ES2216792T3 - Electromandril de alta velocidad con soporte de rotor hibrido en maquinas para trabajar madera. - Google Patents
Electromandril de alta velocidad con soporte de rotor hibrido en maquinas para trabajar madera.Info
- Publication number
- ES2216792T3 ES2216792T3 ES00121090T ES00121090T ES2216792T3 ES 2216792 T3 ES2216792 T3 ES 2216792T3 ES 00121090 T ES00121090 T ES 00121090T ES 00121090 T ES00121090 T ES 00121090T ES 2216792 T3 ES2216792 T3 ES 2216792T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- housing
- segment
- shaft
- bearing
- radial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000002023 wood Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 12
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 2
- 230000003319 supportive effect Effects 0.000 claims 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000010339 dilation Effects 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/02—Driving main working members
- B23Q5/04—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
- B23Q5/10—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles driven essentially by electrical means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turning (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Electromandril (1) para poner en rotación herramientas de fresado de alta velocidad sobre centros de trabajo con control numérico para elaborar madera y similares, que comprende al menos: - una carcasa (2) también compuesta por partes múltiples recíprocamente solidarias, internamente hueca y con una geometría interna que substancialmente tiene segmentos cilíndricos y substancialmente siendo simétrica alrededor de un eje longitudinal (Z), dicha carcasa siendo destinada a ser fijada externamente sobre dicho centro de trabajo, e internamente al soporte de un árbol (3) giratorio con relación a la misma; dicho árbol (3) teniendo una simetría axial, estando también compuesto por partes múltiples recíprocamente solidarias y destinadas a retener una herramienta en su porción anterior, y siendo soportado en dos de sus propios segmentos axiales anterior (A1) y posterior (A2) que corresponden a respectivos segmentos axiales (C1 y C2) de la carcasa, de manera que su eje de rotación coincida con dichoeje (Z) de la carcasa; - un motor eléctrico rotativo (4) con su árbol coincidente con dicho árbol (3) cuyo paquete eléctrico de rotor (4r) es una parte de la periferia de dicho árbol (3) y está ubicado entre dicha parte anterior (A1) y posterior (A2), y cuyo paquete eléctrico de estator (4s) es solidario a dicha carcasa (2); - uno o varios cojinetes (V) con elementos de rodamiento intercalados en el espacio radial entre dicho segmento anterior (A1) del árbol y el correspondiente dicho segmento (C1) de la carcasa.
Description
Electromandril de alta velocidad con soporte de
rotor híbrido en máquinas para trabajar madera.
La presente invención se refiere a una unidad
motriz operativa del tipo conocido con el nombre de electromandril,
según el preámbulo de la reivindicación 1, en condiciones de mover
directamente una herramienta rotativa, para tareas de remoción de
virutas, destinada a ser aplicada en centros de trabajo con control
numérico de tipo conocido para trabajar madera y productos
similares, y allí destinada a realizar substancialmente tareas de
fresado; en particular se refiere a un electromandril del tipo
provisto de un sistema para soportar al rotor sobre dos secciones o
segmentos del mismo donde anteriormente, es decir desde la parte
destinada a ser acoplada con la herramienta, comprenda hacia la
carcasa un complejo de vinculación cinemáticamente equivalente a una
junta rotoidal con espaldones, es decir con la capacidad de reacción
contra los empujes radiales y axiales en las dos direcciones, y
posteriormente un complejo de vinculación equivalente a una única
junta rotoidal, es decir con la capacidad de reacción sólo en la
dirección radial.
Los electromandriles mencionados, en ejecuciones
comunes, contemplan disposiciones que varían según el tipo de
elementos destinados a soportar el rotor, tanto con respecto al
diseño de los soportes empleados como a los materiales allí
empleados, así como también a su estrategia de emplazamiento, para
formar un eficaz complejo de vinculación.
En la técnica conocida del sector, ya se conocen
tales electromandriles para desbarbado de alta velocidad, en
condiciones de ser soportados en centros de trabajo CNC de máquinas
para trabajar madera, unidades también producidas por la misma
solicitante, equipadas con un rotor rígido soportado anterior y
posteriormente mediante cojinetes de bolas pertenecientes a las
series de producción normales o especiales de estos últimos
elementos, específicamente cojinetes de bolas de ejecución clásica
donde las pistas de rodamiento están representadas por los anillos
interno y externo del mismo cojinete, fabricados según los tipos con
capacidad de carga exclusivamente radial, con capacidad de carga
exclusivamente axial o cojinetes de empuje, con capacidad de carga
radial-axial, estos últimos tipos siendo denominados
de gargantas profundas o con contacto oblicuo entre las bolas y las
pistas; o combinaciones de todos esos tipos, tales como por ejemplo,
con referencia a las líneas rectas normales del contacto - en las
disposiciones conocidas en AO\cong, AX\cong o
Atándem\cong.
