ES2835402T3 - Máquina-herramientas de mecanizado - Google Patents

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ES2835402T3 ES17748838T ES17748838T ES2835402T3 ES 2835402 T3 ES2835402 T3 ES 2835402T3 ES 17748838 T ES17748838 T ES 17748838T ES 17748838 T ES17748838 T ES 17748838T ES 2835402 T3 ES2835402 T3 ES 2835402T3
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Abstract

Máquina-herramienta de mecanizado (M) que comprende una estructura cinemática (100) que pone en movimiento un electrohusillo (300) portador de la herramienta de corte (O), la herramienta de corte (O) gira sobre el eje del electrohusillo (300), la estructura cinemática (100) pone en movimiento el electrohusillo (300) según un plano de posicionamiento perpendicular al eje del electrohusillo (300), la máquina-herramienta (M) comprende un módulo (200) de soporte de la pieza a mecanizar (P), dicha estructura cinemática (100) posiciona el electrohusillo en dicho plano de posicionamiento y es una estructura articulada que comprende dos brazos articulados (110 , 120): - un primer brazo (110) que comprende dos extremos (111, 112), un primer extremo (111) del primer brazo (110) está montado para girar con respecto a una placa (130) a lo largo de un único eje de rotación paralelo al eje del electrohusillo (300), un primer medio de accionamiento (140) en rotación que comprende un motor con un árbol giratorio que asegura la puesta en movimiento alrededor de este eje, - un segundo brazo (120) que comprende dos extremos (121, 122), un primer extremo (121) del segundo brazo (120) está montado para girar con respecto al segundo extremo (112) del primer brazo (110) a lo largo de un único eje de rotación paralelo al eje del electrohusillo (300), un segundo medio de accionamiento (150) en rotación que comprende un motor con un árbol giratorio que asegura la puesta en movimiento alrededor de este eje, el segundo extremo (122) del segundo brazo (120) aloja el electrohusillo (300), el mecanizado es realizado mediante un movimiento relativo de traslación de la pieza a mecanizar con respecto al electrohusillo posicionado y mantenido fijo por la estructura cinemática en dicho plano de posicionamiento, la traslación de la pieza a mecanizar (P) con respecto a la herramienta (O) del electrohusillo (300) según un movimiento lineal paralelo al eje del electrohusillo (300) está asegurada por el módulo de soporte de pieza (P) (200) o por un módulo de soporte de placa (130).

Description

DESCRIPCIÓN
Máquina-herramientas de mecanizado
Campo de aplicación de la invención
La presente invención se refiere al campo del mecanizado y en particular a las adaptaciones de las estructuras cinemáticas de las máquinas-herramientas que ponen en movimiento las herramientas para realizar el mecanizado en las mejores condiciones.
Descripción de la técnica anterior
En el estado de la técnica existen máquinas-herramienta de mecanizado que adoptan una estructura cinemática con desplazamiento lineal y en serie tales como las que ponen en marcha un electrohusillo portaherramientas a lo largo de tres ejes lineales X, Y y Z.
Entonces, por ejemplo, el documento FR2743741 divulga una máquina-herramienta de mecanizado de alta velocidad del tipo portahusillos, cuya estación de accionamiento utiliza una estructura lógica que permite los movimientos de un carro portahusillos a lo largo de tres ejes. Esta estructura lógica de la estación de accionamiento consta de un bastidor fijo que consta de un bastidor de soporte dispuesto en un plano vertical. Este bastidor de soporte comprende un par de carriles horizontales transversales paralelos que permiten, según un movimiento horizontal transversal convencionalmente a lo largo de un eje denominado eje X, un deslizamiento de una mesa vertical que forma un marco de soporte. Esta mesa vertical está bordeada lateralmente por un segundo par de carriles verticales paralelos dispuestos perpendicularmente que permiten, según un movimiento vertical convencionalmente a lo largo de un eje denominado eje Y, un deslizamiento de un cabezal. Este cabezal es atravesado por una corredera portahusillo que se mueve en un movimiento horizontal longitudinal a lo largo de un eje denominado eje Z normal a los ejes anteriores.
La puesta en marcha se puede realizar mediante motores lineales.
Colocada frente a la herramienta instalada en el extremo del electrohusillo, la pieza a mecanizar también se puede instalar en una estructura portapieza que ofrece ejes para movimientos no solo lineales sino también rotativos.
Tal estructura tiene la ventaja de ofrecer una amplia gama de operaciones de mecanizado rápidas y precisas. Los medios de implementación necesarios para esta velocidad y esta precisión en cada eje de movimiento hacen que una máquina-herramienta de mecanizado de alta velocidad que adopte tal estructura requiera un gran presupuesto. El criterio de coste se vuelve aún más importante ya que el mecanizado completo de una pieza puede requerir su paso por una pluralidad de máquinas-herramientas. El documento DE 20 2013 103 409 U1 divulga una máquinaherramienta de mecanizado que comprende una estructura cinemática que pone en movimiento un electrohusillo portador de la herramienta de corte que gira sobre el eje del electrohusillo, dicha estructura cinemática pone en movimiento el electrohusillo de acuerdo con un plano de posicionamiento perpendicular al eje del electrohusillo, dicha estructura cinemática comprende una placa montada sobre un módulo de soporte y un robot que comprende un primer brazo y un segundo brazo cuyo extremo aloja el electrohusillo, dichos brazos están provistos de medios de accionamiento en rotación alrededor de ejes paralelos al eje del electrohusillo, dichos medios de accionamiento son motores con árboles giratorios.
