ES2292928T3 - Maquina taladradora y soldadora portatil con ruedas dentadas. - Google Patents

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Abstract

Máquina taladradora y soldadora portátil, que comprende: - una estructura de montaje principal (3); - un árbol portaherramientas (4) con un primer y un segundo extremo situado dentro de dicha estructura de montaje principal (3) y que sostiene en su primer extremo, al menos alternativamente, medios para taladrar y medios para soldar piezas de trabajo (2), el árbol (4) extendiéndose a lo largo de un eje (A) definido; - medios de impulsión (33) que hacen girar el árbol (4) alrededor del eje (A), los medios de impulsión (33) comprendiendo un motor (8) que gira alrededor de un eje (B) diferente, dichos medios de impulsión (33) comprendiendo además medios rígidos (41) para transmitir el movimiento rotacional desde el motor (8) hasta el árbol (4); - una carcasa (7) en cuyo interior se alojan los medios rígidos de transmisión (41), la carcasa (7) estando conectada a la estructura de montaje principal (3); caracterizada por el hecho que el eje de rotación (B) del motor (8) y el eje (A) por el cual se extiende el árbol portaherramientas (4) están inclinados entre sí; y por el hecho que los medios rígidos de transmisión (41) comprenden un par (30) compuesto por una rueda dentada helicoidal y un tornillo sin fin, la rueda dentada helicoidal (19) pudiéndose conectar al árbol (4) en correspondencia del segundo extremo al menos durante la rotación del mismo árbol (4), y el tornillo sin fin (29) estando conectado a un árbol de impulsión (9) del motor (8).

Description

Máquina taladradora y soldadora portátil con ruedas dentadas.
La presente invención se refiere a una máquina taladradora-soldadora portátil en conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1 (ver, por ejemplo, el documento US-A-6.073.322).
En particular, la presente invención se refiere a una máquina taladradora-soldadora portátil del tipo normalmente usado para reacondicionar orificios o asientos para muñones, camisas de cilindros, etc., directamente sobre una máquina o parte de una máquina sin tener que transportar la parte a reparar a un taller y sin tener que colocar la parte sobre una máquina herramienta fija.
Esta es una necesidad de suma importancia especialmente cuando se reparan partes rotativas de grandes máquinas para obrador tales como excavadoras y grúas o partes de instalaciones fijas difíciles de desmontar y transportar.
Un típico ejemplo de uso de una máquina taladradora y soldadora portátil es el taladrado (o barrenado) de un orificio a reacondicionar, el posterior agregado de material mediante soldadura y finalmente el acabado del orificio mediante taladrado (o barrenado) para restablecer las dimensiones originales y las tolerancias.
A tal efecto, se conocen máquinas con tres motores de accionamiento. Los tres motores de accionamiento son adecuados para hacer girar la herramienta para soldar que se usa para agregar material en la parte interna del orificio, para hacer girar la herramienta de taladrado y para mover la herramienta hacia atrás y hacia delante a lo largo del eje del orificio que se está maquinando.
Debido a que esas máquinas de tres motores son extremadamente complejas por la gran cantidad de componentes que poseen, con la intención de brindar una solución simplificada se han fabricado máquinas con dos motores solamente.
Las máquinas de motores gemelos, si bien son mucho más simples, no son totalmente satisfactorias: la transmisión del movimiento giratorio se realiza a través de medios de transmisión flexibles, tales como correas elásticas, cuya tensión debe ser mantenida a un determinado nivel ideal usando dispositivos de tensado especiales.
La correa de transmisión debe transmitir el movimiento giratorio al árbol portaherramientas no sólo durante las operaciones de taladrado/barrenado sino también durante la etapa de agregar material mediante soldadura. Obviamente, la potencia necesaria para esas operaciones difiere mucho e incluso puede variar significativamente debido a las diferencias de diámetro de los orificios a maquinar, lo cual puede conducir a elevados momentos torsores de resistencia y a la necesidad de que la correa de transmisión trabaje dentro de un intervalo de tensión muy amplio.
Dichos dispositivos de tensado, por lo tanto, no están en condiciones de garantizar la correcta tensión de la correa para todas las condiciones operativas, lo cual lleva aparejado bajas prestaciones de la máquina.
Otra desventaja estrictamente relacionada con el uso de medios flexibles para la transmisión del movimiento giratorio es debida a las vibraciones creadas durante el maquinado que se propagan entre las distintas partes de la máquina y que tienen un efecto perjudicial sobre los medios flexibles de transmisión.
