PT92527A - Guia linear de precisao para robotica e maquinas-ferramentas - Google Patents

Description

e dotada de ranhuras (29) que permitem a recirculação daa esferas (19) durante o movimento do patim (14)» e 0 referido patim (14) p dotado de um furo (24) para a recirculação das esferas (19a), sendo a ligação entre as ranhuras (18, 21), as ranhuras (23) e o furo (24) efectuada por ranhuras circulares feitas nas extremidades da caixa (25) e nas peças das extremidades. A presente invenção refere-se a um guia linear de precisão do tipo que cosnpreende um carril e um patim de esferas.

Conhecem-se guias lineares de precisão constituídos pelo menos por um carril com secção circular e por uma sapata deslizante dotada de circuitos de esferas internas que facilitam a translacção da referida sapata; este tipo de guias permite grandes e pequenos deslocamentos; no caso de pequenos deslocamentos, o carril é fixado I em suportes nas extremidades e a sapata e fechada; no caso de grandes deslocamentos que necessitam o encosto de diversos carris e a fixação intermédia dos citados carris por meio de um ou vários suportes, a sapata é aberta para permitir a passagem do(s) suporteis), ainda que o encosto dos troços de carris seja facilitada por terem secção circular que permite a realização de furos na extremidade, perfeitamente concêntricos, destinados a receberem os pernos ,- 3 -

de montagem; a guia é limitada na canga devido ao contacto pontual das esferas com o carril; por outro lado, a secção circular do carril não assegura a retenção na rotação, o que torna necessária, para se obstar este inconveniente, a utilização de um segundo carril paralelo, e, para as sapatas abertas, a capacidade de carga é limitada devido à sua elasticidade. São também conhecidas guias que apresentam uma sapata de esferas deslizante sobre um carril triangular, cada um dos topos do qual é dotado, num lado e noutro, de golas, sobre as quais estão as esferas da sapata; este tipo de guias permite suportar cargas mais importantes do que as anteriormente descritas levando-se em conta que as esferas possuem golas e permitem a transmissão de binários de forças e, por conseguinte, permitem a obtenção de um movimento combinado de translação/rotação, sempre que os deslocamentos sao limitados a pequenas extensões, visto que o carril não pode ser fixado senão nas extremidades.

Também se conhecem guias lineares constituídas por carris com secção prismática, dotado de pelo menos uma gola em cada uma das suas superfícies laterais que servem de caminho de rolamento às esferas móveis mantidas nas golas, e que são feitas num lado e noutro dos mordentes internos do patim e cujo movimento sem fim é obtido por uma calha de retorno feita nos citados mordentes, tal como se descreve nas patentes francesas ΙΉ 2 546 995» 2 516 612, 2 545 557» 730 922, 2 302 446; este tipo de guia oferece certas vantagens, nomeadamente ao nível do contacto das esferas nas golas, o que permite aumentar a capacidade de carga, o seu fraco estorvo e a sua grande rijidez em virtude da fixação directa do carril sobre a base, a disposição das esferas nas faces laterais do carril permite suportar forças binárias transversais. Este tipo de guias apresenta certos inconvenientes, necessita de operações de rectificações importantes para a sua fixação sobre a base, nomeadamente as das duas faces para 90tanto para 0 carril, como para as do suporte de base que recebe o carril; por outro lado, a fim de realizar as guias com grandes comprimentos, que necessitam da junção de diversos carris, - 4 -

í esta operação é delicada e para se obter o perfeito alinhamento dos citados carris, pois que é quase impossível; assim como, no caso dos carris com secção triangular, efectuar furos cilíndricos nas extremidades, de modo concêntrico, que permitam receber os pernos de montagem; tal como é impossível combinar os dois movimentos o de translacção e o de rotação.