Descripción de la invención
El solicitante ha realizado una investigación encaminada a proponer una máquina-herramienta de mecanizado con una estructura menos costosa que ofrezca la mayor parte de la gama de mecanizados que realizan las estructuras convencionales y que respete mejor los requisitos de precisión y rapidez del mecanizado de alta velocidad.
Esta investigación dio como resultado el diseño y producción de una máquina-herramienta de mecanizado de acuerdo con la reivindicación 1. Esta máquina-herramienta de mecanizado comprende una estructura cinemática que pone en movimiento un electrohusillo portador de la herramienta de corte, cuya herramienta de corte se hace girar sobre el eje del electrohusillo, la estructura cinemática pone en movimiento el electrohusillo en un plano de posicionamiento perpendicular al eje del electrohusillo, la máquina-herramienta comprende un módulo de soporte de la pieza a mecanizar. Además, dicha estructura cinemática posiciona el electrohusillo en el plano de posicionamiento y es una estructura articulada que comprende dos brazos articulados:
• un primer brazo que comprende dos extremos, un primer extremo del primer brazo está montado para girar con respecto a una placa según un solo eje de rotación paralelo al eje del electrohusillo, un primer medio de accionamiento giratorio que comprende un motor con árbol giratorio y que asegura la puesta en movimiento alrededor de este eje,
• un segundo brazo que comprende dos extremos, un primer extremo del segundo brazo está montado para girar con respecto al segundo extremo del primer brazo según un solo eje de rotación paralelo al eje del electrohusillo, un segundo medio de accionamiento giratorio que comprende un motor con un árbol giratorio que asegura la puesta en movimiento alrededor de este eje, el segundo extremo del segundo brazo aloja el electrohusillo, el mecanizado es realizado por un movimiento de traslación relativo de la pieza a mecanizar en relación al electrohusillo posicionado y mantenido fijo por la estructura cinemática en dicho plano de posicionamiento, la traslación de la pieza a mecanizar con respecto a la herramienta del electrohusillo según un movimiento lineal paralelo al eje del electrohusillo está asegurada por el módulo de soporte de la pieza a mecanizar o por un módulo de soporte de la placa.
Esta arquitectura de máquina-herramienta es particularmente ventajosa porque proporciona una estructura articulada con dos brazos para implementar los movimientos del electrohusillo según el plano perpendicular al eje de rotación del electrohusillo. Una estructura articulada formada por dos brazos giratorios es más simple y menos costosa de implementar que las estructuras apiladas convencionales.
El único movimiento a lo largo de un eje lineal es el que se realiza durante la traslación entre la pieza y la herramienta paralelo al eje del electrohusillo, que corresponde al denominado movimiento de hundimiento.
Este movimiento de hundimiento se implementa ya sea por un módulo de puesta en movimiento asociado con el módulo portapieza, y luego la placa se fija en traslación, ya sea por un módulo de puesta en movimiento asociado con la placa y luego la pieza se fija en traslación durante el mecanizado.
Por supuesto, las estructuras articuladas multieje de tipo robot son conocidas de la técnica anterior. Sin embargo, estas estructuras no son lo suficientemente precisas o rígidas para permitir su uso de acuerdo con los criterios de precisión deseados para la invención. Esta falta de precisión se debe a un gran número de articulaciones y una ausencia de distribución de funciones por articulación.
La invención constituye así el resultado no solo de una reducción del número de ejes de movimiento sino también de una selección y distribución entre los ejes de posicionamiento implementados por la estructura articulada y un eje de trabajo implementado por el movimiento durante la traslación. Por tanto, la estructura cinemática propuesta no tiene puestas en movimiento redundantes.
La reducción del número de ejes de movimiento permite ahorrar los medios de puesta en movimiento asociados y reducir la incertidumbre de posicionamiento.
No es la estructura articulada la que realiza las fuerzas axiales de mecanizado (taladrado, roscado, etc.), sino el eje bajo la pieza o la placa.
El uso de una estructura articulada también permite ampliar la ventana en la que se puede realizar el mecanizado. Además, una estructura articulada puede realizar movimientos fuera de dicha ventana y realiza con mayor facilidad una pluralidad de operaciones como:
• el cambio de herramienta,
• el mantenimiento,
• el mecanizado en una zona diferente,
• etc ...
Esta configuración de máquina-herramienta es abierta y su zona de acceso es más grande, lo que proporciona una gran flexibilidad en:
• el posicionamiento del almacén de herramientas,
• la integración del almacén de herramientas,
• el posicionamiento del punto de cambio de herramienta,
• la elección de cómo cambiar la herramienta,
• el posicionamiento de la placa,
• la yuxtaposición de varias máquinas-herramienta de acuerdo con la invención,
• las posibilidades de alojar un carro robotizado capaz de intervenir en la zona de mecanizado o lo más cerca posible de esta última y portar una herramienta que permita realizar diversas funciones.
De hecho, tal configuración permite definir nuevas zonas mientras el electrohusillo de una máquina-herramienta convencional se mueve convencionalmente en su zona de mecanizado. La estructura articulada de la máquinaherramienta de la invención permite que el electrohusillo avance más allá de la zona de mecanizado.