También se conoce, a partir del documento US 6.073.322 una máquina taladradora que puede ser aplicada sobre la pieza a taladrar y adecuada para realizar un revestimiento superficial por soldadura en el mismo punto a taladrar.
Esta máquina incluye un cuerpo tubular en cuyo interior se puede introducir un árbol guiado por un casquillo del motor que permite la rotación y el movimiento longitudinal de un árbol donde se sostiene el cabezal portaherramientas. La máquina posee tres motorreductores, alimentados con corriente continua.
Además, a partir del documento EP 979.702 se conoce una máquina taladradora-soldadora portátil en la cual la rotación del árbol portaherramientas y el movimiento axial del árbol portaherramientas en ambas direcciones se logran combinando únicamente dos motores independientes. Los motores presentan poleas intercambiables y correas de transmisión operativas para obtener la velocidad rotacional del husillo.
Asimismo, a partir del documento US 4.115.025 también se conoce una unidad de aterrajado de tornillo patrón donde en el husillo portaherramientas puede ser instalada una terraja o un molde para formar roscas, el cual se puede mover longitudinalmente con una púa. La unidad presenta un motor conectado al husillo por medio de una reducción de engranajes que posee poleas y correas de transmisión intercambiables.
El objetivo de la presente invención, por lo tanto, es el de superar dichas desventajas proporcionando una máquina taladradora y soldadora portátil que sea funcional, práctica y fácil de fabricar.
En conformidad con lo anterior, la presente invención proporciona una máquina taladradora y soldadora portátil según lo descrito en la reivindicación 1.
Las características técnicas de la presente invención, con respecto a dichos objetivos, están descritas claramente en las reivindicaciones anexas y sus ventajas se ponen de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue, con referencia a los dibujos anexos, que exhiben una realización preferida de la invención, a título puramente ejemplificador y sin restringir el alcance del concepto inventivo, y en los cuales:
- la figura 1 es un despiece en perspectiva, con algunas partes omitidas, de una realización de la máquina taladradora y soldadora portátil según la presente invención;
- la figura 2 es una vista esquemática en elevación lateral, con algunas partes omitidas y otras en corte transversal por motivos de claridad, de la máquina exhibida en la figura 1;
- las figuras 3 y 4 son vistas esquemáticas en elevación lateral, con algunas partes omitidas y otras en corte transversal, de dos ejemplos diferentes de máquina taladradora y soldadora portátil no cubiertos por el alcance de las reivindicaciones que están más adelante;
- la figura 5 es una vista en perspectiva desde arriba, con algunas partes omitidas por motivos de claridad, de la máquina de la presente invención tal como se exhibe en las figuras 1 y 2 en una configuración operativa.
Con referencia a los dibujos anexos, el número 1 denota una máquina taladradora y soldadora portátil en su totalidad que se utiliza para reacondicionar orificios o asientos de muñones, camisas de cilindros o, en general, asientos de cojinetes para partes rotativas de máquinas, de aquí en adelante referidas como piezas de trabajo y denotadas, en su totalidad, con el número 2.
Tal como se puede ver en la figura 1, que muestra un despiece en perspectiva sin cárteres, elementos de cobertura y tampoco manijas para su transporte, la máquina (1) comprende una estructura de montaje tubular (3), un árbol portaherramientas (4), una unidad de avance (5) del árbol portaherramientas alojada dentro de la estructura de montaje tubular (3) y una unidad impulsora (6) para la rotación del árbol portaherramientas (4).
El árbol (4) se extiende a lo largo de un eje longitudinal (A) que también constituye el eje de rotación del mismo árbol (4).
La unidad de impulsión rotacional (6) del árbol portaherramientas (4) está alojada dentro de una carcasa (7) conectada a un primer extremo frontal (3a) de la estructura de montaje (3).
En esta descripción, el término árbol portaherramientas se utiliza tanto para significar el árbol donde se coloca una herramienta de taladrado y/o de barrenado para realizar operaciones de acabado superficial y remoción de material como el árbol donde se coloca el soplete de soldar que se utiliza para agregar material a la pieza de trabajo. En otros términos, la máquina (1) puede tener dos árboles diferentes, uno para taladrar y el otro para soldar, o un único árbol sobre el cual se usan distintas herramientas, que se colocan en el momento de necesidad, para realizar tales operaciones.
Esas herramientas y dispositivos, que no se exhiben, constituyen, para la máquina (1), medios para taladrar y medios para soldar la pieza de trabajo (2).