Em todos os casos de guias lineares anteriormente descritos, os patins ou sapatas são constituídos por um grande número de elementos de realização complexa que agravam o preço dP- revenda. A invenção tem por objectivo evitar os inconvenientes acima expostos. 0 objecto da invenção consiste numa guia linear de precisão que contém pelo menos um carril de guiamento com forma prismática e um patim deslizante munido de esferas móveis mantidas encostadas em golas e ranhuras que servem de caminho de rolamento, caracteri-zada pelo facto de o carril de guiamento, com secção oca ou maciça ser inscrito num círculo e possuir pelo menos três segmentos circulares com o mesmo centro e raio, distribuídos de forma a receberem o apoio dos mordentes de imobilização das máquinas - ferramentas de desbaste ou de rectificação, que permitem determinar com precisão o eixo do carril e realizar a preparação das extremidades para a junção exacta dos carris uns aos outros por meio de pernos, por exemplo; as partes circulares apresentam arcos iguais ou diferentes, distribuídos de forma simétrica ou assimétrica; dois dos arcos consecutivos são ligados pelas suas extremidades consecutivas por meio de um lado plano destinado a ser rectificado e a assentar sobre uma base; no seu centro faz-se ou não uma ranhura que, após uma rectificação, recebe os segmentos de chaveta para centralizar o carril e regular a posição correcta do dito carril sobre a base; as outras extremidades dos dois arcos são ligadas às extremidades opostas de um ou de dois arcos superiores por meio de dois lados planos das concavidades, paralelos, simétricos ou assimétricos, que tem cada um ligações nas extremidades com a forma de golas circulares que, após a rectificação do caminho de rola-

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mento, servem para as esferas moveis mantidas sobre as abas dum patim que apertam o carril nas golas ou ranhuras circulares feitas nas referidas abas, nomeadamente uma ranhura em cada extremidade interna inferior e uma ranhura intermédia em cada uma das faces internas das citadas abas; cada caminho de rolamento I prolongado e ligado a uma conduta feita do mesmo material que constitui o corpo do patim, de modo a permitir a reciclagem permanente das esferas durante o deslocamento do dito patim; nomeadamente, uma ranhura na face inferior de cada aba para as esferas dos caminhos de rolamento inferiores e através de um furo feito nas abas para as esferas dos caminhos de rolamento intermédios; o prolongamento dos caminhos de rolamento permitem a ligação com as condutas de reciclagem das esferas, que é feita por meio de uma ranhura ou gola circular efectuada numa caixá monobloco inferior e nas peças das extremidades do patim; as esferas sobre os caminhos de rolamento de patim são mantidas por meio de caixas inferiores e linguetas solidárias das citadas caixas, por meio de caixas e fios de aço ou por meio de caixas inferiores e de um elemento moldado em metal ou material sintético.

Outras earaeterxsticas e vantagens da invenção serão evidenciadas com mais clareza na descrição que se segue, com base nos desenhos anexados, apresentados a titulo de exemplo não limitativo, nos quais; - a figura 1 é uma vista em corte dum carril de guiamento, em estado bruto, antes da rectificação; - a figura 2 é uma vista em perspectiva de um carril de guiamento após a rectificação e desbaste das suas extremidades; - a figura 3 é uma vista em perspectiva de um carril e um patim; - a figura 4 é uma vista em corte de um carril de guiamento e de um patim; - as figuras 5, 6 e 7 são uma vista em corte dum carril de guiamento e de patins que possuem diversos modos de sustentação das esferas nos caminhos de rolamento; i * // - 6 - - a figura 8 é uma vista em perspectiva e um corte da caixa inferior monobloco, que permite a manutenção e a reciclagem das esferas nos caminhos de rolamento para a realização ilustrada na figura 4; - a figura 9 ó uma vista em perspectiva da caixa inferior monobloco que permite a conservação e a reciclagem das esferas das realiza- j coes apresentadas nas figuras 5» 6 e 7» - a figura 10 mostra, em perspectiva, as peças comuns das extremidades de cada patim; - as figuras 11, 12 e 15 são variantes de realizações dos carris; - as figuras 14 e 15 são uma vista superior de uma variante de realização das extremidades das caixas monoblocos representadas I nas figuras 8 e 9, assim como as extremidades comuns dos patins; - a figura 16 I uma vista em perspectiva da variante representada na figura 14·

