ES2461142T3

ES2461142T3 - Cambiador de herramientas para máquinas herramientas

Info

Publication number: ES2461142T3
Application number: ES09777013.5T
Authority: ES
Inventors: Matthias Mayr; Oliver Kraft
Original assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Current assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2014-05-16
Anticipated expiration: 2029-07-07
Also published as: EP2318178B1; WO2010003642A3; US20110177925A1; CN102123822A; WO2010003642A2; WO2010003642A4; EP2318178A2; JP2011526846A; JP5529125B2; DE202008009035U1; CN102123822B

Abstract

Cambiador de herramientas para máquinas herramientas, en particular para máquinas fresadoras, con - unas tenazas dobles de herramienta (50, 50') montadas en el extremo libre de un árbol (42, 42') alojado desplazable axialmente y giratorio, que presentan dos porta-herramientas (51, 52) en forma de pinzas, - un motor de accionamiento (31, 31') acoplado cinemáticamente con el árbol (42, 42') para los movimientos lineales y los movimientos giratorios de las tenazas dobles de herramienta (50, 50') y - unos medios de engranaje para la conversión de la rotación del árbol del motor de accionamiento (31, 31') en el movimiento lineal y el movimiento giratorio de las tenazas dobles de herramienta (50, 50'), en el que - los medios de engranaje contienen un engranaje (32, 33; 32', 33') accionado por el motor de accionamiento (31, 31'), - el engranaje acciona un disco de levas (33', 34), en el que están configuradas en el lado frontal una leva de carrera (55, 55') para el movimiento lineal y una leva de rotación (35, 35') para el movimiento giratorio, - en la leva de rotación (35, 35') engrana un elemento de arrastre (36, 36') de un accionamiento de cremallera (37, 38; 37', 38') acoplado de forma rotatoria con el árbol (41, 42'), cuya cremallera (37, 37') colabora con una sección (44, 44') dentada longitudinal del árbol (42, 42'), y - en la leva de carrera (55, 55') engrana y está guiado un elemento de arrastre (56, 56') de un varillaje de articulación (57, 57') acoplada en traslación con el árbol (42), caracterizado porque - el engranaje es un engranaje helicoidal (32, 33; 32', 33'), cuya rueda helicoidal (33, 33') acciona el disco de levas (33', 34), y - un tubo de soporte (40, 40'), que rodea al menos parcialmente el árbol (42, 42'), está alojado en el extremo en la carcasa (30, 30').

Description

Cambiador de herramientas para máquinas herramientas

La invención se refiere a un cambiador de herramientas para máquinas herramientas, en particular para máquinas fresadoras, con unas tenazas dobles de herramienta montadas en el extremo libre de un árbol alojado desplazable axialmente y giratorio, que presentan dos porta-herramientas en forma de pinzas diametralmente opuestas entre sí, con un motor de accionamiento acoplado cinemáticamente con el árbol para los movimientos lineales y los movimientos giratorios de las tenazas dobles de herramienta y con medios de engranaje para la conversión de la rotación del árbol del motor de accionamiento en el movimiento lineal y el movimiento giratorio de las tenazas dobles de herramienta.

Ya se conocen dispositivos de cambio de herramientas para máquinas herramientas, que presentan un disco de levas o también un tambor de levas. En el disco de levas se encuentra una leva de pista lateral, con la que se realiza la carrera del dispositivo de cambio de herramientas, es decir, el movimiento de avance de sus tenazas dobles de herramienta. Además, el disco de levas o bien el tambor de levas contiene en su superficie envolvente una leva globoide, en la que engrana una estrecha esférica o estrella de rodillos, que está alojada de forma desplazable sobre un árbol de cuña en su dirección axial y provoca el movimiento giratorio de las tenazas dobles de herramienta. Entre el motor de accionamiento y el disco de levas o bien el tambor de levas está intercalado con frecuencia un engranaje planetario. A través de una disposición adecuada de los componentes mencionados anteriormente y de las levas de pistas entre sí se genera un movimiento de carrera-articulación-carrera deseado de las tenazas dobles de herramienta. Tales dispositivos de cambio de herramienta son, sin embargo, costosos y caros en la fabricación, condicionado por el servo accionamiento con soporte de engranaje planetario, la leva globoide con la estrella de rodillos y finalmente a través del perfil de árbol de cuña para la superposición de movimientos de carrera y de articulación.

