ES2922027T3 - Dispositivo de sujeción, máquina herramienta y procedimiento para la sujeción inteligente de una pieza de trabajo - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de sujeción (1) de una máquina herramienta accionada por husillo, que tiene una parte principal (10), que está dispuesta a lo largo de un eje de husillo (15) y tiene un elemento de acoplamiento (50) en un primer lado (11).) y un segundo lado (12) con una zona de alojamiento de la pieza (20) y con al menos un medio de sujeción accionable (30), mediante el cual se puede sujetar una pieza en la zona de alojamiento de la pieza (20) en al menos un dirección de sujeción (31), donde la parte principal (10) tiene al menos un actuador piezoeléctrico (40), y el al menos un actuador piezoeléctrico (40) tiene una dirección de trabajo (41) que se dirige hacia la zona de recepción de la pieza (20).), estando alineada la dirección de sujeción (31) del al menos un medio de sujeción (30) perpendicularmente a la dirección de trabajo (41) del al menos un actuador piezoeléctrico (40). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de sujeción, máquina herramienta y procedimiento para la sujeción inteligente de una pieza de trabajo

La presente invención se refiere a un dispositivo de sujeción accionado por husillo que presenta las características de la reivindicación 1, una máquina herramienta según la reivindicación 13, así como un procedimiento para sujetar inteligentemente una pieza de trabajo que presenta las características de la reivindicación 16, que permite la sujeción inteligente de la pieza de trabajo en una zona de recepción de piezas de trabajo del dispositivo de sujeción accionado por husillo de la máquina herramienta.

El documento US 1412 170 A divulga un dispositivo de sujeción según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los dispositivos de sujeción son conocidos en diversas realizaciones de la técnica anterior y normalmente comprenden un cuerpo de base con un área de recepción de piezas de trabajo. Las piezas de trabajo introducidas en la zona de sujeción de piezas se sujetan al cuerpo de base mediante uno o varios dispositivos de sujeción y pueden ser mecanizadas a continuación por la máquina herramienta, por ejemplo, un torno, una rectificadora o una máquina de medición. Los medios de sujeción también pueden ser una unidad de sujeción. En el uso industrial de los dispositivos de sujeción, la alineación de la pieza de trabajo en la zona de sujeción de la pieza de trabajo de un dispositivo de sujeción constituye un gran desafío, ya que para el mecanizado preciso de la pieza de trabajo es necesario alinearla en una alineación predeterminada, normalmente una alineación coaxial exacta de la pieza de trabajo con respecto a un eje del husillo, lo cual, sin embargo, solo es posible dentro de un determinado intervalo de tolerancia. Además, los dispositivos de sujeción conocidos en el estado de la técnica no pueden ajustar arbitrariamente las posibles tolerancias de posición mediante un control ni posicionar de forma excéntrica selectivamente la pieza de trabajo en la zona de sujeción de la pieza para crear propiedades especiales de la misma.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo de sujeción que elimine las desventajas conocidas en la técnica anterior y que permita alinear o posicionar las piezas de trabajo en una posición predeterminada dentro del área de recepción de piezas de trabajo después de su introducción en el área de recepción de piezas de trabajo. Además, un dispositivo de sujeción de este tipo debe completar la alineación y/o el posicionamiento de la pieza de trabajo en la zona de sujeción de la pieza de trabajo en el menor tiempo posible para no prolongar innecesariamente los tiempos de parada/ciclo y para que el uso de un dispositivo de sujeción de este tipo sea especialmente económico. También es objetivo de la presente invención proponer una máquina herramienta con un dispositivo de sujeción de este tipo y un procedimiento para sujetar una pieza de trabajo.

Estos objetivos se consiguen mediante un dispositivo de sujeción con las características de la reivindicación 1, así como mediante una máquina herramienta con las características de la reivindicación 13 y un procedimiento con las características de la reivindicación 16.

Otras realizaciones ventajosas de la invención forman parte de las reivindicaciones dependientes.

El dispositivo de sujeción accionado por husillo de una máquina herramienta según la invención, que presenta las características de la reivindicación 1, comprende un cuerpo de base que está dispuesto a lo largo de un eje de husillo y presenta, en un primer lado, un elemento de acoplamiento mediante el cual el dispositivo de sujeción puede acoplarse a un husillo accionado de una máquina herramienta y, en un segundo lado, comprende una zona de recepción de piezas de trabajo y al menos un medio de sujeción accionable, mediante el cual se puede sujetar una pieza de trabajo en al menos una dirección de sujeción en la zona de recepción de piezas de trabajo. De acuerdo con la invención, se prevé además que el cuerpo de base tenga al menos un actuador piezoeléctrico, que el al menos un actuador piezoeléctrico tenga en cada caso una dirección de acción que esté dirigida hacia la zona de recepción de piezas de trabajo, y en la que la dirección de sujeción de los al menos un medio de sujeción accionable esté alineada sustancialmente perpendicular a la dirección de acción del al menos un actuador piezoeléctrico. Los actuadores piezoeléctricos son generalmente conocidos en la técnica anterior y comprenden un actuador, que está normalmente formado por componentes cerámicos y es ajustable en una dirección del actuador. La dirección del actuador puede ser directamente la dirección de acción o puede cambiarse a cualquier dirección de acción mediante un dispositivo de desviación. Los actuadores piezoeléctricos presentan una alta respuesta dinámica, con lo cual puede tener lugar con particular rapidez una entrada en la dirección de acción y una fuerza definible puede ser aplicada a la pieza de trabajo por el al menos un actuador piezoeléctrico en la dirección de acción. Aplicando una fuerza a la pieza de trabajo, ésta puede desplazarse en la zona de sujeción de la pieza de trabajo del dispositivo de sujeción para cambiar activamente la posición de la pieza en la zona de sujeción de la pieza de trabajo, en particular antes de sujetar la pieza de trabajo. El eje del husillo del dispositivo de sujeción corresponde preferentemente al eje de rotación del husillo accionado de la máquina herramienta. Los medios de sujeción pueden formar una unidad de sujeción y además pueden ser ajustables axial y/o radialmente y así sujetar la pieza de trabajo axial y/o radialmente en la zona de recepción de piezas de trabajo. Estos dispositivos de sujeción son suficientemente conocidos en el estado de la técnica.

