ES2197227T3 - Dispositivo de soporte para cojinetes de bolas colocados en arboles giratorios sobre una estructura fija de sustentacion. - Google Patents

Abstract

SE PRESENTA UN DISPOSITIVO DE SOPORTE PARA HACER GIRAR COJINETES DE RODILLOS (1) DE UN EJE GIRATORIO (2) SOBRE UNA ESTRUCTURA DE SOPORTE (3) QUE INCLUYE AL MENOS DOS PLACAS FLEXIBLES (4), DISPUESTAS LADO CONTRA LADO, FIJADAS ENTRE LOS COJINETES (1) Y LA ESTRUCTURA DE SOPORTE (3), QUE LAS CONECTA EN LOS BORDES INTERNO Y EXTERNO (5, 6) DE LAS PLACAS (4), CON RESPECTO A LAS CUALES ESTAN RANURADAS; LAS PLACAS SOPORTAN RIGIDAMENTE LOS COJINETES SOBRE LA ESTRUCTURA DE SOPORTE EN UNA DIRECCION (8) AXIAL AL EJE (2), DE MANERA QUE LOS COJINETES SE MUEVAN LIBREMENTE CON RESPECTO A LA ESTRUCTURA DE SOPORTE (3).

Description

Dispositivo de soporte para cojinetes de bolas colocados en árboles giratorios sobre una estructura fija de sustentación.

La presente invención se refiere a una máquina herramienta que comprende inter alia un cojinete de bolas (1) sobre un árbol giratorio (2) y una estructura fija de sustentación que es sumamente adecuada para aplicaciones de alta precisión en las cuales el árbol gira a alta velocidad.

En algunos sectores de la mecánica, por ejemplo en la fabricación de máquinas herramientas, los árboles giratorios sobre las respectivas estructuras de sustentación son soportados haciendo uso de cojinetes de bolas convencionales situados y montados en el árbol de acuerdo con los típicos esquemas de ensamblado.

Un esquema típico prevé la vinculación del árbol a dos soportes extremos, uno teniendo una función de fijación y el otro actuando como un carro, ubicados de manera que el árbol pueda deslizarse libremente en la dirección de su eje, y proyectados para impedir solicitaciones térmicas debido a la diferencia de dilatación axial entre el árbol y la estructura de sustentación. Por lo que concierne a la construcción, tal esquema podría ser puesto en acto, por ejemplo, emplazando dos cojinetes yuxtapuestos en uno de dichos soportes, los cojinetes fijados en el árbol de manera que estén trabados axialmente; por el contrario, en el otro soporte se monta un cojinete en el árbol de manera que el primero quede radialmente rígido pero axialmente móvil.

En árboles que giran a alta velocidad, cuando la rigidez radial del soporte es muy alta se producen resbalamientos. Esto garantiza la adecuada precisión de la rotación, y restringe la amplitud de las oscilaciones lo cual, si el soporte poseyera una gran elasticidad, podría provocar que el árbol alcanzara su velocidad crítica a bajas RPM.

Hasta ahora mediante el acoplamiento directo entre el anillo exterior del cojinete y el asiento del mismo cojinete se ha obtenido un alto grado de rigidez radial.

En tales casos, la posibilidad de rodamiento axial se garantiza mediante una elección adecuada de las tolerancias de acoplamiento.

Sin embargo, dicha posibilidad de movimiento permite una rotación indeseada del cojinete sobre el asiento, lo cual provoca desgaste de las partes relacionadas, oxidación y corrosión, que paulatinamente perjudican la eficiencia del acoplamiento inicial.

Para superar las desventajas mencionadas con anterioridad, en algunos casos se usaron casquillos de soporte del cojinete, con cojinetes que le permiten moverse axialmente sobre la estructura de sustentación.

Sin embargo, tal solución exige casquillos de precisión, así como también tolerancias limitadas en el tamaño del cojinete. En efecto, se debe prestar suma atención cuando se selecciona el diámetro de los cojinetes, puesto que las diferencias de tamaño producen que algunos soporten mayores cargas que otros.

Finalmente, dicha solución implica costos relativamente altos, que se justifican sólo en el caso de aplicaciones particulares.