También en la patente de invención italiana nº
1.279.580, registrada a nombre de la misma solicitante, se publica
una solución particular que pertenece a una disposición de una
parte de los cojinetes de bolas en un electromandril, con respecto
en particular a un sistema de precarga con resortes de membrana
para el cojinete posterior.
También se conocen electromandriles que presentan
soluciones de soporte con elementos de rodamiento integrados, que
ruedan directamente sobre pistas obtenidas sobre elementos o partes
apropiadamente maquinadas y endurecidas del árbol o de la carcasa,
en uno o en ambos segmentos de soporte del árbol.
Otro tipo de electromandriles destinados al mismo
propósito que los anteriores es aquel donde el rotor, con respecto a
solicitaciones externas, está completamente soportado y balanceado
con respecto a la carcasa de manera fluidoestática y/o
fluidodinámica en al menos dos de sus segmentos, el término
fluidoestático significando el soporte provisto por un fluido
mantenido bajo presión dentro de un meato del soporte por medio de
un adecuado dispositivo de bombeo, y el término fluidodinámico
significando el soporte provisto por un fluido donde en un meato del
soporte es generado, en la interfaz con el árbol, un intervalo de
presión que se deriva del intervalo de velocidad inducido en el
meato por la rotación del mismo árbol.
La mencionada y conocida solución de
electromandril con rotor soportado mediante cojinetes de bolas tanto
anteriormente, es decir en proximidad de la herramienta, como
posteriormente, es decir lejos de la herramienta, presenta una serie
de desventajas conocidas por los fabricantes de electromandriles,
especialmente concentradas en el conjunto posterior de cojinetes. El
problema principal deriva de la diferente dilatación de la carcasa y
del rotor que se produce en sentido axial. En otros términos, el
calor desarrollado tanto en el paquete estator como en el paquete
rotor durante el funcionamiento de la máquina eléctrica establece
intervalos de temperatura muy diferentes entre la carcasa y el rotor
-como ha sido ampliamente demostrado a través de pruebas
termográficas- intervalos que se aplican sobre geometrías
notablemente diferentes y que operan bajo diferentes condiciones de
intercambio de calor, desde las cuales se deriva tal intervalo de
desplazamientos - deformaciones tales de variar la congruencia
original de las dos partes carcasa y rotor, y tales de crear
condiciones de coacción recíproca entre ellas, por ende de
forzamiento entre los elementos de rodamiento y las correspondientes
pistas, intercaladas entre la carcasa y el rotor para cerrar la
geometría general del electromandril. Donde tal forzamiento, muchas
veces, tampoco presenta una naturaleza simétrica axialmente, como
consecuencia del hecho que aparte de la diferencia de dilatación
axial entre la carcasa y el rotor, las deformaciones debidas a la
flexión muchas veces se generan por la diferente dilatación de las
fibras en diferentes meridianos de la carcasa, debido a su diferente
intercambio de calor con el medio circunstante. Queda claro que a
partir de esas coacciones se deriva un estado de tensión sobre las
pistas y los elementos de rodamiento que la experiencia demuestra
ser perfectamente capaz de conducir a un daño prematuro y a una
condición de fuera de uso del conjunto posterior de cojinetes. Y
puesto que tal daño normalmente se detecta en períodos de tiempo que
pueden ser largos, muchas veces hay un período no despreciable en el
cual el funcionamiento irregular del conjunto posterior influye
negativamente la duración del conjunto anterior de cojinetes.
Siempre estando en el ámbito de los
electromandriles que tienen un soporte de rotor totalmente a cargo
de cojinetes de bolas, otros problemas conocidos se derivan a partir
de la correcta asignación de la precarga sobre dicho conjunto
posterior de cojinetes, necesaria para mantener un correcto contacto
entre las bolas y las pistas a altas velocidades de rotación. Esta
precarga, debido al mencionado fenómeno de mutua dilatación por
temperatura, necesariamente se debe obtener a través de medios
elásticos, es decir no por interferencia entre elementos geométricos
rígidos, y ello para permitir la antes mencionada posibilidad de la
mutua dilatación entre la carcasa y el rotor. Sin embargo,
generalmente esto se puede obtener introduciendo complicaciones
considerables de diseño, puesto que las soluciones siempre exigen un
muy alto grado de precisión en la fabricación de los componentes que
constituyen el conjunto para garantizar la capacidad de
deslizamiento recíproco.
