ES2290232T3 - Mesa indexadora redonda con accionamiento directo y accionamiento directo para ella. - Google Patents
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Abstract
Mesa indexadora redonda con una carcasa estacionaria (2), con un husillo (3) montado de forma giratoria en la carcasa (2) y con un motor de accionamiento (4) dispuesto en la carcasa (2), presentando el motor de accionamiento (4) un rotor con al manos un imán (5) y un estator con al menos un devanado (6), caracterizada porque el imán (5) o los imanes (5) están fijados directamente, sin carcasa de rotor, sobre el husillo (3) y el devanado (6) está integrado, sin carcasa de estator, en la carcasa (2) de la mesa indexadora redonda.
Description
Mesa indexadora redonda con accionamiento
directo y accionamiento directo para ella.
La invención concierne a una mesa indexadora
redonda con una carcasa estacionaria, con un husillo montado de
forma giratoria en la carcasa y con un motor de accionamiento
dispuesto en la carcasa, presentando el motor de accionamiento un
rotor con al menos un imán y un estator con al menos un devanado.
Una mesa indexadora redonda de esta clase es conocida por el
documento DE 198 42 306 A.
Las mesas indexadoras redondas sirven para
posicionar piezas de trabajo inicialmente sujetas en cualquier
posición angular del eje de giro a fin de poder mecanizar entonces
las piezas de trabajo en la posición así ajustada. La mecanización
de las piezas de trabajo se efectúa entonces a mano o por medio de
máquinas de mecanización correspondientes, por ejemplo máquinas
fresadoras, taladradoras o amoladoras. La pieza de trabajo puede
disponerse entonces en posición horizontal o vertical, según la
clase de construcción de la mesa indexadora redonda. Tales mesas
indexadoras redondas se denominan frecuentemente también mesas
divisoras o aparatos divisores.
Las mesas indexadoras redondas con motor
integrado, que se denominan frecuentemente también mesas indexadoras
redondas NC o aparatos divisores NC (NC = numerical controlled =
control numérico), son conocidas en un gran número de formas de
realización. Sin embargo, en principio, las mesas indexadoras
redondas conocidas con motor integrado pueden subdividirse en dos
grupos; por un lado, como mesas indexadoras redondas con un
accionamiento directo y, por otro lado, como mesas indexadoras
redondas con un engranaje.
En una mesa indexadora redonda con accionamiento
directo el husillo o un plato indexador que recibe la pieza de
trabajo es accionado directamente por el motor. Los elementos del
motor, es decir, el rotor y el estator, están dispuestos
coaxialmente alrededor del husillo. La carcasa del rotor portadora
de los imanes se fija entonces, generalmente mediante uniones de
atornillamiento, sobre el husillo y la carcasa del estator que
presenta los devanados se fija también mediante uniones de
atornillamiento en la carcasa estacionaria. Aparte del devanado, en
la carcasa del estator se encuentran frecuentemente también unos
canales para una refrigeración por agua del motor. La disposición
coaxial del motor alrededor del husillo tiene la ventaja de que una
mesa indexadora redonda de esta clase presenta una longitud de
construcción relativamente pequeña y, por tanto, se puede integrar
fácilmente en máquinas herramientas estacionarias.
Otra ventaja de una mesa indexadora redonda con
un motor de accionamiento en calidad de accionamiento directo
consiste en que, debido al pequeño número de componentes necesarios,
es posible un funcionamiento relativamente silencioso y pobre en
mantenimiento de la mesa indexadora redonda. Además, un
accionamiento directo de esta clase presenta una alta exactitud de
posicionamiento, ya que el husillo es accionado directamente y, por
tanto, no se puede presentar ninguna holgura entre piezas movidas
una respecto de otra, tal como ocurre, por ejemplo, en una
transmisión de tornillo sin fin. Asimismo, una mesa indexadora
redonda con accionamiento directo puede hacerse funcionar con un
número máximo de revoluciones del motor, lo que es ventajoso para
algunas aplicaciones, especialmente para el rectificado
cilíndrico.