La patente de invención DE-C-859.547 publica una disposición de cojinetes de bolas en la cual los cojinetes están sostenidos en una o varias placas delgadas substancialmente perpendiculares a un árbol, las cuales placas están provistas de lengüetas que sobresalen externamente y que forman un asiento dentro del cual el cojinete es mantenido por fricción.

El objetivo de la presente invención es el de obviar el problema antes mencionado de combinar una alta rigidez radial con la posibilidad de rodamiento axial en los montajes de cojinetes, impidiendo al mismo tiempo el resbalamiento.

De acuerdo a la presente invención lo anterior se logra mediante las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se han definido realizaciones preferidas.

Las ventajas básicas obtenidas a través de la presente invención esencialmente están dadas por la simplificación significativa de la producción del dispositivo de soporte, lo cual permite una notable reducción de los costos.

La presente invención también permite la producción del dispositivo de soporte donde sólo se tienen las condiciones deseadas de acoplamiento del árbol, sin otros movimientos no deseados.

Asimismo, la presente invención se caracteriza por un alto grado de fiabilidad y, en general, por la posibilidad intrínseca de mantener constantes e invariadas las condiciones iniciales de montaje del cojinete con el pasar del tiempo.

Otras ventajas de la presente invención se ponen de manifiesto con mayor claridad en la descripción detallada que sigue, con referencia a los dibujos anexos, que ilustran una realización sólo a título ejemplificador, en los cuales:

- la figura 1 es una vista en planta del dispositivo de soporte en cuestión para cojinetes de bolas sobre árboles giratorios;

- la figura 2 es un dibujo de conjunto del dispositivo, que muestra una sección transversal a lo largo de la línea II - II de la figura 1 y con la unidad de soporte en su configuración preapretada;

- la figura 3 es una vista en planta de un soporte para las placas que forma parte del dispositivo en cuestión;

- la figura 4 es una sección transversal del soporte mostrado en la figura 3, a lo largo de la línea IV - IV;

- la figura 5 es una vista en planta de un soporte de cojinete que forma parte del dispositivo en cuestión;

- la figura 6 es una sección transversal del soporte mostrado en la figura 5, a lo largo de la línea VI - VI;

- las figuras 7 y 8 son una vista en planta y lateral respectivamente de una posible realización de las placas que forman parte del dispositivo en cuestión;

- la figura 9 es un diagrama funcional estático del dispositivo en cuestión.

Con referencia a los dibujos 1 y 2 anexos, es evidente que la invención esencialmente consiste en un dispositivo de soporte (14) para cojinetes de bolas (1) montados en árboles giratorios (2) sobre una estructura (3) fija de sustentación.

El cojinete (1) está engargolado en un perno (15) en el extremo del árbol (2) de manera tal que el anillo (18) interno del cojinete entre en contacto por un lado con una protuberancia (16) del árbol (2), y por el otro lado con una segunda virola roscada (17), enroscada en el perno (15).

El cojinete (1) está alojado en un primer soporte (11) (ver las figuras 5 y 6), al cual está coaxial y rígidamente conectado en correspondencia de su anillo externo (19).

De hecho, tal como se puede ver en las figuras 1 y 5, el anillo externo (19) del cojinete (1) entra en contacto, por un lado, con un borde (20) del primer soporte (11), y por el otro lado, con una primera virola (21) roscada sobre el soporte (11).

El dispositivo (14) incluye dos placas delgadas (4), flexibles en una dirección perpendicular a sus planos (ver las figuras 7 y 8), hechas de acero armónico, en una forma anular cuadrilátera y simétrica.

Las placas (4) están dispuestas yuxtapuestas y están soportadas por un segundo soporte (12) configurado tipo anillo (ver las figuras 3 y 4), ubicado en la parte central con respecto a las placas (4) y que puede ser conectado a la estructura de sustentación (3) a través de medios de apriete (13).

Tal como se puede ver en la figura 1, los medios de apriete (13) sirven no sólo para fijar el segundo soporte (12) de las placas (4) a la estructura de sustentación (3), sino también para asegurar las placas (4) a sus bordes externos (6), de manera que queden asegurados al segundo soporte (12).

El primer soporte (11) de cojinete (1), a su vez, está montado entre las placas (4), rígidamente vinculado a sus bordes internos (5) a través de los correspondientes bulones (22).