El documento US 6.422.099 publica un cambiador de herramientas de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación

1.

El cometido de la invención es crear un cambiador de herramientas para máquinas herramientas, en particular para máquinas fresadoras, centros de mecanización o similares, que supera los inconvenientes del estado de la técnica mencionado anteriormente, que está constituido por piezas individuales sencillas en la construcción y que se puede fabricar económicamente con alta fiabilidad de funcionamiento.

Este cometido se soluciona de acuerdo con la invención por medio del cambiador de herramientas de acuerdo con la reivindicación 1.

De acuerdo con una configuración ventajosa de la invención, el disco de levas presenta sobre uno de sus lados frontales la leva de carrera y en su otro lado frontal la leva de rotación, De esta manera se crea una construcción economizadora despacio, puesto que el mecanismo de cremallera se puede disponer en uno de los lados exteriores del disco de levas y el varillaje de articulación se puede disponer en el otro lado exterior del disco de levas. En general, resulta de esta manera un cambiador de herramientas compacto, que solamente requiere un espacio reducido lateralmente entre la máquina herramienta y el almacén de herramientas correspondiente.

De acuerdo con otra configuración ventajosa de la invención, la rueda helicoidal del engranaje helicoidal forma el disco giratorio y presenta con esta finalidad sobre su periferia exterior el dentado correspondiente. Desde puntos de vista de costes, de acuerdo con otra configuración conveniente de la invención, como motor de accionamiento se emplea un servo accionamiento directo o un motor de corriente trifásica de polos conmutables.

En el cambiador de herramientas configurado de acuerdo con la invención resultan las ventajas de dimensiones exteriores reducidas y costos de fabricación más bajos a través de grupos de construcción constructivamente sencillos, de manera que, por ejemplo, el árbol presenta una sección dentada que se extiende en su dirección longitudinal, en la que engrana la parte dentada de la cremallera. De esta manera, se realiza una transmisión directa del movimiento longitudinal de la cremallera en un movimiento giratorio del árbol alojado dos veces en una carcasa del tipo de tubo extendida alargada.

Para la consecución del movimiento de avance axial del árbol o bien del movimiento de carrera de las tenazas dobles de herramienta con medios técnicamente sencillos, el varillaje de articulación presenta de manera conveniente una palanca oscilante, en la que está dispuesto un controlador acoplado con el árbol así como a distancia de éste está dispuesto el elemento de arrastre que engrana en la leva de carrera del disco giratorio. De acuerdo con el desarrollo de la leva de carrera, la palanca oscilante realiza movimientos de articulación alrededor de su cojinete, que con convertidos en movimientos de avance de traslación del árbol. De manera conveniente, en un extremo de la palanca oscilante está fijado el controlador y en su otro extremo está fijado el elemento de arrastre.

A continuación se describen en detalle ejemplos de realización del cambiador de herramientas de acuerdo con la

invención para una máquina fresadora con la ayuda del dibujo. En este caso:

La figura 1 muestra una máquina fresadora con almacén de cadenas y cambiador de herramientas de acuerdo con la invención en representación esquemática en perspectiva.

Las figuras 2, 3 muestran el cambiador de herramientas empelado en la máquina según la figura 1 en dos posiciones de funcionamiento diferentes en vista lateral parcialmente en sección.

Las figuras 4, 5 muestran el cambiador de herramientas según las figuras 2, 3 en el mismo estado de funcionamiento, respectivamente, en representación en perspectiva parcialmente en sección desde el otro lado.