Sin embargo, en un accionamiento directo de la
máquina indexadora redonda es desventajoso el hecho de que
solamente está disponible un par de giro relativamente pequeño. Se
tiene que tener en cuenta a este respecto que el par de giro
disponible como máximo depende sensiblemente del diámetro del motor
de accionamiento, y el tamaño del motor de accionamiento no puede
incrementarse a voluntad debido al espacio de montaje limitado.
Cuando la mesa indexadora redonda presenta solamente un pequeño par
de giro, son posibles entonces solamente pequeñas aceleraciones de
la pieza de trabajo sujeta, con lo que se necesitan tiempos de
conmutación correspondientemente más largos.
Para aumentar el par de giro y, por tanto, para
aumentar la aceleración es conocido el recurso de intercalar un
engranaje entre el motor de accionamiento y el husillo o entre el
motor de accionamiento y el plato plano o plato indexador. En este
caso, debido a la forma de construcción especial de las mesas
indexadoras redondas, se emplean preferiblemente engranajes
concéntricos, como, por ejemplo, engranajes planetarios o engranajes
cicloidales. Se conoce por el documento DE 198 42 306 A1 una mesa
indexadora redonda en la que está dispuesto un engranaje planetario
entre el rotor del motor centralmente montado y el plato indexador.
La holgura existente debido al empleo del engranaje planetario es
compensada en la mesa indexadora redonda conocida por medio de un
dentado Hirth que puede desplazarse entre dos posiciones por medio
de un dispositivo de bloqueo hidráulicamente accionable. En la
primera posición, en la que se debe mecanizar la pieza de trabajo
fijada sobre el plato indexador, este plato está aprisionado contra
la carcasa con ayuda del dispositivo de bloqueo. En la segunda
posición, en la que debe girarse el plato indexador, se solicitan
con presión los pistones de ajuste del dispositivo de bloqueo, con
lo que el dentado Hirth queda
desengranado.
desengranado.
Sin embargo, la mesa indexadora redonda conocida
por el documento DE 198 42 306 A1, la cual presenta ya un volumen
relativamente pequeño del espacio de montaje en comparación con
otras mesas indexadoras redondas que tienen un engranaje, adolece
del inconveniente de que el empleo del engranaje planetario y del
dispositivo de bloqueo con el dentado Hirth hace que la estructura
de la mesa indexadora redonda sea complicada y, por tanto, cara.
Además, debido al empleo del engranaje planetario se producen ruidos
adicionales durante el funcionamiento de la mesa indexadora redonda
y debido al dentado Hirth son posibles solamente posiciones de
encastre determinadas.
El documento US 5,584,612 A revela una cabeza de
husillo de trabajo sin engranaje para una máquina fresadora, en
donde la cabeza del husillo de trabajo está configurada en forma
giratoria juntamente con la herramienta fresadora a recibir en ella
alrededor de dos ejes perpendiculares uno a otro. A este fin, la
cabeza del husillo de trabajo presenta una estructura cardánica con
una horquilla dispuesta de forma giratoria alrededor de un primer
eje y un husillo dispuesto de forma giratoria alrededor de un
segundo eje entre los brazos de la horquilla, estando asociado un
respectivo motor de accionamiento directo tanto a la horquilla como
al husillo.
Por tanto, la presente invención se basa en el
problema de proporcionar una mesa indexadora redonda anteriormente
descrita que sea de construcción lo más sencilla posible y en la que
se facilite un par de giro mayor junto con un volumen lo más
pequeño posible del espacio de montaje.
El problema se resuelve con una mesa indexadora
redonda según la reivindicación 1.