Según una característica particularmente ventajosa de la invención, las posiciones tomadas por el electrohusillo se dividen en dos zonas, una zona de mecanizado propiamente dicha y una zona de mantenibilidad donde el electrohusillo puede ser sometido a una pluralidad de operaciones no mecanizadas, la movilidad ofrecida por la estructura articulada permite que el electrohusillo traspase la zona de mecanizado.
El conjunto de movimientos del electrohusillo pueden protegerse mediante una carcasa.
Cuando las zonas de mecanizado y mantenimiento se separan en una zona de mecanizado propiamente protegida por una carcasa y una zona de mantenimiento, el electrohusillo puede ser objeto de una pluralidad de operaciones fuera de la zona cerrada. La movilidad que ofrece dicha estructura permite efectivamente que el electrohusillo dispuesto en el extremo de los brazos articulados traspase la zona cerrada.
Según otra característica particularmente ventajosa, la máquina-herramienta comprende un carro autoguiado que coopera con la estructura articulada. Este carro debe poder cooperar con la zona protegida penetrando parcialmente en esta última para que la estructura articulada pueda alcanzarla.
El bastidor fijo puede soportar dos estructuras articuladas. Asimismo, el(los) módulo(s) portapiezas pueden cooperar con una o dos estructuras articuladas.
La posibilidad de realizar mecanizados en una zona diferente permite contemplar varios módulos portapiezas. Así, por ejemplo, se puede colocar un segundo módulo portapiezas en otra zona de mecanizado aprovechando el gran radio de acción del brazo articulado de la máquina-herramienta.
Según otra característica particularmente ventajosa de la invención, la placa está inclinada, por ejemplo, a cuarenta y cinco grados. La arquitectura de la máquina-herramienta de la invención permite esta orientación que tiene la ventaja de facilitar el manejo de las virutas y de hacer más compacta la máquina-herramienta. La inclinación también permite equilibrar la estructura, mantener precargado el reductor de la primera articulación en la zona de mecanizado y mejorar su rendimiento mecánico.
Según otra característica particularmente ventajosa de la invención, la placa está unida a un bastidor mediante una interfaz de acoplamiento de intercambio rápido. Así, la estructura formada por los brazos articulados puede ser objeto de un intercambio muy rápido con respecto a lo que se puede conseguir para una estructura de puesta en movimiento convencional. Gracias a la invención, la estructura de puesta en movimiento compuesta por dos brazos articulados se convierte así en un módulo intercambiable. Para facilitar el intercambio, los brazos están cruzados. Además, al menos uno de estos está equipado con un anillo o gancho de manipulación. Esta capacidad de desprendimiento se optimiza debido a que la estructura articulada limita el número de ejes de articulación y, por lo tanto, presenta una conexión simplificada. La selección de los ejes de articulación y su limitación también contribuyen a obtener una estructura articulada intercambiable menos pesada.
Según otra característica particularmente ventajosa de la invención, el electrohusillo lleva una herramienta de limpieza (cepillado, soplado, aspiración) que permite limpiar no solo la zona de mecanizado sino también más allá de esta zona. Por tanto, la máquina-herramienta de la invención puede garantizar la autolimpieza.
Las capacidades de posicionamiento de los brazos articulados también se pueden aprovechar para intercambiar el montaje o el utillaje de bloqueo de la(s) pieza(s) a mecanizar. Lo mismo ocurre con el propio módulo portapiezas.
El solicitante se ha esforzado por hacer esta estructura articulada suficientemente rígida y precisa.
Con el fin de ofrecer la precisión, rigidez y repetibilidad lo más cercanas posible a las de las máquinas-herramienta de mecanizado con movimientos sobre ejes lineales, el solicitante ha diseñado una máquina-herramienta con características que van más allá de la selección juiciosa de los ejes.
Así, según otra característica particularmente ventajosa de la invención, cada eje de rotación de dicha estructura articulada está equipado con dos codificadores. La presencia de dos codificadores permite detectar y corregir la deformación del eje sometido a esfuerzos de mecanizado, fuerzas de inercia y gravedad. Por tanto, el defecto se tiene en cuenta y se corrige para cada articulación. Para ello, se asocia un codificador a cada extremo del eje de la articulación. El módulo de control de la máquina-herramienta gestiona así dos datos para cada articulación, gestión que le permite realizar los movimientos más precisos posibles corrigiendo las fallas mediciones entre los dos codificadores y las referencias teóricas de posición y velocidad calculadas por el control digital.
Según una característica particularmente ventajosa de la invención, los codificadores no tienen las mismas funciones, un primer codificador mide la velocidad mientras que el segundo codificador mide la posición para cada eje.
Según otra característica, los codificadores están dispuestos lo más separados posible entre sí.
Según otra característica particularmente ventajosa de la invención, cada uno de los ejes de rotación de dicha estructura articulada comprende dos cojinetes. La presencia de un cojinete de retorno sistemático para cada eje de articulación optimiza la rigidez. Según una realización preferida, cada segundo nivel denominado de retorno soporta cada segundo codificador. Por lo tanto, cada segundo codificador se coloca lo más cerca posible de un cojinete, lo que optimiza la medición.