Conforme está representado nas figuras 1 e 2, o carril 1 da guia linear em estado bruto tem uma secção maciça ou õca com um perfil externo com a forma prismática, inscrito num círculo 2 que possui três segmentos circulares 3 e 4, com o mesmo centro e raio, distribuídos de forma a receberem o apoio de mordentes de imobilização de máquinas - ferramentas de desbaste ou de rectificação, permitindo, nomeadamente, determinar com exactidão o eixo 12 do carril 1 e, por isso, realizar um desbaste ou furo nas extremidades que recebem um perno 13 de junção de dois carris 1, por exemplo; os segmentos circulares 4 têm arcos de círculo iguais, enquanto o segmento 3 tem um arco de círculo mais importante; as extremidades 5 consecutivas dos arcos de círculo 4 são ligadas umas às outras por meio de uma face plana 6 que possui ou não, no seu centro, uma ranhura 7; a face 6 após a rectificação, ó destinada a assentar numa base não ilustrada, e a ranhura 7» após a rectificação, recebe os segmentos de chaveta, não representados, que permitem o een-tramento do carril 1 sobre a base, permitindo a regulação da sua - 7 -

posição correcta; as extremidades 8 dos arcos iguais 4 e desiguais 3 são ligados por dois lados planos 9 simétricos, oblíquos e côncavos, cujas extremidades de ligação ±-êm, cada uma, uma gola circular 10, as quais, após a rectificação, são destinadas a servirem de caminho de rolamento às esferas móveis mantidas sobre os patins; o carril 1, depois de rectifiçado e colocado no seu lugar sobre a base, é imobilizado de forma já conhecida por meio de parafusos, não ilustrados, distribuídos no comprimento, através das reentrâncias 11 representadas nas figuras 4 a 7* Sem sair do âmbito da invenção, a ranhura 7 pode ficar em estado bruto, sendo a regulação da posição correcta do carril efectuada por meio de pernos que se inserem através dos furos, não ilustrados, distribuídos no comprimento do carril e sobre i a base; neste caso, é possível ter um carril que não é dotado de ra- i nhura 7·

Segundo as figuras 3 e 4, sobre o carril 1 desliza um patim 14 de aço, que possui uma ranhura central 15 com seção ligeiramente superior à do carril 1, a fim de conter o dito carril; na extremidade interna inferior 16 de cada aba 17 é feita uma ranhura circular 18 que acolhe, mantém e serve de caminho de rolamento para um primeiro conjunto de esferas 19 que se apoiam nas citadas ranhuras 18 e golas 10 do carril 1; na extremidade inferior 20 das abas 17 é feita uma ranhura circular 21 que permite a circulação e a reciclagem das citadas esferas 19 por ocasião do deslocamento do patim 14 sobre o carril 1; entre a extremidade inferior l6 de cada aba 17 e a extremidade superior interna-r22, a meia distância, faz-se uma ranhura circular 23, para receber, manter e servir de caminho de rolamento a um segundo conjunto de esferas 19a, que se apoiam nas ranhuras 23 e 10 do carril 1, de forma a permitirem a circulação e a reciclagem das esferas l9a por ocasião do deslocamento do patim 14; faz-se um furo 24 no material que forma o patim 14, a fim de manter as esferas 19 e 19a dentro das ranhuras 18 e 23 na parte inferior das abas 17; uma caixa monobloco 25, representada na figura 8., de material moldavel, é montada e fixada sob cada uma das extremidades inferiores 16 das abas 17; na parte superior 26 da base 27 faz-se uma ranhura circular