Además, se ha demostrado que es ventajoso que el actuador piezoeléctrico comprenda un cabezal de detección y que el cabezal de detección pueda avanzar en la dirección de acción por medio del actuador piezoeléctrico y que se pueda leer una posición del actuador piezoeléctrico y/o del cabezal de detección del actuador piezoeléctrico. El cabezal de detección está dispuesto en el lado de la fijación que da a la zona de sujeción de la pieza de trabajo y está preparado para palpar la pieza de trabajo en la zona de sujeción de piezas de trabajo. En consecuencia, el cabezal de detección puede palpar la pieza y determinar la posición de la pieza de trabajo en la zona de recepción de piezas de trabajo mediante la lectura de la posición del actuador y/o del cabezal de detección. Además, se puede aplicar una fuerza definida a la pieza de trabajo mediante el cabezal de detección, o se puede mover la pieza en la zona de sujeción de la pieza de trabajo mediante el cabezal de detección para cambiar la posición de la pieza en la zona de sujeción de la pieza.

Según otra realización ventajosa de la invención, se prevé que la dirección de acción respectiva del al menos un actuador piezoeléctrico esté dispuesta perpendicular al eje del husillo, y que la dirección de acción esté dirigida o alineada con el eje del husillo. En consecuencia, la dirección de sujeción del al menos un medio de sujeción está alineada en paralelo al eje del husillo. Un dispositivo de sujeción configurado de este modo se puede usar preferentemente para el mecanizado de una superficie interior o una superficie exterior de una pieza en forma de anillo. La dirección de acción del al menos un actuador piezoeléctrico puede dirigirse, por ejemplo, hacia el eje del husillo en el dispositivo de sujeción para el mecanizado de la superficie interior de la pieza, mientras que la dirección de acción del al menos un actuador piezoeléctrico está orientada radialmente fuera del eje del husillo en el dispositivo de sujeción para el mecanizado de la superficie exterior de la pieza.

Además, es particularmente ventajoso si al menos dos, preferentemente tres actuadores piezoeléctricos están dispuestos circunferencialmente de forma simétrica alrededor del eje del husillo. Sin embargo, el número de actuadores piezoeléctricos usados puede ser tan alto como se desee. En una realización particularmente preferente con una pluralidad de actuadores piezoeléctricos dispuestos simétricamente de forma circunferencial, la posición de la pieza de trabajo en el área de sujeción de piezas de trabajo puede detectarse de una manera simplificada en la que el ángulo relativo entre la pieza de trabajo y el dispositivo de sujeción se cambia por medio un giro sobre el eje del husillo. La posición de la pieza en la zona de sujeción del dispositivo de sujeción puede ajustarse activamente moviendo los actuadores piezoeléctricos con respecto al eje del husillo.

Además, se ha demostrado que es ventajoso que el cuerpo de base comprenda al menos una interfaz a través de la cual se puedan recibir los comandos de control para el al menos un actuador piezoeléctrico y se pueda transmitir la posición del al menos un actuador piezoeléctrico.

Otra realización ventajosa de la presente invención prevé que se proporcionen al menos dos medios de sujeción, que están dispuestos circunferencialmente de forma simétrica alrededor del eje del husillo y bloquean la pieza de trabajo en la zona de recepción de piezas de trabajo. Los dispositivos de sujeción pueden ser alimentados por cilindros individuales o de forma sincronizada mediante un medio de sincronización adecuado, con lo cual se consigue una sujeción de la pieza de trabajo lo más homogénea posible al sujetar mediante los dispositivos de sujeción.

Una realización especialmente preferente de la presente invención prevé que la dirección de sujeción de los respectivos medios de sujeción esté alineada en paralelo, en particular en paralelo y separada del eje longitudinal. La fuerza de sujeción de los dispositivos de sujeción es, por lo tanto, una fuerza axial. La dirección de sujeción es el vector del movimiento de entrada del dispositivo de sujeción. Si, por ejemplo, solo se dispone de un medio de sujeción en forma de tope de la pieza de trabajo que se puede mover a lo largo del eje del husillo, la dirección de sujeción se alinea coaxialmente con el eje del husillo. Si, por ejemplo, están previstas tres medios de sujeción que se pueden hacer avanzar, las direcciones de sujeción o los vectores de la dirección de sujeción están dispuestos en paralelo y a una distancia del eje del husillo, por lo que las direcciones de sujeción se colocan en particular preferentemente de forma simétrica circunferencialmente alrededor del eje del husillo.