Según otra característica de la invención, donde cada uno de los motores comprende un reductor, un primer codificador está asociado al motor aguas arriba del reductor y asegura la medición de la velocidad y un segundo codificador está asociado al cojinete de retorno y asegura la medición de la posición. Según una realización preferida, el primer codificador asociado al motor aguas arriba del reductor asegura la medición de la velocidad y el asociado al extremo libre asegura la medición de la posición. La medición de la posición se realiza en el lado de menor esfuerzo mecánico, liberándose de los fallos provocados por el accionamiento. El codificador representa la posición real después de la deformación.
Según otra característica particularmente ventajosa de la invención, el segundo codificador de medición de la posición comprende, para al menos un brazo, una varilla deslizante en una funda que permite tener en cuenta la posición angular del otro extremo del brazo y por tanto tener en cuenta las deformaciones de flexión del brazo cuya posición está midiendo. Esta característica permite obtener la medición de la posición más precisa posible.
Según otra característica particularmente ventajosa de la invención, el conjunto de varilla y funda comprende además uno o más de los siguientes sensores:
• un sensor lineal para medir la deflexión paralela al eje de la articulación,
• un sensor lineal para medir el alargamiento radial en la dirección longitudinal del brazo,
• un sensor angular para medir la torsión de dicho brazo.
Estas diferentes mediciones contribuyen a un mejor posicionamiento y por tanto a un mejor mecanizado.
La utilización como base de medición de un conjunto mecánico formado por una varilla y una funda permite realizar dichas mediciones sin verse perturbadas por las distintas proyecciones de una zona de mecanizado.
Según otra característica particularmente ventajosa de la invención, los ejes de rotación de dicha estructura articulada están provistos de un medio de puesta en movimiento provisto de un reductor de tipo cicloidal sin contragolpe. Por tanto, la transmisión del movimiento es más precisa.
Otra característica que contribuye a la rigidez de la estructura se relaciona con el acortamiento de los brazos que la constituyen así como el sobredimensionamiento en relación a la carga admisible de los rodamientos de guía de las uniones giratorias.
Según otra característica particularmente ventajosa de la invención, al menos una articulación comprende dos motores o, cuando los motores están asociados a reductores, dos motorreductores.
Según otra característica particularmente ventajosa, la máquina-herramienta comprende un circuito de refrigeración y/o radiadores que estabilizan la estructura eliminando el calor generado por los distintos subconjuntos que la componen tales como
• motores, reductores, electrohusillo, ejes rotativos, etc ...
Este circuito de refrigeración también permite la regulación de la temperatura en relación con las perturbaciones externas como la temperatura ambiente, el fluido de corte, etc.
Para ampliar la gama de posibles operaciones de mecanizado, el módulo de soporte de la pieza a maquinar incluye uno o más ejes rotativos para poder orientar la pieza. Estas diferentes posibilidades de orientación se pueden implementar mediante un plato giratorio en un solo eje o mediante un plato giratorio con respecto a otro plato giratorio en sí mismo girando sobre otro eje perpendicular. Además, este módulo de soporte puede soportar varias piezas.
Además, la presente invención comprende un método de mecanizado de dicha máquina-herramienta.
Habiendo sido explicados anteriormente los conceptos fundamentales de la invención en su forma más elemental, otros detalles y características surgirán más claramente al leer la descripción que sigue y con referencia a los dibujos adjuntos, dando a modo de 'ejemplo no limitativo, varias realizaciones de una máquina-herramienta de mecanizado de acuerdo con la invención.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un dibujo esquemático de una vista parcial en perspectiva externa de una primera realización de la máquina-herramienta de mecanizado de la invención;
La figura 2 es un dibujo esquemático de una vista frontal de la estructura articulada de soporte del husillo de la figura 1;
La figura 3 es un dibujo esquemático de una vista lateral de la estructura de soporte del husillo de la figura 1;
La figura 4 es un dibujo esquemático de una vista en sección con los dos brazos colocados en el mismo plano de corte;
La figura 5 es un dibujo esquemático de una vista trasera que ilustra una realización diferente para el segundo codificador;
La figura 6 es un dibujo esquemático de una vista en perspectiva de otra realización de la máquina-herramienta con una placa móvil y que comprende un módulo portapieza;
La figura 6a es un dibujo esquemático de una vista en perspectiva de otra realización de la máquina-herramienta con una placa fija y que comprende un módulo portapieza móvil;
La figura 7 es un dibujo esquemático de una vista en perspectiva de otra realización de la máquina-herramienta con una placa móvil y que comprende dos módulos portapiezas;
La figura 8 es un dibujo esquemático de una vista frontal de la realización de la figura 7 que ilustra las posibilidades de movimientos;
La figura 9 es un dibujo esquemático de una vista frontal de otra realización de la máquina-herramienta de la invención que comprende una carcasa de la zona de mecanizado y las posibilidades de movimientos;
La figura 10 es un dibujo esquemático de una vista frontal de otra realización de la máquina-herramienta de la invención que comprende una carcasa;
La figura 11 es un dibujo esquemático de una vista superior de dos máquinas-herramienta de acuerdo con la invención yuxtapuestas lateralmente;
La figura 12 es un dibujo esquemático de una vista superior de cuatro máquinas-herramienta de acuerdo con la invención dispuestas en estrella con su zona de mecanizado como centro;
La figura 13 es un dibujo esquemático de una vista superior de cuatro máquinas-herramienta de acuerdo con la invención dispuestas simétricamente opuestas de dos en dos en dos celdas lineales con la zona de mecanizado dispuesta en el centro de las celdas;
La figura 14 es un dibujo esquemático de una vista superior de cuatro máquinas-herramienta de acuerdo con la invención dispuestas opuestas de dos en dos en dos celdas lineales;
La figura 15 es un dibujo esquemático de una vista superior de tres máquinas-herramienta de acuerdo con la invención dispuestas en una celda lineal;
La figura 16 es un dibujo esquemático de la realización de la figura 6 en una versión desmontable;
La figura 17 es un dibujo esquemático de otra realización de una máquina-herramienta de acuerdo con la invención; La figura 18 es un dibujo esquemático de la realización de la figura 6 equipada con un medio de limpieza;
La figura 19 es un dibujo esquemático de una vista en perspectiva de una realización de una máquina-herramienta de acuerdo con la invención;
La figura 20 es un dibujo esquemático de una vista frontal que ilustra las posibilidades de movimiento de la estructura articulada de la máquina-herramienta de la figura 19;
La figura 21 es un dibujo esquemático de una vista lateral en sección con los dos brazos llevados de regreso en el mismo plano de corte de otra realización con una articulación equipada con dos motores.
