer brazo articulado 230. El primer brazo articulado 230 está alojado de forma pivotable a modo de ejemplo alrededor de un primer eje de rotación R1, que está alineado, por ejemplo, paralelamente a la dirección de desplazamiento (por ejemplo, dirección-X) del carro de eje lineal 223.
El otro extremo del primer brazo articulado 230 retiene otro segundo brazo articulado 240, y el segundo brazo articulado 240 está alojado de forma pivotable alrededor de un segundo eje de rotación R2 en el primer brazo articulado 230. Los primeros y segundos ejes de rotación R1 y R2 están alineados de manera ejemplar paralelos entre sí.
El otro extremo del segundo brazo articulado 240 retiene un brazo de soporte del husillo 250, que está alojado de forma giratoria en el segundo brazo articulado 240 alrededor de un tercer eje de rotación R3. El tercer eje de rotación R3 está alineado de manera ejemplar perpendicularmente al segundo eje de rotación R2.
El otro extremo del brazo de soporte de husillo 250 retiene una cabeza de fresa 260, que está alojada en el brazo de soporte del husillo 250 de forma giratoria alrededor de un cuarto eje de rotación R4. El cuarto eje de rotación R4 está alineado, por ejemplo, perpendicularmente al tercer eje de rotación R3.
La cabeza de fresa 260 comprende el husillo de trabajo 210 ya descrito así como un accionamiento de husillo no representado para el accionamiento del husillo de trabajo para el accionamiento rotatorio de la herramienta alojada alrededor del eje del husillo SA para la generación del movimiento de corte. El eje del husillo SA está alineado de forma ejemplar perpendicularmente al cuarto eje de rotación R4.
A través de la articulación de los primeros y segundos brazos articulados 230 y 240 se puede desplazar o bien mover libremente la cabeza de fresa con precisión en un plano, que está alineado perpendicularmente a la dirección de desplazamiento (por ejemplo, dirección-X) del carro del eje lineal 223.
Esto posibilita de esta manera un movimiento más libre con pocos componentes, que sustituye a dos ejes lineales perpendicularmente a la dirección de la marcha (por ejemplo, en dirección-X) del carro del eje lineal 223 y en este caso posibilita una libertad mayor de movimiento con los mismos grados de libertad en el espacio de trabajo.
Además, los movimientos giratorios alrededor de los ejes de rotación R3 y R4 posibilitan una alineación libre del eje del husillo en todas las tres direcciones espaciales para la mecanización de una pieza de trabajo desde cualquier dirección opcional.
De esta manera, esto posibilita un movimiento más libre con pocos componentes y un espacio de mecanización más libre de una máquina fresadora de cinco ejes de tipo de construcción convencional. Al mismo tiempo, se pueden preparar conjuntos de alta resistencia con accionamientos y ejes de articulación o bien ejes redondos de alta precisión, de manera que se pueden conseguir exactitudes de mecanización iguales o bien incluso más elevados, como en las máquinas fresadoras de cinco ejes (máquina fresadora de soporte móvil.
Anteriormente se han detallado ejemplos o bien ejemplos de realización de la presente invención así como sus ventajas con referencia a las figuras adjuntas. Hay que subrayar de nuevo que la presente invención de ninguna manera está limitada o bien restringida a los ejemplos de realización descritos anteriormente y sus características de realización, sino que, además, comprende modificaciones de los ejemplos de realización, en particular aquéllos que están comprendidos por modificaciones de las características de los ejemplos descritos o bien por la combinación de algunas o varias de las características de los ejemplos descritos en el marco del alcance de protección de las reivindicaciones independientes.
En resumen, la presente invención posibilita crear o bien preparar un concepto de máquina herramienta, que presenta una cinemática de la máquina con alta rigidez de los componentes y al mismo tiempo posibilita una alta flexibilidad de movimiento con altos grados de libertad así como una alta exactitud de mecanización o bien precisión de control, en particular para la realización de trabajos de fresado en piezas de trabajo pequeñas y grandes de material compuesto, en particular de plástico reforzado con fibras de carbono o bien CFK, en superficies de forma libre.
En particular, de esta manera se puede preparar un concepto de máquina herramienta, que posibilita durante la realización de trabajos de fresado en piezas de trabajo de material compuesto, en particular de plástico reforzado con fibras de carbono o bien CFK mecanizaciones más flexibles y al mismo tiempo exactas en altos números de piezas. Se prepara un concepto de máquina, que posibilita una alta flexibilidad de movimiento de la mecanización con altos grados de libertad, alta rigidez y alta exactitud así como eficiencia de la mecanización.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Conjunto de soporte de husillo para el empleo en una máquina herramienta, con:
- una sección de alojamiento del brazo articulado (220) que se puede disponer o bien instalar sobre una bancada de la máquina herramienta,
- un primer brazo articulado (230) alojado en la primera sección de alojamiento del brazo articulado de forma pivotable alrededor de un primer eje de rotación (R1),
- un segundo brazo articulado (240) alojado en el primer brazo articulado de forma pivotable alrededor de un segundo eje de rotación (R2),
- un brazo de soporte del husillo (250) alojado en el segundo brazo articulado de forma giratoria alrededor de un tercer eje de rotación (R3),
- una cabeza fresadora (260) alojada en el brazo de soporte del husillo de forma giratoria alrededor de un cuarto eje de rotación (R4), y
- un husillo de trabajo (210) retenido en la cabeza fresadora para el alojamiento de una herramienta, en donde el tercer eje de rotación (R3) está alineado perpendicularmente o transversal al cuarto eje de rotación (R4), la sección de alojamiento del brazo articulado (220) presenta dos cuerpos de retención del brazo articulado (221, 222), y en donde el primer brazo articulado (230) está retenido alojado de forma pivotable entre los dos cuerpos de retención del brazo articulada (221, 222);
caracterizado por que uno (222) de los dos cuerpos de retención del brazo articulado está configurado menor que el otro cuerpo de retención del brazo articulado (221) de los dos cuerpos de retención del brazo articulado, en donde el segundo brazo articulado (240) esté retenido en el lado del primer brazo articulado (230) que está dirigido hacia el cuerpo de retención del brazo articulado más pequeño (222).
2. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo eje de rotación (R2) está alineado paralelo al primer eje de rotación (R1).
3. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el tercer eje de rotación (R3) está alineado perpendicularmente o transversal al segundo eje de rotación (R2).
4. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un eje de husillo (SA) del husillo de trabajo (210) está alineado perpendicularmente o transversal al cuarto eje de rotación (R4).
5. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una sección de fijación de la herramienta (120) es desplazable linealmente con relación a la sección de alojamiento del brazo articulado (220) sobre la bancada de la máquina (110) en al menos una dirección del eje lineal (X).
6. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sección de alojamiento del brazo articulado (220) está dispuesta sobre un carro axial (223), que es desplazable linealmente sobre la bancada de la máquina (110) y en el que el carro axial (233) es desplazable linealmente en una dirección (X) alineada paralela al primer eje de rotación (R1).
7. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada uno de los dos cuerpos de retención del brazo articulado de la sección de alojamiento del brazo articulado (220) presenta al menos un accionamiento para el accionamiento de un movimiento articulado del primer brazo articulado; y cada uno de los engranajes tensados presenta al menos un elemento de accionamiento accionado y al menos dos elementos de accionamientos activos, que colaboran al mismo tiempo con el elemento de accionamiento accionado.
8. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer brazo articulado (230) presenta al menos un accionamiento para accionar un movimiento articulado del segundo brazo articulado (240) y/o el primer brazo articulado (230) presenta al menos un engranaje tensado para la transmisión de un par de torsión durante el accionamiento de un movimiento de articulación del segundo brazo articulado (240); y en donde cada uno de los engranajes tensados presenta al menos un elemento de accionamiento accionado y al menos dos elementos de accionamiento activos, que colaboran al mismo tiempo con el elemento de accionamiento accionado.
9. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el segundo brazo articulado (240) presenta al menos un accionamiento para accionar un movimiento de rotación del brazo de soporte del husillo (250); y en donde el accionamiento para accionar el movimiento de rotación del brazo de soporte del husillo (250) está configurado como accionamiento de par (251), en particular accionamiento de par refrigerado.
10. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el brazo de soporte del husillo (250) presenta al menos un accionamiento para accionar un movimiento de rotación de la cabeza fresadora (260); y en donde el accionamiento para accionar el movimiento de rotación de la cabeza fresadora (260) está configurado como accionamiento de par (162), en particular accionamiento de par refrigerado.
11. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un almacén de herramientas (300) para el almacenamiento de una pluralidad de herramientas para la inserción o bien para la sustitución de herramientas en el husillo de trabajo (210).
12. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque adicionalmente a un primer conjunto de soporte del husillo (200), que comprende la sección de alojamiento del brazo articulado, el primer brazo articulado, el segundo brazo articulado, el brazo de soporte del husillo, la cabeza fresadora y el husillo de trabajo, un segundo conjunto de soporte del husillo está dispuesto sobre la bancada de la máquina; y en donde el segundo conjunto de soporte del husillo comprende:
- una segunda sección de alojamiento del brazo articulado que está dispuesta sobre una bancada de la máquina herramienta,
- un tercer brazo articulado alojado en la segunda sección de alojamiento del brazo articulado de forma pivotable alrededor de un quinto eje de rotación,
- un cuarto brazo articulado alojado en el tercer brazo articulado de forma pivotable alrededor de un sexto eje de rotación, un segundo brazo de soporte del husillo alojado en el cuarto brazo de forma giratoria alrededor de un séptimo eje de rotación,
- una segunda cabeza fresadora alojada en el segundo brazo de soporte del husillo de forma giratoria alrededor de un octavo eje de rotación, y
- un segundo husillo de trabajo retenido en la segunda cabeza fresadora para el alojamiento de una herramienta, en donde el séptimo eje de rotación está alineado perpendicularmente o transversal al octavo eje de rotación.
13. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el primero, segundo, quinto y sexto ejes de rotación están alineados en cada caso paralelos entre sí, en donde especialmente el primero y el quinto ejes de rotación están alineados con preferencia coaxiales entre sí.
14. Conjunto de soporte de husillo de acuerdo con la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque el primero y segundo conjuntos de soporte del husillo están dispuestos adyacentes entre sí en la dirección del primero y/o quinto ejes de rotación sobre la bancada de la máquina.
15. Máquina herramienta para la mecanización con arranque de virutas de una pieza de trabajo, que comprende un conjunto de soporte de husillo para el empleo en la máquina herramienta de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14.
ES17189657T 2016-09-06 2017-09-06 Máquina herramienta para la mecanización por arranque de virutas de una pieza de trabajo así como conjunto de soporte de husillo para el empleo en una máquina herramienta de este tipo Active ES2755830T3 (es)

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