Otra realización ventajosa de la invención prevé que el al menos un medio de sujeción comprenda un perno giratorio que puede girar alrededor de un eje de giro dispuesto en paralelo y espaciado del eje del husillo. Los pernos giratorios pueden estar configurados como elementos de sujeción planos y además pueden cooperar con un tope de la pieza de trabajo configurado como medio de sujeción, de tal modo que la pieza de trabajo puede ser bloqueada contra los pernos giratorios por el tope de la pieza de trabajo en una dirección de sujeción. Se prefieren especialmente varios pernos giratorios dispuestos alrededor del eje del husillo, que se acoplan de forma especialmente preferente mediante un dispositivo de sincronización, por el que se sincroniza el movimiento giratorio alrededor del eje giratorio y/o el movimiento de los pernos giratorios en la dirección de apriete.

Una realización particularmente ventajosa de la presente invención prevé que el actuador piezoeléctrico tenga una dirección del actuador y que la dirección del actuador esté orientada en un ángulo de al menos 45°, preferentemente de 90° o más preferentemente de 180° con respecto a la dirección de acción. El movimiento de avance del actuador piezoeléctrico se convierte de la dirección del actuador a una dirección de acción por medio de un dispositivo mecánico de desviación. Sin embargo, la dirección del actuador también puede corresponder directamente a la dirección de funcionamiento.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a una máquina-herramienta, en particular un torno, una rectificadora o una máquina de medición, que presenta un dispositivo de sujeción accionado por el husillo de la máquinaherramienta, teniendo el dispositivo de sujeción un cuerpo de base que está dispuesto a lo largo de un eje del husillo y presenta un elemento de acoplamiento en el primer lado, mediante el cual el dispositivo de sujeción se acopla al husillo de la máquina herramienta, y un segundo lado que presenta una zona de recepción de piezas de trabajo y que presenta al menos un medio de sujeción accionable, mediante el cual se puede sujetar una pieza de trabajo en la dirección de sujeción en la zona de recepción de piezas de trabajo, el cuerpo de base presenta al menos un actuador piezoeléctrico, el actuador piezoeléctrico en cada caso presenta una dirección de acción que se dirige hacia la zona de recepción de piezas de trabajo, y los medios de sujeción del dispositivo de sujeción están alineados perpendicular a la dirección de acción del al menos un actuador piezoeléctrico.

De manera particularmente preferente, la máquina herramienta comprende un controlador mediante el cual se puede controlar el al menos un actuador piezoeléctrico del dispositivo de sujeción en la dirección de acción y mediante el cual se puede leer la posición del al menos un actuador piezoeléctrico. El control de la máquina herramienta puede interactuar con el al menos un actuador piezoeléctrico, lo que permite un comportamiento de movimiento del al menos un actuador piezoeléctrico y del husillo de la máquina herramienta o del dispositivo de sujeción controlado por el control. En particular, la pieza puede medirse en toda su circunferencia, es decir, en 360°, girando el dispositivo de sujeción alrededor del eje del husillo y, a continuación, palpando la pieza de trabajo en la zona de sujeción de la misma. De este modo, no solo se puede determinar la posición puntual de la pieza de trabajo en la zona de sujeción de la pieza, sino que también se puede determinar la forma exacta de la pieza de trabajo, con lo cual en un paso de mecanizado posterior, por ejemplo el torneado o el rectificado, se pueden configurar de forma óptima las tolerancias de forma y de posición mediante una corrección de la posición de la pieza de trabajo realizada por los actuadores piezoeléctricos.

Además, es particularmente ventajoso si la máquina herramienta y el dispositivo de sujeción presentan medios para transmitir energía eléctrica desde la máquina herramienta al dispositivo de sujeción, y además se prefiere si la máquina herramienta comprende una interfaz que está dispuesta para comunicarse con la interfaz del dispositivo de sujeción, preferentemente de forma inalámbrica.

Un tercer aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento de sujeción de una pieza de trabajo usando un dispositivo de sujeción según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12. El procedimiento según la invención se caracteriza por los siguientes pasos del procedimiento:

• Posicionamiento de la pieza de trabajo en la zona de sujeción de piezas de trabajo del dispositivo de sujeción, • Palpación de la pieza mediante el al menos un actuador piezoeléctrico moviendo el actuador piezoeléctrico hacia la pieza de trabajo en la dirección de acción,

• Detección de la posición del al menos un actuador piezoeléctrico y determinación de la posición de la pieza de trabajo mediante la posición del al menos un actuador piezoeléctrico, y

• Sujeción de la pieza de trabajo en la zona de recepción de piezas de trabajo por el al menos un medio de sujeción.

Al realizar el procedimiento según la invención, es particularmente ventajoso si la posición de la pieza de trabajo se detecta mediante palpaciones repetidas por medio del al menos un actuador piezoeléctrico en la dirección de acción, modificándose la posición angular entre la pieza de trabajo y el dispositivo de sujeción mediante el giro alrededor del eje del husillo después de cada palpación. En particular, es ventajoso si la posición angular entre la pieza de trabajo y el dispositivo de sujeción se efectúa girando el dispositivo de sujeción, el eje del husillo a través de la máquina herramienta. Además, es particularmente ventajoso si el dispositivo de sujeción presenta al menos dos, y más preferentemente tres, actuadores piezoeléctricos, por lo que la posición de la pieza de trabajo y/o la forma de la pieza de trabajo pueden ser detectadas de forma particularmente rápida y eficiente.