Descripción de las realizaciones preferidas
Como se ilustra en los dibujos de las Figuras 1,2, 3 y 4, la máquina-herramienta de mecanizado referenciada M en su conjunto comprende, dispuesta en un bastidor B, una estructura articulada 100 portaherramientas O y un módulo 200 portapiezas P.
La estructura articulada 100 pone en movimiento un electrohusillo 300 portador de la herramienta O. El electrohusillo 300 hace rotar la herramienta O. El eje del electrohusillo 300 es paralelo al eje horizontal Z. Esta estructura articulada 100 está motorizada y mueve el electrohusillo 300 de acuerdo con un plano perpendicular al eje del electrohusillo 300, es decir en el plano vertical perpendicular al eje Z y definido por los ejes X e Y.
De acuerdo con la invención, dicha estructura articulada 100 comprende dos brazos 110 y 120.
El primer brazo 110 comprende dos extremos 111 y 112 con un primer extremo 111 guiado en rotación con respecto a una placa 130 de acuerdo con un único eje de rotación paralelo al eje Z. Un primer medio de accionamiento rotatorio 140 asegura la poner en movimiento dicho brazo 110 alrededor de este eje.
El segundo brazo 120 comprende dos extremos 121 y 122 con un primer extremo 121 guiado en rotación con respecto al segundo extremo 112 del primer brazo 110 de acuerdo con un único eje de rotación paralelo al eje Z. Un segundo medio de accionamiento en rotación 150 asegura la puesta en movimiento de dicho brazo 120 alrededor de este eje.
El segundo extremo 122 del segundo brazo 120 aloja de manera fija el electrohusillo 300. De acuerdo con la invención, los ejes de rotación de la herramienta O y de articulación de los brazos 110 y 120 son, por tanto, paralelos entre sí al eje Z.
La traslación de la pieza a mecanizar P hacia la herramienta O del electrohusillo 300 de acuerdo con un movimiento lineal paralelo al eje Z para fines de mecanizado se puede realizar de dos maneras diferentes.
Como se ilustra, por ejemplo, en el dibujo de la figura 6, la placa 130 se mueve a lo largo de los carriles 131 y 132 y está equipada con un medio de puesta en movimiento (no ilustrado), el módulo portapiezas P 200 es fijo en traslación.
O según una realización, como se ilustra, por ejemplo, en el dibujo de la figura 6a, donde es el módulo portapiezas 200 el que se desplaza a lo largo de los carriles y está equipado con un medio de puesta en movimiento.
La estructura articulada 100 asegura el movimiento del electrohusillo 300 en el plano vertical definido por los ejes X e Y según los movimientos de rotación a lo largo de ejes paralelos a Z y se mueve en traslación a lo largo del eje Z con el fin de llevar la herramienta en contacto con la pieza P para realizar el mecanizado.
Así, la estructura articulada 100 ilustrada solo implementa dos uniones giratorias y una unión deslizante a lo largo del eje del electrohusillo 300, lo que permite proporcionar una estructura rígida. Una estructura de este tipo permite, en particular, realizar todas las operaciones de mecanizado por inmersión con precisión moviendo un solo eje.
Para optimizar esta rigidez, cada eje rotativo de la estructura articulada 100 está implementado con un cojinete de retorno que tendrá en cuenta mejor las tensiones a las que están sometidos dichos ejes rotativos, en particular durante el movimiento de traslación de inmersión a lo largo del eje Z. Así, el eje rotativo que conecta el primer extremo 111 del primer brazo 110 comprende dos cojinetes de guía 133 y 134 preformados en la placa 130. Asimismo, el eje rotativo que conecta el segundo extremo 112 del brazo 110 al primer extremo 121 del segundo brazo 120 comprende dos cojinetes de guía 113 y 114 preformados en el segundo extremo 112 del primer brazo 110.