Las soluciones más comunes son aquellas donde una
tuerca de anillo es cargada axialmente mediante algunos resortes
dispuestos sobre su circunferencia, dicha tuerca de anillo a su vez
actuando axialmente sobre el anillo externo del cojinete posterior,
que debería garantizar el contacto precargado de las bolas sobre las
pistas. Sin embargo, en esos casos frecuentemente sucede que el
movimiento axial de la tuerca de anillo no se produce regularmente,
y por consiguiente las bolas trabajan bajo condiciones de carga
exageradas o inexistentes, esta última condición indudablemente
representando el caso más deletéreo a altas velocidades. Todo esto
puede suceder verosímilmente también debido a que la posición donde
el conjunto posterior de cojinetes está ubicado es el más caliente,
no siendo ventilada primariamente por el flujo de aire paraxial para
la aspiración de virutas y enfriamiento que golpea al electromandril
desde la parte frontal, y tampoco dicha posición posterior está
afectada por la ventilación producida de alguna manera por la
herramienta, además del hecho que es sometida al flujo convectivo de
aire caliente proveniente de los paquetes eléctricos de estator y
rotor, dada la normal posición vertical del electromandril con la
herramienta en la parte inferior, que es dirigido hacia arriba.
Otra desventaja está dada también por la solución
alternativa a la previa por la realización de un conjunto posterior
de cojinetes, específicamente aquel descrito en la mencionada
patente de invención nº 1.279.580 de la solicitante, que publica una
solución en la cual la parte interna del conjunto posterior de
cojinetes puede deslizarse axialmente en virtud de un amortiguador
obtenido con un par de membranas metálicas que constituyen una
especie de paralelograma articulado elástico destinado
simultáneamente a permitir la movilidad del cartucho y para mantener
su orientación original. La mencionada desventaja se deriva del
hecho que las dos membranas hechas de lámina de acero constituyen un
puente térmico de efectividad muy limitada entre la periferia
externa del conjunto posterior de cojinetes y la carcasa, donde la
capacidad de intercambio térmico no es mejor ni siquiera en el
volumen de aire incluido entre los dos planos de membrana, tal
volumen siendo prácticamente estanco y carente de toda posibilidad
de reemplazar el aire contenido en su interior. Bajo tales
condiciones queda claro que todo el calor generado y absorbido por
el conjunto posterior de cojinetes no puede ser dispersado con
facilidad y que esto constituye una gran desventaja para la solución
con un amortiguador de lámina doble, debido a la alta temperatura
que en este caso se genera.
Del mismo modo, con respecto a los mencionados
electromandriles con soporte totalmente fluidoestático o
fluidodinámico, en particular aquellos con lubricación gaseosa, cabe
citar un grave inconveniente manifestado en la parte frontal. En
esta área próxima a la herramienta y, por ende, a los procesos de
elaboración, el electromandril está sometido a cargas radiales muy
elevadas, mucho más grandes que aquellas que, gracias a la relación
de longitud entre los segmentos voladizo y no voladizo - se generan
en el soporte posterior. De esta manera, en el caso de impactos
radiales sobre la herramienta (es decir, al comienzo de la
elaboración sobre materiales resistentes) se podría superar
fácilmente el umbral de soporte de la carga radial del cojinete
anterior con lubricación gaseosa, de modo que las superficies
cilíndricas fija y móvil que constituyen el meato verdaderamente se
podrían acoplar debido a la rotura del velo existente del lubricante
gaseoso, dañando de manera inmediata y poniendo fuera de uso dicho
conjunto anterior de cojinetes y, por ende, todo el electromandril.
Esta circunstancia prácticamente no sucede nunca en el conjunto
posterior de cojinetes donde las cargas, como se ha señalado con
anterioridad, son moderadas por la mencionada favorable relación de
levas entre los segmentos del árbol, impidiendo así la posibilidad
de las condiciones para el acoplamiento bajo carga de las
superficies de la junta rotoidal con lubricación gaseosa.
El objetivo del electromandril de la presente
invención es el de eliminar las desventajas mencionadas arriba. De
esta manera, la invención, tal como está definida en la
reivindicación 1, soluciona tanto el problema de obtener un
electromandril donde están permitidos todos los tipos de distinta
dilatación axial entre la carcasa y el rotor, sin por ello inducir a
forzamientos de ningún tipo entre las partes, como el problema de
tener un electromandril con una alta capacidad de soporte de carga
radial y axial en la parte frontal, cerca de la herramienta de
elaboración, con una sensibilidad despreciable a los efectos de los
impactos radiales y axiales.