Además, se ha demostrado que es ventajoso si, después de la detección de la posición de la pieza de trabajo, se modifica la posición de la pieza de trabajo en la zona de sujeción de la pieza de trabajo mediante el avance del al menos un actuador piezoeléctrico. De este modo, por ejemplo, se puede modificar la posición de la pieza en relación con el eje del husillo e influir en la tolerancia de forma y de posición. Por ejemplo, es posible alinear la pieza de trabajo exactamente coaxial al eje del husillo, o establecer una alineación excéntrica específica al eje del husillo, teniendo en cuenta las tolerancias de posición y de forma.

Un perfeccionamiento ventajoso del procedimiento según la invención prevé que la pieza de trabajo en la zona de recepción de piezas de trabajo sea deformada elástica y/o plásticamente por el al menos un actuador piezoeléctrico. Preferentemente, la pieza de trabajo es deformada por el al menos un actuador piezoeléctrico antes de la sujeción, por lo que las deformaciones introducidas se mantienen o se fijan en el estado de sujeción de la pieza de trabajo. Las deformaciones generadas por el al menos un actuador piezoeléctrico pueden tener una influencia significativa en la forma de la pieza de trabajo, por lo que, por ejemplo, se pueden crear tolerancias específicamente definidas durante el mecanizado.

Según un perfeccionamiento ventajoso del procedimiento según la invención, se prevé que la posición de la pieza de trabajo se supervise o se controle durante la sujeción o durante una operación de mecanizado posterior a la sujeción. Al sujetar la pieza de trabajo, se pueden detectar desplazamientos y/o deformaciones elásticas o plásticas del componente mediante el al menos un actuador piezoeléctrico. Además, el al menos un actuador piezoeléctrico puede monitorizar o controlar los cambios de tensión y de posición de la pieza de trabajo durante el mecanizado de la misma. Para ello, los actuadores piezoeléctricos son indagados repetidamente, con lo cual se realiza una supervisión del estado durante el mecanizado de la pieza.

También se ha demostrado que es ventajoso si, después de la sujeción por el al menos un medio de sujeción, el al menos un actuador piezoeléctrico se mueve a una posición inicial, por lo que el al menos un actuador piezoeléctrico está protegido de los efectos de la fuerza externa durante el mecanizado de la pieza de trabajo.

A continuación, se explica en detalle un ejemplo de una realización según la invención, así como el procedimiento según la invención para la sujeción inteligente de una pieza de trabajo, con referencia a las figuras adjuntas. Se muestra:

Fig. 1 vista en planta de un dispositivo de sujeción según la invención con una zona de sujeción de la pieza de trabajo en donde una pieza de trabajo se sujeta con medios de sujeción de forma circunferencialmente simétrica en una dirección de sujeción con fines del mecanizado,

Fig. 2 una representación parcialmente en sección del dispositivo de sujeción según la figura 1 con tres actuadores piezoeléctricos, cada uno de los cuales presenta una dirección de acción dirigida hacia la zona de recepción de piezas de trabajo y hacia una superficie exterior de la pieza de trabajo, que está alineada perpendicular a la dirección de sujeción, y

Fig. 3 una secuencia esquemática simplificada del procedimiento inteligente según la invención para sujetar la pieza de trabajo mediante un dispositivo de sujeción según las figuras 1 y 2.

La figura 1 muestra un dispositivo de sujeción 1 de una máquina herramienta 2, que no se muestra, que está configurado para bloquear una pieza de trabajo 3 en una zona de sujeción de la pieza de trabajo 20 con fines de mecanizado.

La pieza de trabajo 3 en la realización ilustrada del dispositivo de sujeción 1 es un cuerpo anular con dos superficies laterales y dos superficies finales, formando la superficie lateral exterior una superficie exterior y formando la superficie lateral interior una superficie interior. En las figuras 1 y 2, la pieza de trabajo 3 está sujeta en el dispositivo de sujeción 1 para mecanizar la superficie interior.

El dispositivo de sujeción 1 comprende un cuerpo de base 10 que es sustancialmente simétrico en rotación a lo largo de un eje de husillo 15 y presenta un primer lado 11 y un segundo lado 12 en dos lados opuestos. El primer lado 11 está dispuesto en el lado del cuerpo de base 10 que está orientado hacia la máquina herramienta 2 (no mostrada), mientras que el segundo lado 12 está dispuesto en el lado que está orientado hacia la máquina herramienta 2 (no mostrada).

En el primer lado 11 está dispuesto un elemento de acoplamiento 50, mediante el cual el dispositivo de sujeción 1 puede fijarse coaxialmente en el eje del husillo 15 a un husillo accionado (no mostrado) de la máquina herramienta 2. Para mecanizar el interior de la pieza de trabajo 3, mediante el husillo se pone el dispositivo de sujeción 1 en movimiento de rotación alrededor del eje del husillo 15. La máquina herramienta 2 puede ser, por ejemplo, un torno o una rectificadora.