Aún con el fin de optimizar la rigidez, cada eje rotativo se pone en movimiento mediante un motor (140, 150) y un reductor (160, 170) de tipo cicloidal sin contragolpe colocado directamente sobre cada eje.
Además de esta rigidez optimizada, para tener en cuenta las deformaciones debidas a las tensiones experimentadas por la estructura, cada eje rotativo está equipado con dos codificadores rotativos 610, 620 y 630, 640. Un primer codificador rotativo 610, 630 puede asociarse con la unidad de motorreductor (140, 160) y (150, 170) y el segundo 620, 640 puede colocarse como se ilustra, en el extremo del eje, al nivel del cojinete de retorno 133, 113. La separación de los dos codificadores rotativos en cada eje optimiza la precisión.
Los dos codificadores para cada articulación no tienen la misma función. Más precisamente, el primer codificador rotativo 610, 630 asociado con el motor 140, 150 aguas arriba del reductor 160, 170 tiene una función de medición de velocidad mientras que el segundo codificador 620, 640 posicionado al nivel del cojinete de retorno 133, 113 tiene una función de medición de la posición teniendo en cuenta las deformaciones.
La unidad de control (no representada) de la máquina-herramienta M gestiona así la información procedente de dos codificadores para cada eje rotativo de la estructura articulada. El control numérico asociado a esta unidad de control es por tanto del tipo adecuado para centros de mecanizado contribuyendo al cumplimiento de los criterios de precisión deseados.
Con el fin de proporcionar un medio de puesta en movimiento adaptado según la masa de los diversos elementos a poner en movimiento, una configuración en la que el movimiento del brazo inferior 110 a la placa 130 es asumido por dos motores 140 y 140' se ilustra mediante el dibujo del figura 21. Cada motor 140, 140' incluye un codificador de velocidad 610, 610' dispuesto aguas arriba del reductor. Como se ilustra, el codificador de posición 620" está agrupado y dispuesto en una posición central entre los dos cojinetes.
Según una realización no ilustrada, cada unión giratoria comprende dos motorreductores.
La búsqueda de la medición de posicionamiento más precisa posible ha llevado al solicitante a imaginar un segundo codificador capaz de tener en cuenta para cada articulación la deflexión que podría tomar el brazo al que está asociado. La realización ilustrada por el dibujo de la figura 5 ilustra los codificadores 620' y 640' cuya arquitectura tiene en cuenta la flexión de los brazos.
De hecho, cada codificador 620' comprende una parte móvil giratoria, cuyo ángulo de rotación está definido por el ángulo de rotación tomado por el extremo distal del brazo con respecto al codificador. Para ello, la parte giratoria de cada codificador 620' y 640' forma una funda 621' y 641' en la que se desliza una varilla 622' y 642' integral en rotación con el extremo distal del brazo, cuya posición angular se mide. Así, el codificador de posición no solo mide la posición angular de la base del brazo sino que tiene en cuenta la posible flexión de dicho brazo.
Para optimizar la medición y de acuerdo con la invención, el conjunto de varilla y funda comprende además uno o más de los siguientes sensores:
• un sensor lineal para medir la deflexión paralela al eje de la articulación dispuesto al nivel de la unión de la varilla con el extremo distal,
• un sensor lineal para medir el alargamiento radial en la dirección longitudinal del brazo que mide el deslizamiento de la varilla en la funda,
• un sensor angular para medir la torsión de dicho brazo dispuesto entre la funda y la varilla.
Según el modo de realización ilustrado por el dibujo de la figura 1, el módulo portapiezas P 200 está diseñado para que la pieza P se pueda colocar en un movimiento de rotación a lo largo de un eje paralelo al plano Y, Z y a lo largo de un eje horizontal paralelo al eje X en la posición del diagrama. Para ello, el módulo portador portapiezas P comprende un plato móvil 210 de soporte de la pieza P. Este plato móvil 210 gira con respecto a un plato basculante 220, que gira a lo largo de un eje horizontal con respecto a una parte fija 230 de la puerta del módulo portapiezas 200. Estas diferentes rotaciones amplían la gama de posibles operaciones de mecanizado conservando las ventajas de la invención.
La realización ilustrada por el dibujo de la figura 6 ilustra con más precisión una implementación de la ilustrada por el dibujo de la figura 1. El bastidor B está formado por un paralelepípedo que soporta los carriles 131 y 132 y en un extremo del cual se coloca el módulo portapiezas 200' que está fijo. Como se muestra, la estructura está abierta y el acceso es fácil desde todos los lados. Asimismo, se reduce el volumen.
Esta realización sirve como base para ilustrar los diversos efectos técnicos que ofrece una máquina-herramienta de acuerdo con la invención.
Así, por ejemplo, el dibujo de la figura 7 ilustra las posibilidades de una máquina de este tipo para trabajar sobre dos módulos portapiezas 201 y 202 yuxtapuestos y dispuestos en el mismo extremo del bastidor B. Estas posibilidades se ofrecen debido a la estructura articulada formada por los dos brazos lo que presenta las posibilidades de movimiento ilustradas por el dibujo de la figura 8.
Estas posibilidades de movimiento se dividen en dos zonas:
• Una zona de mecanizado ilustrada por las dos ventanas Zu dispuestas a cada lado del bastidor B,
• una zona de mantenimiento ilustrada por la línea referenciada Zm que abarca las dos ventanas de mecanizado.