Las figuras 6, 7 muestran otra forma de realización del cambiador de herramientas de acuerdo con la invención en dos vistas laterales en perspectiva.

En la máquina herramienta representada en la figura 1 se trata de una máquina fresadora controlada por programa de construcción de alta resistencia, que presenta un montante 1 dispuesto en el extremo trasero de un lecho 2 extendido alargado, en cuyo lado delantero están montados dos carriles de guía 3, 4 paralelos entre sí. En estos carriles de guía se extiende un carro horizontal 5 en el eje de coordenadas-X. Como grupos de accionamiento para los movimientos de desplazamiento horizontal del carro 5 se pueden emplear, por ejemplo, mecanismos de husillo con desarrollo esférico, motores lineales eléctricos u otros grupos de accionamientos adecuados. El carro horizontal 5 tiene dos insertos de guía traseros 7, 8, en los que están incorporadas unas zapatas de guía que circulan sobre los carriles de guía 3, 4. Como se muestra, el carro horizontal 5 tiene una forma de U abierta, que le presta, con un peso reducido, una alta rigidez propia, lo que repercute en una dinámica alta y una exactitud de procesamiento de toda la máquina. En los dos brazos paralelos delanteros 9,10 del carro horizontal 5 en forma de U, están dispuestos dos carriles de guía 11, 12 verticales paralelos, en los que está guiado de forma desplazable un carro vertical 13 en el eje de coordenadas-Z vertical-Como se muestra claramente, el caro vertical 13 presenta un elemento de placa delantero 14, en cuyo lado trasero está fijado un elemento de apoyo y de guía 15, que engrana entre los dos brazos 9, 10 del carro horizontal 5 y, dado el caso, está guiado allí de forma separada. En el lado delantero del carro vertical 13 está dispuesto un cabezal de husillo 16 con un porta-herramientas.

Sobre el lado superior del lecho 2 está guiada una disposición de meza de piezas de trabajo 20 desplazable en la dirección del eje de coordenadas-X sobre carriles de guía paralelos 21, 22. Esta disposición de mesa de piezas de trabajo 20 contiene una infraestructura 23 apoyada sobre los carriles 21, 22 y desplazable en dirección-X, por ejemplo, por medio de uno o varios motores lineales así como una mesa giratoria 24 dispuesta encima.

Lateralmente junto a la máquina herramienta está dispuesto un almacén de cadenas de herramientas 25 en una construcción de soporte y en el espacio lateralmente entre la máquina herramienta y el almacén de herramientas está dispuesto un cambiador de herramientas 27 configurado de acuerdo con la invención en una construcción de soporte 28, que se describe de forma detallada a continuación.

El cambiador de herramientas 27 representado en las figuras 2 a 5 contiene una carcasa 30, en cuya pared de fondo está montado un motor 31 en alineación vertical. El motor 31 acciona un engranaje de rueda helicoidal 32, 33 y con esta finalidad el árbol del motor está acoplado con el tornillo sin fin 32, que engrana con el dentado de la rueda helicoidal 33 que está alojado alrededor de un eje horizontal. La rueda helicoidal 33 acciona un disco giratorio 34, en uno de cuyos lados está configurada una leva de rotación 35 en forma de ranura. En esta leva de rotación 35 está guiado un elemento de arrastre 36, que está montado en una cremallera 37 de sección transversal aquí cuadrada. Esta cremallera 37 tiene en su sección extrema superior un dentado 38 y está guiada de forma desplazable verticalmente en la carcasa 30. Una rotación del disco giratorio 34 conduce a través del engrane del elemento de arrastre 36 en la leva de rotación en forma de ranura a un movimiento vertical de la cremallera 37 y a través de su engrane en la sección de árbol 44 dentada alargada conduce a una rotación del árbol 42 y de las tenazas dobles 50.