La idea desarrollada a continuación logra los
mencionados objetivos con una configuración del electromandril del
tipo mencionado con anterioridad en el cual hay un conjunto de
cojinetes de bolas y un cojinete con lubricación gaseosa.
Más en detalles la invención se refiere a un
electromandril para poner en rotación herramientas de fresado de
alta velocidad según está definido en la reivindicación 1.
Las ventajas obtenidas por medio de la presente
invención esencialmente están dadas por el hecho que mediante la
misma se logra una máquina que combina todas las ventajas de los
cojinetes de bolas, tales como alta capacidad de soporte de carga
radial y resistencia al impacto, dichos elementos de rodamiento
estando ubicados donde tales características son esenciales, es
decir en el área operativa frontal de la herramienta, más
solicitada; mientras que por otro lado al mismo tiempo se resuelven
todos los problemas que podrían presentar los cojinetes de bolas,
por medio de la eliminación desde esas áreas operativas, tales como
aquella posterior, donde las precargas pueden convertirse inciertas
y la generación de calor se puede volver intensa, habiéndolos
reemplazado allí con un cojinete de lubricación gaseosa, el cual en
tal ubicación halla su mejor aplicación gracias a la reducción de la
influencia de las cargas radiales e impactos, y a la insensibilidad
práctica a los efectos térmicos, y de esta manera perfectamente en
condiciones de operar donde las corrientes convectivas verticales
transportan todo el calor del motor eléctrico y donde falta
ventilación de la herramienta y del aire de aspiración que entra de
la parte anterior de la máquina.
Ventajas colaterales se derivan también por el
hecho que el lubricante gaseoso adecuadamente transportado, es
explotado tanto para obtener un efecto de enfriamiento dentro del
electromandril, si bien reducido dada la pequeñez de los caudales en
juego, como para mantener una presurización blanda dentro del
compartimiento interno del electromandril, coadyuvando a las juntas
tipo laberinto que sirven para impedir la entrada de polvos
provenientes de las elaboraciones de la máquina a través del
conjunto anterior de cojinetes de bolas, que, tal como se sabe,
podrían constituir un problema considerable para la vida útil de los
mismos cojinetes de bolas.
También se tienen ventajas debido a la facilidad
con que el árbol permite el correcto montaje del conjunto con
respecto a la carcasa, en la mencionada solución de soporte híbrido
con cojinetes de bolas anteriores y cojinete de lubricación gaseosa
posterior, y todo ello sin ningún tipo de forzamiento derivado del
montaje, siempre que se satisfagan las normales tolerancias
exigidas.
A continuación se describirá la invención con más
detalles, con la ayuda del dibujo que muestra una realización,
provista únicamente a título ejemplificador y no limitativo:
- la figura 1 muestra una vista en corte
transversal de un electromandril (1), suficiente en sí misma para
representar la invención, donde por motivos de simplicidad no se
muestran el centro de trabajo al cual pertenece el electromandril y
tampoco la herramienta de elaboración.
Este electromandril (1) de fresado B de tipo
substancialmente conocido con respecto a muchos detalles
constructivos, si bien es innovador en su solución con soporte
híbrido para el árbol (3), obtenido a través de la adopción de
cojinete de bolas (V) del lado de la vinculación de la herramienta,
es decir de la parte anterior, y de un cojinete (5) con lubricación
gaseosa del lado opuesto, es decir del lado posterior B está
compuesto externamente por una carcasa (2), que también comprende
todas las partes solidarias al revestimiento externo principal,
tales como un cabezal de cierre en la parte anterior, un fondo de
cierre en la parte posterior, y una parte fija del cojinete (5) con
lubricación gaseosa, también en la parte posterior.
Dicha carcasa, destinada externamente a ser
fijada sobre un carro móvil del centro de trabajo, presenta, como
suele ser, una cavidad interna, que substancialmente tiene segmentos
cilíndricos que son axialmente simétricos con respecto a su eje (Z),
destinados primordialmente a alojar tanto al árbol giratorio (3)
como a las partes que constituyen el motor eléctrico (4).
El árbol giratorio (3) es el otro componente
estructural fundamental, y substancialmente es hueco y en su parte
anterior puede retener una herramienta a través de un empalme cónico
anterior (9). Un elemento de empuje axial, en la práctica una
varilla (10), atraviesa longitudinalmente la cavidad del árbol (3),
dicha varilla (10) estando destinada a expulsar la herramienta de la
cavidad cónica (9) mediante la acción de los medios de empuje
externos, tales como comunes actuadores lineales neumáticos, no
mostrados en la figura porque son todos del tipo conocido. Una serie
de resortes (11) del tipo arandela Belleville imparten una acción de
retorno sobre la varilla (10), impidiéndole actuar sobre la
herramienta en ausencia de dicha acción opuesta de los actuadores
neumáticos.