La zona de recepción de piezas de trabajo 20 es coaxial con el eje del husillo 15 y está formada por una escotadura 21, en el que la pieza de trabajo 3 puede ser introducida por secciones o completamente para su mecanizado. Además, el dispositivo de sujeción 1 comprende un tope de pieza de trabajo 25, que está dispuesto en el lado de la zona de recepción de piezas de trabajo 20 que está orientada hacia la máquina herramienta 2 y presenta una o más superficies de soporte de piezas de trabajo 26 para la pieza de trabajo 3. Las superficies de soporte de piezas de trabajo 26 sobresalen de un plano paralelo al primer lado 11 o al segundo lado 12 desde el tope de la pieza de trabajo 25 en el eje del husillo 15 en dirección al segundo lado 12.

Como puede verse en la figura 1, el dispositivo de sujeción 1 comprende tres medios de sujeción 30, que están dispuestos de forma simétrica alrededor del eje del husillo 15 con un paso angular de 120°. En el presente ejemplo de realización, los medios de sujeción 30 están configurados como pernos giratorios 33 en forma de L con un elemento de sujeción 35 y cada uno presenta un eje giratorio 34 alrededor del cual puede girar el perno giratorio 33. El elemento de sujeción 35 sobresale radialmente del eje de giro 34 del perno giratorio 33. Como puede verse en la vista en sección de la figura 2, el elemento de sujeción 35 comprende una superficie de sujeción 36 que está alineada perpendicular al eje del husillo 15, de tal modo que la dirección de sujeción es paralela al eje del husillo 15. De este modo, la pieza de trabajo 3 se sujeta en las dos caras extremas opuestas entre las superficies de sujeción 36 de los elementos de sujeción 35, los pernos giratorios 33 y las superficies de soporte de la pieza de trabajo 26 del tope de la pieza de trabajo 25. Por lo tanto, las direcciones de sujeción 31 son paralelas al eje del husillo 15.

Los pernos giratorios 33 están acoplados mediante un dispositivo de sincronización 39 (no mostrado), por lo que los pernos giratorios 33 pueden girar sincrónicamente alrededor del eje de giro 34. Al girar el perno giratorio 33 alrededor del eje giratorio 34, la zona de recepción de piezas de trabajo 20 puede liberarse para que la pieza de trabajo 3 que se va a mecanizar pueda introducirse en la escotadura 21. Normalmente, los pernos giratorios 33 pueden girar en un ángulo de aproximadamente 90° alrededor del eje giratorio 34 desde una posición abierta hasta una posición de sujeción. Las direcciones de giro correspondientes se muestran en la figura 1 mediante flechas dobles alrededor del eje de giro 34.

La pieza de trabajo 3 se puede sujetar en la zona de recepción de piezas de trabajo 20, ya sea avanzando el tope de la pieza de trabajo 25 en el eje del husillo 15 o avanzando los pernos giratorios 33 a lo largo del eje giratorio 34. El tope de la pieza de trabajo 25 puede desplazarse a lo largo del eje del husillo 15 o las superficies de sujeción 36 de los elementos de sujeción 35. También es posible un movimiento combinado del tope de la pieza de trabajo 25 y de los pernos giratorios 33.

El avance del tope de la pieza de trabajo 25 y/o de los pernos giratorios 33 puede efectuarse mediante una barra de tracción (no mostrada) de la máquina herramienta 2, o mediante medios de accionamiento adecuados, que pueden ser eléctricos, electrohidráulicos, hidráulicos, neumáticos o mecánicos.

En particular, se puede observar en la vista parcialmente recortada de la figura 2 que las superficies de soporte de piezas de trabajo 26 y las superficies de sujeción 36 están dispuestas en el mismo paso angular, de modo que las superficies de soporte de piezas de trabajo 26 y la superficie de sujeción 36 están alineadas entre sí en la posición de sujeción de los pernos giratorios 33.

Además, se puede ver en la Figura 1 que tres actuadores piezoeléctricos 40 están dispuestos circunferencialmente de forma simétrica alrededor del eje del husillo 15. Los actuadores piezoeléctricos 40 están dispuestos sustancialmente en el segundo lado 12 del cuerpo de base 10, en el lado que está orientado hacia la zona de recepción de piezas de trabajo 20, y están dispuestos de manera fija en el cuerpo de base 10 de forma oculta por una cubierta 13. La cubierta 13 protege los actuadores piezoeléctricos 40 de las influencias externas.

Los actuadores piezoeléctricoes 40 comprenden un actuador eléctricamente accionable que puede avanzar y que presenta una dirección del actuador, estando el actuador acoplado mecánicamente a un cabezal de detección 42. El cabezal de detección 42 puede ser alimentado bidireccionalmente por el actuador a lo largo de una dirección de funcionamiento 41. Los cabezales de detección 42 de los actuadores piezoeléctricos 40 están distribuidas radialmente alrededor de la escotadura 21 y pueden ser adelantados por el actuador desde una posición inicial en la dirección de funcionamiento 41 hasta que los cabezales de detección 42 sobresalgan en la escotadura 21 y entren en contacto operativo con la superficie exterior de la pieza de trabajo 3.