Debido a la disposición del imán directamente
sobre el husillo y a la integración de los devanados directamente
en la carcasa de la mesa indexadora redonda se ha optimizado el
espacio de montaje del motor de accionamiento en dirección radial
de modo que, para un espacio de montaje idéntico de la mesa
indexadora redonda, se puede emplear un motor de accionamiento con
un diámetro mayor. Dado que el par de giro disponible del motor de
accionamiento crece con el cuadrado del diámetro, se consigue un
par de giro desproporcionadamente más grande mediante el empleo de
un motor de accionamiento con un diámetro mayor. Una fórmula gráfica
para el par de giro dice así:
M(D) =
D^{2} \cdot \frac{\pi}{2} \cdot k \cdot
l
- M(D)
- = par de giro
- D
- = diámetro
- l
- = longitud del imán
- k
- = constante magnética
La fijación de los imanes sobre el husillo o de
los devanados en la carcasa de la mesa indexadora redonda puede
efectuarse de diferentes maneras. Preferiblemente, se zunchan o
pegan los imanes sobre el husillo. Sin embargo, se pueden
atornillar también los imanes con el husillo o bien se puede emplear
una combinación de las posibilidades de fijación antes citadas u
otras. Los devanados se fijan en la carcasa de la mesa indexadora
redonda preferiblemente por medio de una masa de encapsulación, por
ejemplo una resina. A este fin, están previstos unos rebajos
correspondientes en la carcasa. Aparte de utilizarse para fines de
fijación y de posicionamiento, esta masa de encapsulación puede
emplearse también para el aislamiento eléctrico del devanado con
respecto a la carcasa. Sin embargo, es posible también fijar los
devanados en la carcasa de la mesa indexadora redonda por medio de
una unión de adaptación de forma. Los rebajos están adaptados
entonces de conformidad con las dimensiones de los devanados.
En las mesas indexadoras redondas conocidas por
el estado de la técnica, en las que los imanes están dispuestos en
la carcasa del rotor y los devanados están dispuestos en la carcasa
del estator, la refrigeración de los devanados tiene lugar
usualmente a través de la carcasa del estator. En la mesa indexadora
redonda según la invención la refrigeración de los devanados se
efectúa a través de la carcasa de dicha mesa indexadora redonda,
para lo cual la carcasa presenta elementos de refrigeración para la
evacuación del calor, especialmente aletas de refrigeración. En el
caso de un funcionamiento fuertemente intermitente de la mesa
indexadora redonda, el cual se presenta en la práctica con
frecuencia, es suficiente la refrigeración de los devanados por
convección libre o forzada en la carcasa, especialmente cuando se
refuerza la potencia de refrigeración de la carcasa por medio de
los elementos de refrigeración.
En el caso de un funcionamiento casi continuo de
la máquina indexadora redonda, tal como el que se presenta, por
ejemplo, durante el rectificado cilíndrico, no es en general
suficiente la refrigeración de los devanados a través de la
carcasa. La refrigeración se efectúa entonces - tal como es en sí
conocido por el estado de la técnica - con ayuda de un refrigerante
que se alimenta desde fuera a la carcasa de la mesa indexadora
redonda. Ventajosamente, los elementos de refrigeración están
conformados entonces de modo que conduzcan el refrigerante
alimentado alrededor de los devanados del estator y lo aprovechen
para la evacuación del calor del devanado. La refrigeración actúa
entonces de manera semejante al caso de una refrigeración integrada
por agua.
Por último, la evacuación del calor puede
garantizarse también previendo un circuito de refrigeración cerrado
que se alimente externamente con refrigerante. Los elementos de
refrigeración están configurados entonces como canales de
refrigeración y sirven para conducir el refrigerante.
Se ha explicado al principio que la mesa
indexadora redonda según la invención sirve para posicionar una
pieza de trabajo sujeta en cualquier posición angular del eje de
giro y para mecanizarla seguidamente con una máquina herramienta
correspondiente o con una herramienta correspondiente. La pieza de
trabajo puede fijarse entonces directamente sobre el husillo o
sobre un plato plano unido con el husillo o un plato indexador
montado en forma giratoria. Cuando un plato plano está unido con el
husillo, este plato plano se atornilla preferiblemente sobre el
husillo y se apoya de forma giratoria en la carcasa a través de
cojinetes, por ejemplo cojinetes de agujas.