Un sello dinámico con contacto circular, es decir
un denominado laberinto, es montado a guisa de una tuerca de anillo
(7) en la parte frontal de dicho árbol (3), que constituye una
pantalla contra el paso de polvo y elementos contaminantes entrantes
y, por ende, configurando un paso de extracción de reducidas
dimensiones entre dicha tuerca de anillo (7) y el cabezal frontal de
dicha carcasa (2), para el cierre anterior del electromandril. Dicho
paso de extracción identificado mediante la tuerca de anillo (7)
representa la comunicación anterior de la cavidad interna del
electromandril con el exterior.
Dicho árbol (3) está soportado por la carcasa (2)
en dos segmentos axiales del mismo, el anterior está indicado
mediante AA1\cong, y el posterior está indicado como AA2\cong,
donde los correspondientes segmentos axiales de la carcasa
destinados a soportar al árbol son C1, el frontal, y C2, el
posterior. Los cojinetes de soporte entre el árbol y la carcasa, de
esta manera, están ubicados en los espacios radiales entre el árbol
y la carcasa, dichos espacio radial anterior, es decir entre A1 y
C1, y respectivamente el espacio radial posterior, es decir entre A2
y C2.
En dicho espacio radial anterior está ubicado un
conjunto (V) de cojinetes de bolas en contacto oblicuo con relativos
espaciadores y tuercas de anillo de apriete, que en el ejemplo de la
figura 1 presentan una disposición en AO\cong, y que, por lo
tanto, están en condiciones de proporcionar tanto una reacción
radial como una reacción axial. Los anillos internos de los
cojinetes están apretados sobre un espaldón del árbol (3) mediante
una tuerca de anillo enroscada sobre el mismo árbol, también a
través de un espaciador, mientras que los anillos externos están
apretados sobre un espaldón de la carcasa mediante el cabezal
anterior, también a través de un espaciador.
La geometría del conjunto anterior de cojinetes
(V), por tanto la breve distancia axial de los dos cojinetes de
bolas presentes en su interior, es tal que substancialmente es
equivalente, en términos de esquema de vinculación, a una bisagra
fija ubicada en el área A1.
En dicho espacio radial posterior está ubicado un
cojinete (5) de lubricación gaseosa, del tipo substancialmente
conocido, que presenta una parte fija que configura un ahuecamiento
cilíndrico (dicho segmento de soporte posterior (C2), perteneciente
a la carcasa o siendo solidario con la misma) y una parte giratoria
que configura una espiga cilíndrica (dicho segmento de soporte
posterior A2, perteneciente al árbol o siendo solidario con el
mismo). Entre dicha espiga y dicho ahuecamiento del cojinete (5) de
lubricación gaseosa está identificado radialmente un meato (5m),
donde el gas presurizado proporciona el soporte al árbol. La
operación del cojinete (5) es del tipo fluidoestático, con el gas
mantenido bajo presión por un sistema externo al electromandril,
típicamente una línea de aire comprimido, y donde, de todos modos,
durante la rotación a alta velocidad podrían tener lugar
contribuciones fluidodinámicas para soportar la carga.
Tal cojinete (5) substancialmente es equivalente,
en términos de esquema de vinculación, a una bisagra con patín
ubicada en el área A2.
El árbol (3) obviamente está soportado de manera
tal de asumir el eje (Z) de la carcasa como su eje de rotación.
El meato (5m), con forma de anillo cilíndrico,
tiene uno de sus extremos (5me) orientado hacia la parte externa, y
el otro extremo (5mi) orientado hacia la cavidad interna del
electromandril.
El lubricante gaseoso (en el caso específico aire
depurado y acondicionado) llega desde la línea que alimenta al meato
(5m) de soporte de la carga a través de un orificio principal (12)
perforado en la carcasa, para luego ser distribuido en una cámara
circunferencial (13), circundando al meato (5m), donde hay orificios
radiales (14) para la inyección del gas a dicho meato (5m).
Dicho motor eléctrico (4) comprende un paquete
eléctrico de rotor (4r), ubicado en la periferia del árbol (3),
entre dichas áreas de soporte (A1 y A2) del mismo, y un respectivo
paquete eléctrico de estator (4s), ubicado en la cavidad de la
carcasa y solidario con la misma, entre dichas áreas de soporte (C1
y C2) de la misma.