La dirección de acción 41 del actuador piezoeléctrico 40 está dirigida hacia el eje del husillo 15 y lo cruza en ángulo recto. Las direcciones de acción 41 de los actuadores piezoeléctricos 40 son, por lo tanto, también perpendiculares a la dirección de sujeción 31 de los medios de sujeción 30, lo que da como resultado la ventaja de que los actuadores piezoeléctricos 40 no son cargados de manera innecesaria por las fuerzas de sujeción cuando la pieza de trabajo 3 es sujetada en la zona de sujeción de la pieza de trabajo 20. Una desviación de la alineación exactamente perpendicular de la dirección de sujeción 31 a la dirección de acción 41 de los actuadores piezoeléctricos 40 es posible, en particular con los dispositivos de sujeción 1 cuyos medios de sujeción 30 no presentan ni un movimiento de avance puramente axial ni puramente radial al sujetar la pieza de trabajo 3, sino un movimiento de giro a través del cual, por ejemplo, se consigue un apriete axial además de una sujeción puramente radial. Una alineación sustancialmente perpendicular incluye una tolerancia de ± 5°, en casos excepcionales de ±15° y más.

El respectivo cabezal de detección 42 del respectivo actuador piezoeléctrico 40 puede avanzar hacia la pieza de trabajo 3 en la dirección de acción 41 y ejercer una fuerza, en este caso una fuerza radial, sobre la pieza de trabajo 3 en la dirección de acción 41. Mediante un control o una regulación adecuados de los actuadores piezoeléctricos 40, se detecta la posición del respectivo actuador piezoeléctrico 40 o del cabezal de detección 42 y se puede definir una fuerza con la que el respectivo actuador piezoeléctrico 40 presiona sobre la pieza de trabajo 3.

El dispositivo de sujeción 1 y la máquina herramienta 2 disponen de medios (no mostrados) para transmitir energía eléctrica desde la máquina herramienta 2 al dispositivo de sujeción 1. Además, el dispositivo de sujeción 1 y la máquina herramienta 2 presentan interfaces (no mostradas) que permiten a un controlador, preferentemente el controlador de la máquina herramienta 2, comunicarse con los actuadores piezoeléctricos 40 del dispositivo de sujeción 1 y controlarlos. Sin embargo, el control del dispositivo de sujeción 1 también puede llevarse a cabo mediante un control externo independiente del control de la máquina.

El control de la máquina herramienta 2 puede leer y ajustar la posición de los actuadores piezoeléctricos 40 o los cabezales de detección 42, y ajustar la fuerza ejercida por los actuadores piezoeléctricos 40 o los cabezales de detección 42 sobre la pieza de trabajo 3. Mediante el control selectivo de los actuadores piezoeléctricos 40, la pieza de trabajo 3 puede sufrir una corrección de la posición de la pieza en la zona de sujeción de la pieza 20. Moviendo uno hacia el otro los cabezales de detección 42 de los actuadores piezoeléctricos 40, la pieza de trabajo 3 puede ser desplazada en una distancia E con respecto al eje del husillo 15 en un estado en el que la pieza de trabajo 3 no está sujeta por los medios de sujeción 30. La posición de la pieza de trabajo 3 puede ser posicionada como se desee en la zona de recepción de piezas de trabajo 20 y luego fijada en esta posición mediante la sujeción por medio de los medios de sujeción 30 en los tiempos de mecanizado.

En la figura 3 se muestra esquemáticamente un procedimiento para sujetar inteligentemente una pieza de trabajo 3 en el dispositivo de sujeción 1 según las figuras 1 y 2.

En un primer paso del procedimiento 100, se coloca la pieza de trabajo 3 en la zona de recepción de piezas de trabajo 20. Es especialmente preferente que el eje del husillo 15 esté alineado verticalmente. La pieza de trabajo 3 puede introducirse en la zona de recepción de piezas de trabajo 20 mediante un movimiento de recepción en el eje del husillo 15 y, a continuación, permanece inalterada en esta posición en el tope de la pieza de trabajo 25. Alternativamente, la pieza de trabajo puede ser introducida en el área de recepción de piezas de trabajo 20 y agarrada y sujetada pivotando desde la posición abierta de los pernos giratorios 33 hasta la posición de sujeción de los pernos giratorios 33, mostrada en las figuras 1 y 2.

En un paso posterior del procedimiento 110, la pieza de trabajo es palpada por los actuadores piezoeléctricos 40. Para ello, los actuadores piezoeléctricos 40 o los cabezales de detección 42 de los actuadores piezoeléctricos 40 se hacen avanzar desde una posición inicial en la dirección de acción 41 hasta que los cabezales de detección 42 se proyectan en el hueco 21 de la zona de recepción de piezas de trabajo 20 y entran en contacto activo con la superficie exterior de la pieza de trabajo 3. De este modo, el respectivo cabezal de detección 42 es alimentado por el actuador del actuador piezoeléctrico 40 hasta que todos los cabezales de detección 42 ejerzan cada uno de ellos una fuerza predefinida sobre la pieza de trabajo 3. La fuerza de cada actuador puede definirse individualmente. La pieza de trabajo 3 no es palpada hasta que todos los actuadores piezoeléctricos 40 no estén en contacto efectivo con la pieza de trabajo 3 y ejercen una fuerza sobre la misma.

En un paso posterior del procedimiento 120, se determina la posición de los actuadores piezoeléctricos 40 y, basándose en las posiciones de los actuadores piezoeléctricos 40 o de sus cabezales de detección 42, se determina una posición de la pieza de trabajo en el paso del procedimiento 130 por medio del control de la máquina herramienta 2.