En la parte superior de la carcasa 30 está alojado lateralmente un tubo de soporte 40 desplazable alrededor de su eje longitudinal por medio de una pestaña extrema 41, que tiene una forma que se estrecha poco a poco hacia el extremo libre, es decir, débilmente cónica. El tubo de soporte 40 puede ser también cilíndrico. En este tubo de soporte 40 está alojado un árbol 42 desplazable axialmente, que presenta una sección cilíndrica 43, una sección 44 dentada longitudinalmente así como un casquillo de limitación extremo 45. La sección de árbol 44 dentada longitudinalmente está guiada en un anillo de cojinete 45. En el extremo libre del árbol 42 están montadas unas tenazas dobles de herramienta 50, que llevan dos alojamientos 51, 52 semi-redondos configurados del tipo de pinzas, respectivamente, para una herramienta. En la figura 3, las tenazas dobles de herramienta 50 están giradas 180º frente a la posición en la figura 2.

Las figuras 4 y 5 muestran la segunda vista lateral del cambiador de herramientas según las figuras 2, 3 de la misma manera en representación en perspectiva parcialmente en sección. Como se muestra claramente, el disco giratorio 34 presenta en la segunda superficie frontal una leva de carrera configurada como ranura, de la misma manera que la leva de rotación 35 en el otro lado frontal, en la que engrana un elemento de arrastre 56. Este elemento de arrastre 56 está fijado lateralmente como pivote o rodillo en una palanca de articulación 57 que forma un balancín,

que está configurada de forma angular y está alojada de forma pivotable con su parte extrema inferior en un cojinete 58 en la carcasa 30. En el extremo superior de la palanca de articulación 57 está dispuesto un elemento de arrastre 59, por ejemplo, en forma de un rodillo alojado de forma giratoria, que engrana entre las dos pestañas radiales del limitador extremo 45 que forma un manguito. En la figura 4 se muestra la palanca de articulación 57 en su posición pivotada hacia delante, en la que a través del engrane de su elemento de arrastre 59 se ha movido el árbol 42 a su posición desplazada hacia fuera. En la posición según la figura 5, la palanca de articulación 57 está articulada hacia la derecha y de esta manera el árbol 42 así como las tenazas dobles de herramienta se mueven a su posición insertada hacia la derecha.

El ejemplo de realización según las figuras 6 y 7 corresponde en su concepto técnico a la forma de realización descrita anteriormente con la ayuda de las figuras 2 a 5. Por este motivo, los componentes funcionales iguales están provistos en el ejemplo de realización según las figuras 6 y 7 también con los mismos signos de referencia (con prima).

El motor de accionamiento eléctrico 31’ está alineado aquí horizontalmente y acciona a través de su árbol de salida un tornillo sin fin 32’ que – a diferencia de la alineación vertical en el primer ejemplo de realización según las figuras 2 a 5 -está alineado aquí horizontalmente. El tornillo sin fin 32’ forma con la rueda helicoidal 33’ un engranaje helicoidal, en el que esta rueda helicoidal 33’ está configurada en una sola pieza con el disco giratorio en el ejemplo de realización de las figuras 2 a 5 y lleva en su periferia exterior el dentado, con el que está engranado con el dentado del tornillo sin fin 32’.

Como se puede reconocer a partir de la vista lateral de la figura 6, en uno de los lados frontales de la rueda helicoidal 33’ está mecanizada una leva de rotación 35’, en la que engrana un elemento de arrastre 36’ que presenta, por ejemplo, un roidillo pequeño. Este elemento de arrastre 36’ está dispuesto en una palanca de articulación 37’, que presenta una pieza extrema dentada 38’ y de esta manera forma una cremallera móvil hacia arriba y hacia abajo en la carcasa – no representada -. La sección dentada 38’ engrana en una sección 44’ dentada longitudinalmente de un árbol 42, que está alojado desplazable axialmente en un tubo de soporte cilíndrico 40’, como es el caso también en la forma de realización según las figuras 2 a 5. En el extremo libre del árbol 42’ están montadas unas tenazas dobles de herramienta 50’ en la misma forma de realización que en el ejemplo de realización según las figuras 2 a 5.