Como se puede ver en la figura 1, la unidad de impulsión rotacional (6) comprende un primer motor eléctrico (8) que posee su propio árbol de transmisión del movimiento (9) que gira alrededor de un eje de rotación (B). El árbol de transmisión del movimiento (9) se extiende desde el fondo del motor (8). El eje (A) del árbol portaherramientas (4) y el eje de rotación (B) del motor (8) están inclinados entre sí.
La unidad de avance (5) comprende un segundo motor (10), también eléctrico, conectado a un reductor de velocidad (11) que es de tipo tradicional y, por ende, no está descrito con mayor nivel de detalles. El reductor de velocidad (11) tiene un piñón de salida (12) que está conectado dinámicamente, a través de una correa elástica (13), a una polea (14) que está engargolada en un casquillo (14a) que está enroscado a un órgano tubular externamente roscado (15).
Con referencia a la figura 2, el órgano tubular roscado (15) está alojado al menos parcialmente dentro de la estructura de montaje (3) y, en correspondencia de uno de sus extremos (15a) fuera de la estructura de montaje (3), comprende un dispositivo (16) de sujeción del árbol portaherramientas (4). El dispositivo de sujeción (16) es de tipo muy conocido y, por ende, no está descrito en detalles.
El árbol portaherramientas (4) es adecuado para que allí se coloquen medios de taladrado y medios de soldadura que se usan alternativamente para maquinar las piezas de trabajo (2). Los medios de taladrado y de soldadura son de tipo tradicional y, por ende, no se describen detalladamente en términos de su estructura sino simplemente en términos de las funciones que realizan.
Con referencia a la figura 2, que exhibe la máquina taladradora y soldadora (1) con algunas de sus partes omitidas y con otras partes en corte transversal para exhibir mejor otras, la unidad de impulsión rotacional (6) del árbol portaherramientas (4) está colocada dentro de la carcasa (7).
La unidad de impulsión rotacional (6) además comprende un elemento tubular cilíndrico (17) con una rueda dentada helicoidal globoidal (19) engargolada coaxialmente a una superficie cilíndrica (18) del mismo.
El elemento tubular cilíndrico (17) está soportado con libertad de rotación por la carcasa (7) sobre dos cojinetes de bolas (20) vinculados a dos superficies (21 y 22) que cierran el fondo de la carcasa (7). Los dos cojinetes (20) están colocados de lados opuestos de la rueda dentada helicoidal globoidal (19) con respecto a la cual están separados por dos respectivos anillos separadores (23).
El árbol portaherramientas (4) está colocado dentro del elemento tubular cilíndrico (17). Sobre una cara interna cilíndrica (24) del elemento tubular (17) hay un alojamiento (25) para una chaveta (26). La chaveta (26) es adecuada para vincularse con una ranura de chaveta (27) hecha en el árbol portaherramientas (4) de manera de transmitir sincrónicamente al árbol (4) el movimiento de impulsión rotacional impartido sobre la rueda dentada helicoidal globoidal (19) permitiendo, al mismo tiempo, que el árbol portaherramientas (4) pueda deslizarse con respecto al elemento cilíndrico (17) en una dirección (D) paralela al eje (A) por el cual se extiende el árbol (4).
De manera ventajosa, la chaveta (26) está vinculada al elemento cilíndrico (17) a través de medios de fijación tradicionales, no exhibidos en las figuras.
Como se puede ver en la figura 1, la carcasa (7) tiene una abertura superior (28) dentro de la cual se coloca un tornillo sin fin (29) conectado al árbol impulsor (9) del motor (8).
El tornillo sin fin (29) es adecuado para acoplarse con la rueda dentada helicoidal globoidal (19) para formar un par (30) compuesto por la rueda dentada helicoidal y el tornillo sin fin.
La chaveta (26) constituye un órgano de conexión (31) entre el elemento tubular cilíndrico (17) y el árbol portaherramientas (4). El órgano de conexión (31), el alojamiento (25) y la ranura longitudinal de chaveta (27) en el árbol portaherramientas (4) constituyen, juntos, medios (32) para vincular el elemento tubular cilíndrico (17) al árbol portaherramientas (4).
La unidad rotativa (6) constituye un medio (33) para impulsar de manera giratoria el árbol portaherramientas (4) alrededor de su eje (A).
Como se puede ver en la figura 3, que exhibe esquemáticamente un ejemplo de una unidad de impulsión rotacional (6) que no cae dentro del alcance de las reivindicaciones, el par (30) compuesto por la rueda dentada helicoidal y el tornillo sin fin es reemplazado por un par (34) de ruedas dentadas cónicas. El par de ruedas dentadas (34) incluye una primera rueda dentada cónica (35) conectada al árbol de transmisión (9) del motor (8), y una segunda rueda dentada cónica (36) engargolada en la superficie externa cilíndrica (18) del elemento tubular cilíndrico (17), como se ha descrito arriba con respecto a la rueda dentada helicoidal globoidal (19).