En el área de soporte frontal obtenida en la
carcasa, indicada previamente como C1, en su espesor radial se han
obtenido conductos (6) con dirección axial. Dichos conductos (6)
tienen su primer orificio (6i) orientado internamente hacia la
cavidad del electromandril, y su segundo orificio (6e) orientado
hacia fuera, es decir hacia la parte frontal, donde el orificio (6e)
enfrenta exactamente la cámara anular (8) ubicada axialmente entre
la parte frontal de dicho conjunto de cojinetes (V) y la junta de
laberinto (7). Los conductos (6) tienen la función específica de
constituir una derivación con respecto al atravesamiento axial del
conjunto anterior de cojinetes (V) por parte del flujo del
lubricante gaseoso que sale, proveniente del interior del
electromandril e introducido allí por el flujo saliente que tiene
lugar en el extremo (5mi) del meato (5m) del cojinete posterior (5)
de lubricación gaseosa, donde la cavidad interna del electromandril
en condiciones operativas es tal que puede ser atravesada desde el
extremo (5mi) del meato (5m) hasta dicho orificio (6i) del conducto
(6). Si tal gas, para salir de la parte anterior a través del
laberinto (7), tuviera que atravesar el conjunto de cojinetes (V) en
lugar de dichos conductos (6), podría causar lentamente que la grasa
lubricante presente permanentemente en los cuerpos de rodamiento sea
lavada, conduciendo rápidamente a la avería del cojinete, lo cual en
cambio no tiene lugar porque el recorrido representado por los
conductos (6) es un recorrido de menor resistencia para el gas
proveniente de la parte posterior, con respecto al atravesamiento
del conjunto anterior de cojinetes (V).
Funcionalmente, el lubricante gaseoso entra del
orificio (12), llena la cámara anular (13) y, a través de los
orificios radiales (14), invade el meato (5m) del cojinete posterior
(5), luego sale respectivamente de los extremos (5me) (en dirección
hacia fuera, en la parte posterior) y (5mi) (hacia la parte interna
del electromandril), de manera que la acción de soporte de la carga
sobre la espiga (A2) tenga inicio, posiblemente mejorada por los
efectos fluidodinámicos consiguientes a la rotación. El lubricante
gaseoso que sale del extremo (5mi) puede atravesar toda la cavidad
interior del electromandril, a través del entrehierro del motor
eléctrico, hasta la entrada (6i) de los conductos (6),
proporcionando secundariamente también una contribución de
enfriamiento y presurizando apenas la cavidad interna hasta el
laberinto (7), donde el gas está destinado a salir de la parte
anterior.
Durante el funcionamiento, tal como se ha
mencionado con anterioridad y gracias a la presencia en la parte
anterior de los cojinetes de bolas (V), el electromandril está
perfectamente en condiciones de soportar las altas solicitaciones de
corte durante los procesos de elaboración, y los posibles impactos
que de ello se derivan, sin sufrir ningún daño, mientras que en la
parte posterior puede tener lugar cualquier tipo de dilatación
diferente entre la carcasa y el rotor sin que ello induzca a alguna
condición de coacción entre las partes, que axialmente siguen siendo
libres entre sí.
El electromandril estructurado de esta manera,
por consiguiente, logra los objetivos establecidos gracias a las
soluciones introducidas y a las disposiciones recíprocas ilustradas
para los diferentes elementos, sin por ello tener que modificar
exageradamente su substancial y acostumbrada geometría,
convirtiéndolo así en perfectamente adecuado para aplicaciones sobre
máquinas donde ya están funcionando unidades previas a la invención,
pero externamente similares a la misma.
La invención concebida de esta manera, según está
definida en las reivindicaciones que están más adelante, puede ser
sometida a numerosas variantes y modificaciones sin por ello
apartarse del cometido del concepto inventivo.