Para determinar la posición exacta del husillo
está dispuesto dentro de la carcasa de la mesa indexadora redonda
un sistema goniométrico que está unido directa o indirectamente con
el husillo. Mediante la disposición del motor de accionamiento
según la invención dentro de la carcasa se puede aprovechar el
espacio de montaje economizado para disponer el sistema
goniométrico dentro del motor de accionamiento, con lo que no se
tiene que agrandar la longitud de construcción axial de la mesa
indexadora redonda como consecuencia de la disposición del sistema
goniométrico.
La exactitud de la mesa indexadora redonda en el
posicionamiento de una pieza de trabajo depende fuertemente de la
exactitud de los cojinetes que guían el husillo en la carcasa. En el
estado de la técnica se emplean para ello cojinetes de agujas
ajustados sin holgura y se montan éstos de modo que puedan absorber
las fuerzas que se presenten tanto en la dirección axial como en la
dirección radial de la mesa indexadora redonda.
Según una última ejecución ventajosa de la mesa
indexadora redonda conforme a la invención que deberá mencionarse
aquí aún brevemente, el montaje del husillo en la carcasa se efectúa
total o parcialmente por medio de cojinetes hidrostáticos o por
medio de cojinetes magnéticos. Por supuesto, el montaje puede
efectuarse también completamente por medio de cojinetes
hidrostáticos y por medio de cojinetes magnéticos. La ventaja de los
cojinetes hidrostáticos o de los cojinetes magnéticos consisten en
que estos cojinetes se pueden centrar por medio de un sistema de
control o de un sistema de regulación, con lo que se pueden producir
alojamientos de cojinetes en la carcasa con una mayor
tolerancia.
En particular, existen ahora un gran número de
posibilidades para configurar y perfeccionar la mesa indexadora
redonda según la invención. Se hace referencia a este respecto, por
un lado, a las reivindicaciones que siguen a la reivindicación 1 y,
por otro lado, a la descripción de dos ejemplos de realización
preferidos en unión del dibujo. Muestran en el dibujo:
La figura 1, una representación esquemática de
un primer ejemplo de realización de una mesa indexadora redonda
según la invención, en sección, y
La figura 2, una representación esquemática de
un segundo ejemplo de realización de una mesa indexadora redonda
según la invención, también en sección.
Las figuras muestran una mesa indexadora redonda
1 con una carcasa cilíndrica 2, con un husillo 3 montado de forma
giratoria en la carcasa 2 y con un motor de accionamiento 4
dispuesto también en la carcasa 2. El motor de accionamiento 4 está
constituido por un rotor que presenta dos imanes 5 y un estator que
rodea concéntricamente al rotor y presenta dos devanados 6. La
carcasa 2 de forma aproximadamente anular está cerrada en su lado
inferior por un fondo 7 de la misma.
Con un tamaño de construcción radial prefijado
de la carcasa 2 se consigue ahora según la invención un tamaño de
construcción radial máximo y, por tanto, un diámetro máximo del
motor de accionamiento 4 debido a que el imán 5, sin carcasa de
rotor, está fijado directamente sobre el husillo 3 y los devanados
6, sin carcasa de estator, están integrados directamente en la
carcasa 2. Los imanes 5 están zunchados o pegados entonces sobre el
husillo, mientras que los devanados 6 están fijados en la carcasa 2
con una masa de encapsulación 8 dispuesta en un rebajo
correspondiente 9.