Las ventanas de mecanizado se corresponden con las posiciones del husillo permitiendo alcanzar los criterios de mecanizado deseados, en particular en lo que respecta a la rigidez de la estructura. La zona de mantenimiento Zm corresponde a las posiciones que son posibles por las uniones giratorias de la estructura articulada y va, como se ilustra, mucho más allá de las zonas de mecanizado Zu.
Las posibilidades de posicionamiento que ofrece la estructura articulada permiten proporcionar a la máquinaherramienta M una carcasa C de protección de la zona de mecanizado Zu como la ilustrada por los dibujos de las figuras 9 y 10. Como se ilustra en el dibujo de la figura 9, el electrohusillo puede salir de la carcasa C para ser objeto de una operación de mantenimiento.
Como se ilustra en el dibujo de la figura 10, la máquina-herramienta M comprende un carro autoguiado 400 que penetra parcialmente en la zona protegida por la carcasa C. Para ello, dicho carro 400 tiene la forma de una estructura de soporte 410 que soporta un módulo de mantenimiento funcional 411 unido a una plataforma con ruedas 420. Para soportar la estructura de soporte 410, dicho carro con ruedas 420 tiene una superficie en el suelo equivalente al saliente de dicha estructura de soporte. Para permitir que el extremo de la estructura de soporte 410 entre en la zona protegida por la carcasa C, esta última se eleva con respecto a la superficie sobre la que se mueve el carro para permitir el movimiento sin obstáculos de dicho carro 400. Como se ilustra en este dibujo, el módulo de mantenimiento funcional puede llegar a las dos articulaciones de la máquina-herramienta gracias a las posibilidades de posicionamiento de la estructura articulada.
Esta flexibilidad de posicionamiento también permite proponer una máquina-herramienta M' donde la placa 130 se mueve en un plano inclinado a 45 grados como se ilustra en el dibujo de la figura 19.
La figura 20 ilustra las posibilidades de movimiento de tal máquina M' que proporcionan una gran flexibilidad en las posibilidades de posicionamiento, por ejemplo, de un almacén de herramientas.
La realización ilustrada por el dibujo de la figura 16 ilustra otra característica de la invención que propone la intercambiabilidad de la estructura para poner en movimiento la máquina-herramienta M ''. Así, el conjunto formado por la placa 130, los dos brazos 110 y 120 y el electrohusillo 300 se fija para facilitar su intercambiabilidad a un plato 133 que se desliza sobre los carriles 131 y 132.
Como se ilustra en el dibujo de la figura 17, la máquina-herramienta M puede estar asociada a un módulo portapiezas 203 del tipo basculante que lleva varias piezas.
El dibujo de la figura 18 ilustra una explotación original de las posibilidades de movimiento de la máquina-herramienta M equipando el electrohusillo 300 con un cepillo O'. De acuerdo con las diversas posibilidades ya expuestas, el cepillo O' puede asegurar la limpieza tanto de la zona de mecanizado cerrada como de la zona de mantenimiento.
La accesibilidad de la máquina-herramienta de la invención posibilita una pluralidad de configuraciones cuando deben estar asociadas entre sí.
Un primer ejemplo de asociación de dos máquinas-herramienta de acuerdo con la invención se ilustra mediante el dibujo de la figura 11, donde las máquinas-herramienta M1 y M2 se yuxtaponen lateralmente y adoptan una configuración simétrica.
Otro ejemplo de asociación de cuatro máquinas-herramienta de acuerdo con la invención se ilustra en el dibujo de la figura 12, donde las cuatro máquinas-herramienta M3, M4, M5 y M6 son idénticas y están dispuestas en estrella a 90 grados una de la otra alrededor de un centro donde se colocan los módulos de la pieza a mecanizar.
Otro ejemplo de una asociación de cuatro máquinas-herramienta de acuerdo con la invención se ilustra en el dibujo de la figura 13, donde las cuatro máquinas-herramienta M7, M8, M9 y M10 están dispuestas simétricamente opuestas de dos a dos en dos celdas lineales con la zona de mecanizado dispuesta en el centro de la celda lineal.
Otro ejemplo de una asociación de cuatro máquinas-herramienta de acuerdo con la invención se ilustra en el dibujo de la figura 14 donde las cuatro máquinas-herramienta M11, M12, M13, M14 de acuerdo con la invención están dispuestas opuestas de dos en dos en dos celdas lineales.
Las asociaciones anteriores pretenden ofrecer la configuración más compacta posible, facilitar el mantenimiento y centralizar las zonas de mecanizado.
La asociación en celda lineal alineada de las tres máquinas-herramienta idénticas M15, M16 y M17 ilustradas en el dibujo de la figura 15 propone zonas de mecanizado y módulos portapiezas dispuestos en el mismo lado para facilitar el acceso y permitir, por ejemplo, una asociación con un carro autoguiado.
Se entenderá que la descripción y representación anterior de la máquina-herramienta de mecanizado, ha sido con el propósito de divulgar más que de limitar. Por supuesto, se pueden realizar diversas disposiciones, modificaciones y mejoras a los ejemplos anteriores, sin apartarse, no obstante, del alcance de la invención.