Claims (4)
1. Electromandril (1) para poner en rotación
herramientas de fresado de alta velocidad sobre centros de trabajo
con control numérico para elaborar madera y similares, que comprende
al menos:
- una carcasa (2) también compuesta por partes
múltiples recíprocamente solidarias, internamente hueca y con una
geometría interna que substancialmente tiene segmentos cilíndricos y
substancialmente siendo simétrica alrededor de un eje longitudinal
(Z), dicha carcasa siendo destinada a ser fijada externamente sobre
dicho centro de trabajo, e internamente al soporte de un árbol (3)
giratorio con relación a la misma; dicho árbol (3) teniendo una
simetría axial, estando también compuesto por partes múltiples
recíprocamente solidarias y destinadas a retener una herramienta en
su porción anterior, y siendo soportado en dos de sus propios
segmentos axiales anterior (A1) y posterior (A2) que corresponden a
respectivos segmentos axiales (C1 y C2) de la carcasa, de manera que
su eje de rotación coincida con dicho eje (Z) de la carcasa;
- un motor eléctrico rotativo (4) con su árbol
coincidente con dicho árbol (3) cuyo paquete eléctrico de rotor (4r)
es una parte de la periferia de dicho árbol (3) y está ubicado entre
dicha parte anterior (A1) y posterior (A2), y cuyo paquete eléctrico
de estator (4s) es solidario a dicha carcasa (2);
- uno o varios cojinetes (V) con elementos de
rodamiento intercalados en el espacio radial entre dicho segmento
anterior (A1) del árbol y el correspondiente dicho segmento (C1) de
la carcasa;
caracterizado por el hecho que el soporte
de dicho árbol (3) en correspondencia de su propio y dicho segmento
posterior (A2) tiene lugar por medio de un cojinete (5) con
lubricación gaseosa que tiene capacidad de soporte de carga radial,
del tipo con gas bajo presión en un meato (5m) existente entre
superficies cilíndricas circulares, donde la parte giratoria de
dicho cojinete (5) está representada por el mismo segmento posterior
(A2) del árbol configurado como una espiga cilíndrica y la parte
fija está representada por el mismo mencionado segmento (C2) de la
carcasa configurada como un ahuecamiento cilíndrico con orificios
para la inyección del lubricante gaseoso, dicho meato (5m) siendo
definido por el juego radial entre dicho segmento de árbol (A2)
configurado como una espiga cilíndrica y el correspondiente y dicho
segmento de carcasa (C2) configurado como un ahuecamiento
cilíndrico.
2. Electromandril según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho que al menos un cojinete de bolas
(V) constituye una vinculación radial y axial para dicho árbol (3)
en correspondencia de su propio y mencionado segmento (A1),
mientras que dicho cojinete (5) con lubricación gaseosa constituye
una vinculación exclusivamente radial para dicho árbol (3) en
correspondencia de su propio y dicho segmento (A2).
3. Electromandril según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho que para dicho árbol (3) dicho al
menos un cojinete de bolas (V) constituye una vinculación radial y
axial substancialmente equivalente a una bisagra esférica fija
ubicada en correspondencia de dicho segmento (A1), mientras que
dicho cojinete (5) de lubricación gaseosa constituye una vinculación
exclusivamente radial substancialmente equivalente a una bisagra
esférica con patín ubicada en correspondencia de dicho segmento
(A2), de manera que dicho árbol (3) esté vinculado de manera
isoestática con respecto a dicha carcasa (2).
4. Electromandril según una de las precedentes
reivindicaciones, caracterizado por el hecho que en el
espesor radial de dicha carcasa (2) y en correspondencia de dicho
segmento anterior (C1) de la misma se han obtenido conductos
pasantes (6) provistos para el flujo de salida del lubricante
gaseoso proveniente posteriormente del extremo (5mi) de dicho meato
(5m) orientado hacia la cavidad interna de dicho electromandril (1),
dichos conductos (6) presentando un primer orificio (6i) orientado
hacia dicha cavidad interna del electromandril, dicha cavidad
interna pudiendo ser atravesada por el lubricante gaseoso al menos
desde dicho extremo (5mi) hasta dicho orificio de entrada (6i),
dichos conductos (6) además presentando un segundo orificio (6e)
orientado hacia fuera y enfrentando el espacio (8) identificado
axialmente entre el al menos un cojinete de bolas (V) y un sello
dinámico circular (7) ubicado anteriormente con respecto a dicho al
menos un cojinete de bolas (V), de manera que dicho espacio (8) esté