En otro ejemplo de una unidad de impulsión rotacional (6) que no cae dentro del alcance de las reivindicaciones, exhibido en la figura 4, la unidad de impulsión rotacional (6) comprende un par (37) de ruedas dentadas cilíndricas que transmite movimiento giratorio desde el motor (8) al árbol portaherramientas (4). El par de ruedas dentadas (37) incluye una primera rueda dentada cilíndrica (38) conectada al árbol de transmisión (9) del motor (8), y una segunda rueda dentada cilíndrica (39) engargolada en la superficie externa cilíndrica (18) del elemento tubular cilíndrico (17). Las dos ruedas dentadas cilíndricas (38 y 39) giran alrededor de respectivos ejes de rotación paralelos (B y A). En este ejemplo, por lo tanto, el primer motor (8) está instalado con su eje de rotación (B) paralelo al eje (A) del árbol.
De manera ventajosa, el primer y el segundo motor eléctrico (8 y 10) pueden ser reemplazados por motores neumáticos o hidráulicos sin cambiar el funcionamiento básico de la máquina (1).
Como se puede ver en la figura 2, la máquina (1) incluye una unidad central de control, preferentemente electrónica, representada esquemáticamente como un bloque (40), la cual está conectada operativamente a ambos motores (8 y 10).
Dicho par (30) compuesto por la rueda dentada helicoidal y el tornillo sin fin, dicho par (34) de ruedas dentadas cónicas y dicho par (37) de ruedas dentadas cilíndricas constituyen medios rígidos (41) para trasmitir movimiento del motor (8) al árbol (4).
Durante el uso, como se puede ver en la figura 5, la máquina taladradora y soldadora (1) estará colocada en un borde de la pieza de trabajo (2), de manera tradicional, mediante la utilización de elementos de fijación ajustables (42).
Los elementos de fijación (42), aparte de sostener la máquina (1) permiten que el eje (A) del árbol quede exactamente alineado con el eje ideal de la pieza de trabajo (2), garantizando así que las operaciones de maquinado satisfagan incluso los requisitos más rigurosos.
El árbol portaherramientas (4), exhibido en parte en la figura 4, es movido en la dirección (D) por la unidad de avance (5) de manera muy conocida, como está descrito, por ejemplo, en la patente por modelo de utilidad n. 244.773 a nombre de la misma solicitante de la presente invención. Como se ha descrito en la patente de invención n. 244.773, el dispositivo de sujeción (16), que comprende un par de quijadas (43), está soportado por el órgano tubular roscado (15) y es movido por este último en la dirección D como consecuencia de la acción de enroscado/desenroscado del casquillo (14a) sobre su superficie externa roscada. Obviamente, cuando las quijadas (43) están cerradas sobre el árbol (4), un movimiento de translación del órgano tubular (15) en la dirección D provoca un simultáneo movimiento de translación del árbol portaherramientas (4).
Una vez dichas herramientas y dispositivos (no exhibidos en las figuras) adecuados para realizar las requeridas operaciones de reparación de la pieza de trabajo (2) se han ubicado correctamente con respecto a la misma pieza de trabajo (2), en la dirección D, la máquina (1) puede arrancar ni bien se hayan alejado las quijadas (43) para permitir la rotación del árbol portaherramientas (4).
La unidad central de control (40) activa el motor de accionamiento (8) y este último, a través del par (30) compuesto por la rueda dentada helicoidal y el tornillo sin fin, provoca la rotación del árbol portaherramientas (4) alrededor de su eje (A).
Preferentemente, el motor eléctrico (8) es un motor de corriente continua de modo que la velocidad del árbol portaherramientas (4) pueda ser controlada de manera precisa en conformidad con la función a desempeñar, sin tener que recurrir a un motorreductor.
El uso de medios rígidos (41) en conformidad con la presente invención, constituidos por el par (30) de ruedas dentadas, para transmitir el movimiento desde el motor (8) hasta el árbol portaherramientas (4), de manera ventajosa supera las desventajas relacionadas con la transmisión del movimiento usando medios flexibles tales como cadenas o correas elásticas. Durante el funcionamiento de la máquina, los medios flexibles de transmisión provocan vibraciones. Los medios rígidos de transmisión reducen esas vibraciones y esto, aparte de mejorar las prestaciones y eficiencia de la máquina taladradora y soldadora, contribuye de manera significativa a aumentar la vida útil de la máquina y facilita su mantenimiento.