Sin embargo, una detección de la posición de la pieza de trabajo descrita de este modo no representa la posición completa de la pieza de trabajo, ya que ésta puede desviarse en función de la forma y de la posición de la pieza de trabajo. Por lo tanto, se puede prever que la pieza de trabajo 3 sea palpada repetidamente por los actuadores piezoeléctricos 40, por lo que entre el paso del procedimiento 110, el palpado, en un paso del procedimiento 115 la posición angular o el ángulo relativo entre la pieza de trabajo 3 y el dispositivo de sujeción 1 se efectúa mediante un giro del dispositivo de sujeción 1 alrededor del eje del husillo 15. Esto permite determinar la posición de la pieza de trabajo y la forma exacta del exterior de la pieza de trabajo 3.

Una vez detectada la posición de la pieza de trabajo o la forma de la pieza de trabajo, la posición de la pieza de trabajo con respecto al eje del husillo 15 puede ser modificada en la medida E mediante el ajuste de al menos uno de los actuadores piezoeléctricos 40 en un paso del procedimiento adicional 140. Repitiendo los pasos del procedimiento 110, 120 y 130, la posición corregida de la pieza puede ser comprobada y, si es necesario, ajustada de nuevo repitiendo el paso del procedimiento 140.

En particular, este procedimiento está destinado a ser usado para mecanizar con precisión dentro de una superficie interior de una pieza anular, teniendo en cuenta la forma de la superficie exterior y teniendo en cuenta las tolerancias de forma y de posición de la superficie exterior, por ejemplo a la superficie exterior, para producir una superficie interior excéntrica o coaxial. El mecanizado de las superficies planas de la pieza también es posible, aunque limitado por los medios de sujeción 30. Moviendo al menos uno de los actuadores piezoeléctricos 40, la pieza puede ser desplazada con precisión micrométrica en una medida E en un intervalo de >1 pm a al menos aprox. >1000 pm. Lo mismo ocurre a la inversa para el mecanizado de la superficie exterior. El movimiento de avance del al menos un actuador piezoeléctrico 40 también puede ser usado para deformar, de forma dirigida, elástica y/o plásticamente la pieza de trabajo 3. Esto permite ajustar la forma de la pieza o las tolerancias, por ejemplo, la redondez o el paralelismo.

Después de un ajuste apropiado de la posición de la pieza de trabajo, la pieza de trabajo 3 es sujetada por el al menos un medio de sujeción 30 para fines de mecanizado en el paso del procedimiento 150 y los actuadores piezoeléctricos 40 se mueven a la posición inicial contra la dirección de acción 41 en un paso final del procedimiento 160. Allí, los actuadores piezoeléctricos 40 están protegidos de los efectos de las fuerzas que puedan surgir al mecanizar la pieza de trabajo 3.

Los actuadores piezoeléctricos 40 pueden seguir controlando la posición de la pieza de trabajo durante la sujeción por parte de los medios de sujeción 30 y, en caso necesario, detectar deformaciones plásticas o elásticas del componente 3. Mediante una regulación adecuada de los medios de sujeción 30, se puede supervisar y controlar la fuerza de sujeción de los medios de sujeción 30, evitando así que se sobrepasen las fuerzas de sujeción admisibles. Además, los actuadores piezoeléctricos 40 o sus cabezales de detección 42 pueden permanecer en contacto activo con la pieza de trabajo 3 durante el mecanizado. Al indagar repetidamente a los actuadores piezoeléctricos 40, se pueden detectar los cambios de fuerza o de tensión en la pieza de trabajo 3, realizando así la monitorización del estado.

Lista de símbolos de referencia

1 Dispositivo de sujeción

2 Máquina herramienta

3 Pieza de trabajo

10 Cuerpo de base

11 Primer lado

12 Segundo lado

13 Cubierta

15 Eje del husillo

20 Zona de recepción de piezas de trabajo

21 Escotadura

25 Tope de la pieza de trabajo

26 Soporte de la pieza de trabajo

30 Medio de sujeción

31 Dirección de sujeción

33 Perno giratorio

34 Eje giratorio

35 Elemento de sujeción

36 Superficie de sujeción

40 Actuador piezoeléctrico

41 Dirección de acción

42 Cabezal de detección

50 Elemento de acoplamiento

Claims (22)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de sujeción (1) de una máquina herramienta accionada por husillo, que presenta

un cuerpo de base (10) que está dispuesto a lo largo de un eje de husillo (15) y que presenta un elemento de acoplamiento (50) en un primer lado (11), y un segundo lado (12) con una zona de recepción de piezas de trabajo (20), al menos un medio de sujeción accionable (30) mediante el cual se puede sujetar una pieza de trabajo (3) en al menos una dirección de sujeción (31) en la zona de recepción de piezas de trabajo (20), caracterizado porque el cuerpo de base (10) presenta al menos un actuador piezoeléctrico (40), porque el actuador piezoeléctrico (40) presenta en cada caso una dirección operativa (41) que está dirigida hacia la zona de recepción de piezas de trabajo (20), y porque la dirección de sujeción (31) de los al menos un medio de sujeción (30) está orientada perpendicular a la dirección operativa (41) del al menos un actuador piezoeléctrico (40).