Así, por ejemplo, un almacén de herramientas con o sin sistema de cambio de herramientas puede complementar las realizaciones descritas anteriormente.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Máquina-herramienta de mecanizado (M) que comprende una estructura cinemática (100) que pone en movimiento un electrohusillo (300) portador de la herramienta de corte (O), la herramienta de corte (O) gira sobre el eje del electrohusillo (300),
la estructura cinemática (100) pone en movimiento el electrohusillo (300) según un plano de posicionamiento perpendicular al eje del electrohusillo (300),
la máquina-herramienta (M) comprende un módulo (200) de soporte de la pieza a mecanizar (P), dicha estructura cinemática (100) posiciona el electrohusillo en dicho plano de posicionamiento y es una estructura articulada que comprende dos brazos articulados (110 , 120):
- un primer brazo (110) que comprende dos extremos (111, 112), un primer extremo (111) del primer brazo (110) está montado para girar con respecto a una placa (130) a lo largo de un único eje de rotación paralelo al eje del electrohusillo (300), un primer medio de accionamiento (140) en rotación que comprende un motor con un árbol giratorio que asegura la puesta en movimiento alrededor de este eje,
- un segundo brazo (120) que comprende dos extremos (121, 122), un primer extremo (121) del segundo brazo (120) está montado para girar con respecto al segundo extremo (112) del primer brazo (110) a lo largo de un único eje de rotación paralelo al eje del electrohusillo (300),
un segundo medio de accionamiento (150) en rotación que comprende un motor con un árbol giratorio que asegura la puesta en movimiento alrededor de este eje,
el segundo extremo (122) del segundo brazo (120) aloja el electrohusillo (300),
el mecanizado es realizado mediante un movimiento relativo de traslación de la pieza a mecanizar con respecto al electrohusillo posicionado y mantenido fijo por la estructura cinemática en dicho plano de posicionamiento, la traslación de la pieza a mecanizar (P) con respecto a la herramienta (O) del electrohusillo (300) según un movimiento lineal paralelo al eje del electrohusillo (300) está asegurada por el módulo de soporte de pieza (P) (200) o por un módulo de soporte de placa (130).
2. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADA PORQUE cada eje de rotación de dicha estructura articulada (100) está equipado con dos codificadores.
3. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADA PORQUE cada uno de los ejes de rotación de dicha estructura articulada (100) comprende dos cojinetes.
4. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADA PORQUE los ejes de rotación de dicha estructura articulada (100) están equipados con un medio de puesta en movimiento provisto de un reductor de tipo cicloidal sin contragolpe.
5. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 3, CARACTERIZADA PORQUE cada segundo cojinete denominado de retorno soporta cada segundo codificador.
6. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADA PORQUE comprende un circuito de refrigeración y/o radiadores que estabilizan la estructura eliminando el calor generado por los distintos subconjuntos que la componen.
7. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADA PORQUE dicho módulo (200) de soporte de pieza (P) comprende uno o varios ejes rotativos para poder orientar la pieza (P).
8. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADA PORQUE las posiciones tomadas por el electrohusillo (300) se dividen en dos zonas, una zona de mecanizado propiamente dicha y una zona de mantenibilidad donde el electrohusillo (300) puede ser objeto de una pluralidad de operaciones sin mecanizado, la movilidad que ofrece la estructura articulada permite que el electrohusillo (300) traspase la zona de mecanizado.
9. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADA PORQUE la placa está inclinada.
10. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADA PORQUEla placa está unida a un bastidor mediante una interfaz de acoplamiento de intercambio rápido.
11. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 8, CARACTERIZADA PORQUE el electrohusillo porta una herramienta de limpieza que permite limpiar no solo la zona de mecanizado sino también más allá de esta zona.
12. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 2, CARACTERIZADA PORQUE los codificadores no tienen las mismas funciones, un primer codificador mide la velocidad mientras que el segundo codificador mide la posición para cada eje.
13. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 12, donde cada uno de los motores comprende un reductor, CARACTERIZADA PORQUE un primer codificador está asociado con el motor aguas arriba del reductor y mide la velocidad y un segundo codificador está asociado con el cojinete de retorno y mide la posición.
14. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 13, CARACTERIZADA PORQUE el segundo codificador de medición de posición comprende, para al menos un brazo, una varilla deslizante en una funda que permite medir la posición angular del otro extremo del brazo y por tanto tener en cuenta las deformaciones de flexión del brazo del cual mide la posición.
15. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 16, CARACTERIZADA PORQUE el conjunto de varilla y funda comprende además uno o más de los siguientes sensores:
- un sensor lineal de medición de la deflexión paralela al eje de la articulación,
- un sensor lineal de medición del alargamiento radial en la dirección longitudinal del brazo,
- un sensor angular de medición de la torsión de dicho brazo.
16. Máquina-herramienta (M) de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADA PORQUE al menos una articulación comprende dos motores.
17. Máquina-herramienta de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADA PORQUE comprende un carro autoguiado que coopera con la estructura articulada.
18. Método de mecanizado de la máquina-herramienta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, que consiste en distribuir los ejes de movimiento entre ejes de posicionamiento implementados por la estructura articulada y un eje de trabajo implementado por el movimiento en traslación y para realizar el mecanizado mediante un movimiento de traslación relativo de la pieza a mecanizar con respecto al electrohusillo posicionado y mantenido fijo por la estructura cinemática en dicho plano de posicionamiento.
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