Los medios rígidos de transmisión eliminan la necesidad de reparaciones y ajustes costosos y que demandan tiempo y que son necesarios frecuentemente por los dispositivos de tensado de los medios flexibles de transmisión. Además, los medios rígidos de transmisión están menos sujetos a desgaste que los medios flexibles de transmisión y, por ende, su vida útil es más larga.
En este texto, una rueda dentada descrita como conectable o conectada al árbol de impulsión de un medio motor significa una rueda dentada que recibe el movimiento desde el motor, directamente o a través de una conexión física directa entre las partes, o indirectamente, a través de un acoplamiento intermedio, motorreductor, embrague u otro sistema de transmisión de cualquier tipo.
Se deberá entender que la presente invención puede ser sometida a variantes y modificaciones sin por ello apartarse del alcance de las reivindicaciones que están más adelante. Asimismo, todos los detalles de la presente invención pueden ser reemplazados por elementos técnicamente equivalentes.

Claims (9)

1. Máquina taladradora y soldadora portátil, que comprende:
- una estructura de montaje principal (3);
- un árbol portaherramientas (4) con un primer y un segundo extremo situado dentro de dicha estructura de montaje principal (3) y que sostiene en su primer extremo, al menos alternativamente, medios para taladrar y medios para soldar piezas de trabajo (2), el árbol (4) extendiéndose a lo largo de un eje (A) definido;
- medios de impulsión (33) que hacen girar el árbol (4) alrededor del eje (A), los medios de impulsión (33) comprendiendo un motor (8) que gira alrededor de un eje (B) diferente, dichos medios de impulsión (33) comprendiendo además medios rígidos (41) para transmitir el movimiento rotacional desde el motor (8) hasta el árbol (4);
- una carcasa (7) en cuyo interior se alojan los medios rígidos de transmisión (41), la carcasa (7) estando conectada a la estructura de montaje principal (3);
caracterizada por el hecho que el eje de rotación (B) del motor (8) y el eje (A) por el cual se extiende el árbol portaherramientas (4) están inclinados entre sí; y por el hecho que los medios rígidos de transmisión (41) comprenden un par (30) compuesto por una rueda dentada helicoidal y un tornillo sin fin, la rueda dentada helicoidal (19) pudiéndose conectar al árbol (4) en correspondencia del segundo extremo al menos durante la rotación del mismo árbol (4), y el tornillo sin fin (29) estando conectado a un árbol de impulsión (9) del motor (8).
2. Máquina taladradora y soldadora portátil según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho que el motor (8) es un motor eléctrico.
3. Máquina taladradora y soldadora portátil según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho que el motor (8) es un motor neumático.
4. Máquina taladradora y soldadora portátil según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho que el motor (8) es un motor hidráulico.
5. Máquina taladradora y soldadora portátil según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones de 2 a 4, caracterizada por el hecho que la rueda dentada (19; 36; 39) conectable al árbol portaherramientas (4) está engargolada al elemento tubular cilíndrico (17) dentro del cual está instalado coaxialmente el árbol portaherramientas (4), el elemento tubular cilíndrico (17) y el árbol portaherramientas (4) estando conectados de manera que se puedan deslizar en relación recíproca en una dirección (D) paralela al eje (A) por el cual se extiende el mismo árbol (4).
6. Máquina taladradora y soldadora portátil según la reivindicación 5, caracterizada por el hecho que comprende medios (32) para vincular el elemento tubular cilíndrico (17) al árbol portaherramientas (4), los medios de vinculación (32) siendo adecuados para transmitir movimiento rotacional del elemento cilíndrico (17) al árbol portaherramientas (4).
7. Máquina taladradora y soldadora portátil según la reivindicación 6, caracterizada por el hecho que los medios de vinculación (32) comprenden una ranura longitudinal de chaveta (27) que se extiende axialmente a lo largo de al menos un tramo del árbol portaherramientas (4), y al menos un órgano de conexión (31) vinculado con la ranura de chaveta (27) y con el elemento tubular cilíndrico (17).
8. Máquina taladradora y soldadora portátil según la reivindicación 7, caracterizada por el hecho que el órgano de conexión (31) comprende una chaveta (26), la chaveta (26) estando conectada a una cara interna (24) del elemento tubular cilíndrico (17).
9. Máquina taladradora y soldadora portátil según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones de 1 a 8, caracterizada por el hecho que comprende una unidad central de control (40) operativamente conectada por lo menos al motor (8).
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