2. Dispositivo de sujeción (1) según la reivindicación 1,

caracterizado porque el al menos un actuador piezoeléctrico (40) presenta un cabezal de detección (42), porque el cabezal de detección (42) puede avanzar en la dirección de acción (41) mediante el actuador piezoeléctrico (40), y porque se puede leer la posición del actuador piezoeléctrico (40) y/o del cabezal de detección (42).

3. Dispositivo de sujeción (1) según las reivindicaciones 1 o 2,

caracterizado porque la respectiva dirección de acción (41) del al menos un actuador piezoeléctrico (40) está dispuesta perpendicular al eje del husillo (15), y porque la dirección de acción (41) interseca el eje del husillo (15).

4. Dispositivo de sujeción (1) según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque los al menos dos, preferentemente tres, actuadores piezoeléctricos (40) están dispuestos circunferencialmente de forma simétrica alrededor del eje del husillo (15).

5. Dispositivo de sujeción (1) según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque el cuerpo de base (10) presenta una interfaz a través de la cual se pueden recibir órdenes de control para los actuadores piezoeléctricos (40) y a través de la cual se puede enviar la posición del actuador piezoeléctrico (40).

6. Dispositivo de sujeción (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la dirección de sujeción (31) del al menos un medio de sujeción (30) está alineada en paralelo al eje longitudinal (15).

7. Dispositivo de sujeción (1) según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque están previstos al menos dos medios de sujeción (30) que están dispuestos circunferencialmente de forma simétrica alrededor del eje del husillo (15).

8. Dispositivo de sujeción (1) según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque la zona de recepción de piezas de trabajo (20) está configurada para el mecanizado de una cara interior o de una cara exterior de una pieza de trabajo anular (3).

9. Dispositivo de sujeción (1) según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque el al menos un medio de sujeción (30) comprende un perno giratorio (33) que puede girar alrededor de un eje de giro (34) dispuesto en paralelo y distanciado del eje del husillo (15).

10. Dispositivo de sujeción (1) según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque los pernos giratorios (33) están acoplados mediante un dispositivo de sincronización (39).

11. Dispositivo de sujeción (1) según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque el cuerpo de base (10) presenta un tope de pieza de trabajo (25) que está configurado como medio de sujeción (30).

12. Dispositivo de sujeción (1) según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque el actuador piezoeléctrico (40) presenta una dirección del actuador (45) y porque la dirección del actuador (45) está orientada en un ángulo de al menos 45°, preferentemente de 90° o 180° con respecto a la dirección de acción.

13. Máquina-herramienta (2), en particular un torno o una rectificadora, con un dispositivo de sujeción (1) según una de las reivindicaciones anteriores.

14. Máquina-herramienta (2) según la reivindicación 13,

caracterizada porque la máquina-herramienta (2) comprende un control mediante el cual se pueden controlar los actuadores piezoeléctricos (40) del dispositivo de sujeción (1) en la dirección de acción (41) y se puede leer la posición de los actuadores piezoeléctricos (40).

15. Máquina herramienta según la reivindicación 13,

caracterizada porque la máquina herramienta (2) y el dispositivo de sujeción (1) presentan medios para transmitir energía eléctrica desde la máquina herramienta (2) al dispositivo de sujeción (1), y porque la máquina herramienta (2) comprende una interfaz que está preparada para comunicarse con la interfaz del dispositivo de sujeción (1).

16. Procedimiento para sujetar una pieza de trabajo (3) con un dispositivo de sujeción (1) según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por los pasos del procedimiento:

- Posicionamiento de la pieza de trabajo en la zona de recepción de piezas de trabajo (20) del dispositivo de sujeción (1),

- Palpación de la pieza de trabajo (3) por medio del al menos un actuador piezoeléctrico (40),

- Detección de la posición del al menos un actuador piezoeléctrico (40) y determinación de la posición de la pieza de trabajo mediante la posición del al menos un actuador piezoeléctrico (40), y

- Sujeción de la pieza de trabajo (3) en la zona de recepción de piezas de trabajo (20) mediante el al menos un medio de sujeción (30).

17. Procedimiento según la reivindicación 16,

caracterizado porque la posición de la pieza de trabajo se detecta mediante la palpación repetida de los actuadores piezoeléctricos (40) en la dirección de acción (41), modificándose la posición angular entre la pieza de trabajo (3) y el dispositivo de sujeción (1).

18. Procedimiento según la reivindicación 17,

caracterizado porque la posición angular entre la pieza de trabajo (3) y el dispositivo de sujeción (1) se efectúa mediante un giro del dispositivo de sujeción (1) alrededor del eje del husillo (15).

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 16 a 18,

caracterizado porque la posición de la pieza de trabajo (3) se modifica después de la detección de la posición de la pieza de trabajo por medio de una entrada del al menos un actuador piezoeléctrico (40) en la zona de recepción de piezas de trabajo (20).

20. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19,

caracterizado porque la pieza de trabajo (3) es deformada elástica y/o plásticamente en la zona de recepción de piezas de trabajo (20) por medio de una entrada del al menos un actuador piezoeléctrico (40).

21. Procedimiento según una de las reivindicaciones 16 a 20,

caracterizado porque después de sujetar la pieza de trabajo (3) los actuadores piezoeléctricos (40) indagan o monitorizan la posición de la pieza.

22. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 21,

caracterizado porque, después de la sujeción de la pieza de trabajo (3) por medio del al menos un medio de sujeción (30), los actuadores piezoeléctricos (40) se desplazan a una posición inicial.