i

I externa 2b e interna 29; a ranhura 2b mantém o conjunto de esferas apoiado na ranhura 10 completando a citada ranhura; a ranhura 29 é destinada a completar a ranhura 21, formando, com o ressalto lateral 30, a calha 31 de reciclagem do primeiro conjunto de esferas 19; a conservação dos dois conjuntos de esferas 19 e 19a em cada aba 17 é obtida por meio de uma lingueta lateral 32 solidária das extremidades 35 da caixa monobloco 25; a posição da lingueta 32 é tal que ela constitui a conservação das esferas 19 e 19a dentro das ranhuras id, 23» 2b, fazendo-se uma abertura para a passagem de uma parte das esferas 19, 19a, para que estas últimas se apoiem nos caminhos de rolamento 10 do carril 1; a citada lingueta 32 tem faces transversais horizontais 34 oblíquas, planas ou côncavas, de modo a adaptarem-se ao perfil dos conjuntos de esferas 19 e 19a; nas extremidades 33 da caixa monobloco 25» as calhas 31 e as ranhuras 28 sao ligadas por meio de uma ranhura circular 35; o arredondamento interno 36, que facilita a circulação das esferas 19 e 19a, é prolongado até ao nível superior do segundo conjunto de esferas 19a e se eneastra, por ocasião da montagem do patim 14» nas reentrâncias 37 feitas, com essa finalidade, nas peças das extremidades 38» ilustradas na figura 10, e na ranhura circular 39 <3.ue forma a calha de ligação entre o furo 24 e a ranhura 23; é evidente que as peças das extremidades 38 e as juntas de vedação, não representadas, são montadas de forma já conhecida, nomeadamente por meio de parafusos.

Segundo as variantes desenhadas nas figuras 5 a 7» que representam modos de conservação dos conjuntos de esferas 19 e 19a, e as operações que esses modos implicam, o conjunto de esferas 19 inferior de uma aba 17 do patim é mantido por meio da caixa monobloco 40, representada na figura 9» esta ultima é dotada,-no centro, de . uma lingueta 41 que se insere na ranhura 42 feita sob a extremidade inferior da aba 17; nas extremidades 43 da lingueta 41 faz-se um prolongamento vertical 44 arredondado, que permite, como já foi acima descrito, facilitar a circulação das esferas 19 e 19a dentro das ranhuras circulares 45 feitas nas extremidades da caixa monobloco 40, ligando as ranhuras 18a, 18b à calha 31a, cuja face aberta - r-

C/L***A é obturada pela base 40a- e a ranhura 39 das peças das extremidades 38, que liga as ranhuras 23a, 23b, 23c aos furos 24; o prolongamento vertical 44 arredondado enoastra-se na ranhura 39 e nas reentrâncias 37 feitas nas peças das extremidades 38. $ evidente que as peças das extremidades 38 são adaptadas para permitirem o enoastra-Ímento das extremidades das caixas monoblocos 25 e 40.

Segundo as figuras 11 a 13» os lados planos, formados nos fundos de concavidades 9a paralelas, podem, em relação ao lado plano 6, ser feitos de modo perpendicular e simétrico, como na figura 11, e

I apresentar arcos de círculo simétricos 4a; as extremidades do arco de círculo superior 3a são simétricas entre si, segundo a variante representada na figura 12; os lados planos nos fundos das concavidades 9¾ « 9° têm dimensões diferentes entre as galas 10; por isso, os arcos de círculo 4b e 4c inferiores são desiguais, enquanto o arco.;4e círculo superior Jb é assimétrico; como está ilustrado na figura 13, é possível realizar um carril 1 que possua um lado plano no fundo de concavidade 9a, perpendicular ao lado plano 6 e um lado côncavo 9d oblíquo; os arcos de círculo 4a, 4d são desiguais e o arco de círculo 5c tem extremidades assimétricas. Em todos os carris representados nas figuras 7» 11, 12 e 13, é possível, como se indica em linhas tracejadas, projectar, de forma a reduzir a altura da ranhura central 15 dos patins, um lado-plano 50 paralelo ao lado 6; a referida realização forma, na parte superior, dois arcos de círculo simétricos e iguais, ou assimétricos, e isto conforme os casos de realização acima descritos; por outro lado, é evidente que, segundo a configuração dos carris, os patins e as suas golas, são adaptados aos ditos perfis realizados. Sem sair do âmbito da invenção, a face superior do patim 14 e a ranhura 15 podem ter uma superfície plana ou circular.