Finalmente, las placas (4) están montadas entre el cojinete (1) y la estructura de sustentación (3), acoplándolos en los bordes internos y externos (5 y 6) de las placas (4). El cojinete (1), por lo tanto, está rígidamente soportado sobre la estructura de sustentación (3) en una dirección (7) radial al árbol (2), oscilando en cambio libremente en una dirección (8) axial al árbol (2), a lo largo de la cual se manifiesta la elasticidad de las placas (4).

Para entender mejor el concepto explicado con anterioridad, la figura 9 muestra que el dispositivo (14) posee un diagrama de montaje estático que ilustra un portal doble (representado mediante las placas (4)) vinculado a un travesaño rígido, representado por el cojinete (1).

La realización ilustrada, después del apriete de los bulones externos (22) para fijar la unidad a la estructura de sustentación (3), deja un juego, indicado en la figura 2 mediante la letra G, entre el anillo interno (19) del cojinete (1) y la protuberancia (16) del árbol (2) (igual a aproximadamente 0,6 mm). Durante el montaje de toda la unidad, cuando se aprieta la primera virola roscada (21) interna sobre el correspondiente perno roscado (15) del árbol (2), dicho juego (G) es compensado por la deformación flexible de las dos placas (4), con consiguiente precarga axial sobre el cojinete (1) igual a la fuerza necesaria para la deformación de las placas.

La presente invención, así concebida y para los mencionados objetivos, puede ser sometida a numerosas variantes, todas circunscritas dentro del concepto original inventivo, además todos sus componentes pueden ser reemplazados por partes técnicamente equivalentes.

En la práctica se pueden ejecutar modificaciones y/o mejoras, todas circunscritas dentro de las reivindicaciones que siguen.

Claims (8)

1. Máquina herramienta que comprende un dispositivo de soporte, un árbol giratorio (2), cojinetes de bolas (1) y una estructura fija de sustentación (3), dicho dispositivo de soporte incluyendo al menos dos placas flexibles (4), dispuestas yuxtapuestas, montadas entre el cojinete (1) y dicha estructura de sustentación (3), conectándolos en los bordes internos y externos (5 y 6) de dichas placas (4), las placas (4) estando fijadas rígidamente al menos en sus bordes internos (5), de manera de soportar el cojinete (1) rígidamente en la estructura de sustentación (3) en una dirección (7) radial al árbol (2) y de modo elástico en una dirección (8) axial al árbol (2), de manera que el cojinete (1) pueda moverse en la dirección axial con respecto a la estructura de sustentación (3), el cojinete (1) estando engargolado al árbol (2) por medio de una virola roscada (17), por lo cual durante el montaje cuando las placas (4) no soportan carga axial, está previsto un juego (G) entre el anillo interno (18) del cojinete (1) y una protuberancia (16) que forma un espaldón en el árbol (2) y después del apriete, lo que equivale a decir, cuando la virola (17) ha sido enroscada sobre un perno roscado (15) del árbol (2), dicho juego (G) es compensado por la deformación flexible de las dos placas (4) con una consiguiente precarga axial en el cojinete (1) igual a la fuerza necesaria para la deformación de las placas (4).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho que incluye un primer soporte (11) que está situado entre las placas (4) y está conectado a sus bordes internos (5).

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho que incluye un segundo soporte (12) de las placas (4), que puede ser vinculado a la estructura de sustentación (3) de manera tal de vincular rígidamente las placas (4) a la estructura de sustentación (3) en sus bordes externos (6).

4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho que las placas (4) están hechas de acero armónico.

5. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho que incluye una pluralidad de placas (4), dichas placas estando ubicadas yuxtapuestas.

6. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho que el segundo soporte (12) para las placas (4) incluye medios (13) de apriete individuales para la vinculación de dicho segundo soporte (12) a la estructura de sustentación (3) y para la vinculación de las placas (4) al segundo soporte (12).

7. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho que las placas (4) son simétricas.

8. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho que dicho cojinete (1) está alojado sobre dicho primer soporte (11), estando conectado coaxial y rígidamente a dicho soporte en correspondencia de su anillo externo (19), dicho anillo externo (19) entrando en contacto por un lado con un borde (20) del primer soporte (11), y por el otro lado con otra virola (21) roscada.