Para evacuar mejor el calor que se presenta en
los devanados 6 durante el funcionamiento del motor de accionamiento
4, la carcasa 2 presenta varias aletas de refrigeración 10 en su
lado exterior. La evacuación del calor se efectúa aquí de los
devanados 6 a la carcasa 2 a través de la masa de encapsulación 8 y
de la carcasa 2 al medio ambiente a través de las aletas de
refrigeración 10. Como alternativa - si bien no se ha representado
aquí -, las aletas de refrigeración 10 pueden estar configuradas
también de modo que conduzcan alrededor de los devanados 6 un
refrigerante que incide desde fuera sobre la carcasa 2 y aprovechen
así el refrigerante para evacuar el calor de los devanados 6.
A diferencia de la mesa indexadora redonda 1
según la figura 1, la mesa indexadora redonda 1 según la figura 2
presenta en el interior de la carcasa 2 un sistema goniométrico 11
unido directamente con el husillo 3. Debido al modo de construcción
radialmente muy plano del motor de accionamiento 4, con lo que dicho
motor de accionamiento 4 está dispuesto completamente al exterior
con relación al husillo 3, se origina en el interior de la carcasa
2 un espacio libre 12 que se aprovecha para alojar el sistema
goniométrico 11. Por tanto, el sistema goniométrico 11 está
integrado dentro del motor de accionamiento 4, con lo que no tiene
que agrandarse la longitud de construcción axial de la mesa
indexadora redonda 1.
El montaje del husillo 3 en la carcasa 2 se
efectúa preferiblemente por medio de cojinetes 13 que están
configurados como cojinetes hidrostáticos o como cojinetes
magnéticos. Los cojinetes hidrostáticos y los cojinetes magnéticos
tienen la ventaja de que se pueden centrar por medio de un sistema
de regulación. Se obtiene así la ventaja adicional de que los
alojamientos para recibir los cojinetes 13 pueden presentar una
mayor tolerancia que la que existe cuando se emplean cojinetes de
agujas y rodillos. Por último, la carcasa 2 presenta todavía dos
soportes 14, 15 destinados a recibir o a soportar los cojinetes
13.
Claims (9)
1. Mesa indexadora redonda con una carcasa
estacionaria (2), con un husillo (3) montado de forma giratoria en
la carcasa (2) y con un motor de accionamiento (4) dispuesto en la
carcasa (2), presentando el motor de accionamiento (4) un rotor con
al manos un imán (5) y un estator con al menos un devanado (6),
caracterizada porque el imán (5) o los imanes (5) están
fijados directamente, sin carcasa de rotor, sobre el husillo (3) y
el devanado (6) está integrado, sin carcasa de estator, en la
carcasa (2) de la mesa indexadora redonda.
2. Mesa indexadora redonda según la
reivindicación 1, caracterizada porque el imán o los imanes
(5) están zunchados o pegados sobre el husillo (3).
3. Mesa indexadora redonda según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los devanados (6)
están fijados en la carcasa (2) con una masa de encapsulación (8),
por ejemplo una resina, o bien mediante una unión de adaptación de
forma.
4. Mesa indexadora redonda según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la carcasa (2)
presenta elementos de refrigeración, especialmente aletas de
refrigeración (10) para evacuar el calor del estator.
5. Mesa indexadora redonda según la
reivindicación 4, caracterizada porque los elementos de
refrigeración están conformados de modo que conducen un
refrigerante alimentado alrededor de los devanados (6) del estator
y lo aprovechan para evacuar el calor de dichos devanados (6).
6. Mesa indexadora redonda según la
reivindicación 4 ó 5, caracterizada porque está previsto un
sistema de refrigeración cerrado en el que los elementos de
refrigeración están configurados en forma de canales de
refrigeración.
7. Mesa indexadora redonda según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque un plato plano
está unido con el husillo (3).
8. Mesa indexadora redonda según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque dentro de la
carcasa (2), preferiblemente dentro del motor de accionamiento (4),
está dispuesto un sistema goniométrico (11).
9. Mesa indexadora redonda según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el husillo (3)
está montado en la carcasa (2) total o parcialmente por medio de
cojinetes hidrostáticos (13) y/o por medio de cojinetes magnéticos
(13).
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