Segundo as variantes das figuras 14, 15 e l6, na extremidade 33 da caixa monobloco 25, as calhas 31 © as ranhuras 28 são ligadas por meio de uma ranhura circular 35a parcial, sendo o complemento 35b feito nas peças das extremidades 38; assim como para a caixa monoblo·

Claims (1)

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co 40, a ranhura 45a é parcial, o seu complemento 35b é feito, como já foi descrito acima, nas peças das extremidades 38. R_E_I_V_I_N_D_I_Ç_A_Ç_Õ_E_S 1® - Guia linear de precisão para robótica e máquinas-ferramentas que compreende pelo menos um carril de guiamento com a forma prismática e um patim deslizante dotado de esferas móveis apoiados em calhas e ranhuras que servem como caminho de rolamento, caracterizada pelo facto de o carril de guiamento (1) com a secção transversal maciça ou oca com a forma prismática ser inscrito num círculo (2) e possuir pelo menos três segmentos circulares ou sectores circulares (3,4) iguais ou diferentes, distribuídos segundo um circulo ccm o mesmo raio e cen :ro / de forma a permitirem o apoio dos mordentes de máquinas - ferramentas; de desbaste ou de rectificação, em que as extremidades consecutivas (5) dos arcos de circulo (4) são ligadas por face plana (6) destinada, após a rectificação, a descansar sobre uma base, e as extremidades opostas

(8) dos arcos de circulo (4) e do arco (3) são ligadas por duas superfícies planas (9), formadas no fundo de uma concavidade, tendo cada uma ligações nas suas extsémidades com a forma de golas circulares (lO) que, após a rectificaçao, constituem a pista de rolamento de conjuntos de esferas móveis (19, 19a) mantidos sobre um patim (l4) que possui uma ranhura central (15) contendo o carril (l), ficando as esferas (19) apoiadas numa ranhura circular (18) feita na parte interna inferior (16) de cada uma das abas (17) © as esferas (l9a) numa ranhura circular (23) entre a extremidade inferior (l6) e a extremidade superior interna (22) de cada aba (17)? e sendo as ranhuras ou o caminho de rolamento (18, 23) ligadas a condutas (21, 24) que possibilitam a reciclagem permanente das esferas (19, 19a) durante 0 deslocamento do patim (14)5 sendo a conduta (21) formada por uma ranhura circular feita na extremidade inferior (lé) das abas (17) para as esferas (19) e um furo (24) efeetuado em cada uma das abas (17) para as esfèras (19a), sendo a ligação das pistas de rolamento (18, 23) âs condutas (21, 24) obtida por meio de uma ranhura circular (35) para as esferas (19) e (39) e para as esferas (l9a) e sendo as citadas ranhuras feitas nas peças das extremidades (38) do patim (14)? as esferas (19, 19a) são mantida? nos caminhos de rolamento (18, 23) por meio de uma caixa inferior do tipo monobloco (25) que é solidária por baixo de cada aba (17) do patim (14). 2a - Guia linear de precisão de acordo com a reivindicação 1, carac-terizada pelo facto de, no centro da face plana (6) que liga as extremidades (5) consecutivas dos arcos de circulo (4), ser ou não feita uma ranhura (7) destinada a receber os segmentos de chaveta para 0 centramento e a regulação da posição correcta do carril (1) sobre a base. 3a - Guia linear de precisão de acordo com a reivindicação 1, carac-terizada pelo facto de as faces planas das partes côncavas (9) que ligam os arcos de circulo (4) com o arco (3) serem colocados sime- tricamente obliquos; as faces (9a) paralelas e simétricas, que ligam os arcos de circulo (4a) com o arco (3a) serem perpendiculares à face (6); as faces (9b, 9c) paralelas e perpendiculares à face (6) terem dimensões diferentes entre as golas (1Q); os arcos de circulo (4b, 4c) serem desiguais e as extremidades do arco (3¾) serem assimétricas; a face (9a) ser perpendicular às faces (6), (9d) obliquas de forma que os arcos de circulo (4d, 4c) são desiguais e o arco de circulo (36) tem as suas extremidades assimétricas. 4â - Guia linear de precisão de acordo com a reivindicação 1, carac-terizada pelo facto de, na parte superior do carril (l) ser feita uma face plana (50) paralela à face (6), para originar arcos de circulo simétricos iguais ou assimétricos e desiguais. 5â - Guia linear de precisão de acordo com a reivindicação 1, carac-terizada pelo facto de cada caixa monobloco (25) fixada na parte inferior (l6) das abas (l7) do patim (14) possuir, na parte superior (26) da base (27), uma ranhura circular externa (28) e uma ranhura interna (29), tendo a ranhura (28) a função de completar a ranhura (l8) do patim para o conjunto de esferas inferior (19) e tendo a ranhura (29) a função de completar a ranhura (21) a fim de constituir, com o ressalto lateral (30) a calha (3l) de reciclagem do conjunto de esferas (19); sendo os conjuntos de esferas interior (19) e intermédio (19a) mantidos dentro das ranhuras (18, 28, 23) por meio de uma lingueta lateral (32) solidária com as extermidades (33) da caixa monobloco (25), cujas faces laterais horizontais (34) são obliquas, planas ou côncavas, de forma a condizerem com o perfil dos conjuntos de esferas (19, 19a), mas deixando uma abertura para a passagem de um certo número de esferas (19, 19a) e para o seu apoio sobre os caminhos de rolamento (lo) do carril (l). 6a — Guia linear de precisão de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizada pelo facto de a calha (31) e as ranhuras (18, 28)