presurizado contra la entrada de polvos dentro de dicha cavidad del
electromandril, siendo producido también un efecto de enfriamiento
por medio del caudal de fluido que pasa desde dicho extremo (5mi) de
dicho meato (5m) hasta dicho orificio de salida (6e), y de manera
que además el lubricante gaseoso sea impedido de pasar a través de
dicho al menos un cojinete de bolas (V) y se produzca el
consiguiente lavado del correspondiente lubricante aceitoso.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITRN990031U | 1999-09-30 | ||
| IT1999RN000031U IT248731Y1 (it) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Elettromandrino ad alta velocita' con sostentamento rotorico ibrido in macchine per la lavorazione del legno |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2216792T3 true ES2216792T3 (es) | 2004-11-01 |
Family
ID=11407277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00121090T Expired - Lifetime ES2216792T3 (es) | 1999-09-30 | 2000-09-28 | Electromandril de alta velocidad con soporte de rotor hibrido en maquinas para trabajar madera. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1088618B1 (es) |
| AT (1) | ATE261793T1 (es) |
| DE (1) | DE60008990T2 (es) |
| ES (1) | ES2216792T3 (es) |
| IT (1) | IT248731Y1 (es) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101524855B (zh) * | 2009-01-24 | 2011-01-05 | 国家林业局北京林业机械研究所 | 一种高速自动换刀电主轴冷却结构 |
| CN102114613B (zh) * | 2010-11-11 | 2012-08-22 | 东南大学 | 一种高效内冷却的电主轴 |
| ITTV20120063A1 (it) | 2012-04-17 | 2013-10-18 | Fcs System S R L | Elettromandrino per macchine a controllo numerico |
| CN104772696A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-07-15 | 吴江市宏宇机械有限公司 | 一种圆磨机的动力主轴组件 |
| CH711186A1 (de) * | 2015-06-15 | 2016-12-15 | Reishauer Ag | Spindeleinheit für eine Werkzeugmaschine zur Feinbearbeitung von Werkstücken mit nutförmigen Profilen. |
| JP6725594B2 (ja) * | 2018-06-28 | 2020-07-22 | ファナック株式会社 | 主軸装置 |
| JP7067423B2 (ja) * | 2018-10-31 | 2022-05-16 | 日本精工株式会社 | モータビルトイン方式のスピンドル装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4316411C1 (de) * | 1993-05-17 | 1994-05-26 | Precise Praezisionsspindeln Gm | Schnellfrequenzspindel mit elektromotorischem Direktantrieb |
| IT1278153B1 (it) | 1995-01-04 | 1997-11-17 | Cristian Pattarozzi | Distributore di spezzoni di carta |
| JP4360659B2 (ja) * | 1999-05-28 | 2009-11-11 | 株式会社ディスコ | エアースピンドルユニット |
-
1999
- 1999-09-30 IT IT1999RN000031U patent/IT248731Y1/it active
-
2000
- 2000-09-28 ES ES00121090T patent/ES2216792T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-28 EP EP00121090A patent/EP1088618B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-28 AT AT00121090T patent/ATE261793T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-09-28 DE DE60008990T patent/DE60008990T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60008990D1 (de) | 2004-04-22 |
| EP1088618A3 (en) | 2002-05-22 |
| EP1088618B1 (en) | 2004-03-17 |
| EP1088618A2 (en) | 2001-04-04 |
| IT248731Y1 (it) | 2003-02-12 |
| DE60008990T2 (de) | 2005-02-10 |
| ATE261793T1 (de) | 2004-04-15 |
| ITRN990031U1 (it) | 2001-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2216792T3 (es) | Electromandril de alta velocidad con soporte de rotor hibrido en maquinas para trabajar madera. | |
| US10072710B2 (en) | Cooling structure for bearing device | |
| US8956050B2 (en) | Rolling bearing and rolling bearing assembly | |
| US20130202432A1 (en) | Rolling element bearing cartridge with axial thrust damping and anti-rotation assemblies | |
| JP6013112B2 (ja) | 軸受装置の冷却構造 | |
| ES2539183T3 (es) | Conjunto de husillo para aumentar la velocidad de giro para proceso de mecanizado | |
| US10001170B2 (en) | Rolling bearing | |
| JP2014532832A (ja) | ガスタービンエンジンのための直列の軸受支持装置 | |
| JP6378285B2 (ja) | エアパージの機能を有する電動機 | |
| KR102380143B1 (ko) | 고정밀 가공을 위한 초정밀 고강성 에어 스핀들 | |
| JP2015117820A (ja) | 軸受装置の冷却構造 | |
| JP3931285B2 (ja) | 排気ガス過給機のロータ軸受 | |
| WO2020090278A1 (ja) | モータビルトイン方式のスピンドル装置 | |
| JP2009068649A (ja) | スピンドル装置 | |
| KR20230066570A (ko) | 베어링 장치 | |
| KR20210057733A (ko) | 베어링 장치의 냉각 구조 및 공작 기계의 주축 장치 | |
| KR20150050259A (ko) | 공작 기계의 주축 구조 | |
| US3730054A (en) | Air motor | |
| JP2001113402A (ja) | スピンドルユニット | |
| WO2020090277A1 (ja) | モータビルトイン方式のスピンドル装置 | |
| JP2020069604A (ja) | モータビルトイン方式のスピンドル装置 | |
| WO2020090276A1 (ja) | モータビルトイン方式のスピンドル装置 | |
| CN117006045A (zh) | 用于涡旋压缩机的防自转机构及涡旋压缩机 | |
| KR102515080B1 (ko) | 공랭식 스핀들 구조체 | |
| KR20150050260A (ko) | 공작 기계의 주축 구조 |