serem ligadas por ranhuras circulares (35) feitas nas extremidades das caixas (25) e em que um arredondamento interno (36) facilita a circulação das esferas (19, 19a), sendo o referido arredondamento prolongado até ao nível superior do segundo conjunto de esferas (19a) e encontrando-se nas reentrâncias (37) feitas em cada peça da extremidade (38) e numa ranhura circular (39) que forma a calha de ligação entre o furo (24) e a ranhura (23). 7â - Guia linear de precisão de acordo com a reivindicação 1, carac-terizada pelo facto de acordo com a forma de retenção do conjunto intermédio de esferas (l9a) dentro das ranhuras (23a) por meio de fios de aço, (23b) por meio de linguetas ou (23e) por meio de ele-j mentos moldados, uma caixa monobloco inferior (40) manter 0 conjunto de esferas (19) na parte inferior de cada aba (17) dentro das ranhuras (18a, 18b), assim como dentro da calha (31a) que é obturada pela base (40a), sendo a referida caixa monobloco (4θ) dotada de uma lin-gueta central (41) que se insere na ranhura (42) feita na extremidade inferior de cada aba (17); nas extremidades da caixa monobloco (40) serem feitas ranhuras circulares (45) que ligam as ranhuras (lba, lab) com as calhas (31a) que permitem a circulação de esferas (l9); a fim de facilitar a sua circulação, ser feito um arredondamento interno nas extremidades da lingueta (4l)» prolongando-se o mencionado arredondamento verticalmente até à prumada da ranhura circular (39) feita nas peças das extremidades (3o) que se encastram nas referidas ranhuras (39) e nas reentrâncias (37) que facilitam a circuiacão do conjunto de esferas (19a). 8'a - Guia linear de precisão de acordo com a reivindicação 1, carac-terizada pelo facto de o carril (l), dotado ou não com uma ranhura (7), que fica no estado bruto sobre a superfície inferior plana, ser centrado e alinhado sobre a base da máquina - ferramenta por meio de pernos introduzidos nos furos distribuídos ao longo de tbdo o comprimento do carril (l) e sobre a base.

9a — Guia linear de precisão de acordo com a reivindicação 1, carac— terizada pelo facto de as faces superiores do patim (14) e da ra— nhura (15), poderem ser uma superfície plana ou circular. 10s — Guia linear de precisão de acordo com a reivindicação 6, carac-terizada pelo facto de a calha (jl) e a ranhura (28) da caixa monobloco (25) serem ligadas por meio de uma ranhura circular parcial (55a)» sendo 0 seu complemento (35b) feito na parede da extremidade ( 38). 11a - Guia linear de precisão de acordo com a reivindicação 7» carac-I terizada pelo facto de a calha (31) e a ranhura (18a) nas suas ex-1 tremidades da caixa monobloco (40) serem ligadas por meio de uma ranhura parcial (45a), sendo o seu complemento (35b) feito na parede da extremidade (38). Lisboa, 7 cie Dezembro de 1989 0 Agente Oficial da Propriedade Industrial, dt L Américo da Silva Carvalho A|)Mlb Oficiil d* Propriedade Industrial R.Castilho, 201-3. E.-1000 LISBOA Telefc 651339-654613