La figura 7 muestra la forma de realización del cambiador de herramientas en representación esquemática en perspectiva desde el otro lado. En el lado frontal opuesto a la leva de rotación 35’ según la figura 6 la rueda helicoidal 33’ presenta una leva de carrera 55’ en forma de una ranura moldeada, en la que engrana un elemento de arrastre 56’, que está fijado en la parte ensanchada central de una palanca de articulación o bien palanca oscilante 57’. En su extremo inferior, la palanca de articulación o bien palanca oscilante 57 está alojada de forma pivotable en un cojinete 58’ en la carcasa – no representada -. En su extremo superior, la palanca de articulación o bien palanca oscilante lleva un elemento de arrastre 59’, que engrana en el espacio intermedio radial del elemento de casquillo 45’.

El modo de función de los ejemplos de realización mencionados anteriormente es en gran medida el mismo. A través de la activación del motor eléctrico se acciona el tornillo sin fin del engranaje helicoidal, que está acoplado mecánicamente con el disco giratorio o está configurado de una sola pieza. Durante una rotación del tornillo sin se gira el disco giratorio, con lo que se mueven los elementos de arrastre que engranan, por una parte, en la leva de carrera y, por otra parte, en la leva de rotación de acuerdo con el desarrollo respectivo de las levas. Elemento de arrastre 36, 36’ que pertenece a la cremallera 37, 37’ provoca un movimiento ascendente y un movimiento descendente, respectivamente, de la cremallera y, por lo tanto, una rotación del árbol 42, 42’ así como de las tenazas dobles de herramienta 50, 50’ alrededor del eje longitudinal en torno a 180º. Al mismo tiempo o bien en un desplazamiento temporal preseleccionado, a través del engrane del elemento de arrastre 56, 56’ en la leva de carrera 55, 55’ se realiza una articulación de la palanca de articulación o bien de la palanca oscilante 57, 57’, cuyo elemento de arrastre 59, 59’ provoca un desplazamiento axial del árbol 42, 42’ y, por lo tanto, también de las tenazas dobles de herramienta.

La invención no está limitada a los ejemplos de realización representados. Así, por ejemplo, en lugar del motor eléctrico 31 se puede utilizar también otro equipo de accionamiento, por ejemplo un servomotor. Además, por ejemplo, para el movimiento de carrera del árbol y, por lo tanto, de las tenazas dobles de herramienta se pueden emplear también varillajes configurados constructivamente diferentes que la palanca de articulación o bien de la palanca oscilante 57.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Cambiador de herramientas para máquinas herramientas, en particular para máquinas fresadoras, con

-

unas tenazas dobles de herramienta (50, 50’) montadas en el extremo libre de un árbol (42, 42’) alojado desplazable axialmente y giratorio, que presentan dos porta-herramientas (51, 52) en forma de pinzas,

-

un motor de accionamiento (31, 31’) acoplado cinemáticamente con el árbol (42, 42’) para los movimientos lineales y los movimientos giratorios de las tenazas dobles de herramienta (50, 50’) y

-

unos medios de engranaje para la conversión de la rotación del árbol del motor de accionamiento (31, 31’) en el movimiento lineal y el movimiento giratorio de las tenazas dobles de herramienta (50, 50’), en el que

-

los medios de engranaje contienen un engranaje (32, 33; 32’, 33’) accionado por el motor de accionamiento (31, 31’),

-

el engranaje acciona un disco de levas (33’, 34), en el que están configuradas en el lado frontal una leva de carrera (55, 55’) para el movimiento lineal y una leva de rotación (35, 35’) para el movimiento giratorio,

-

en la leva de rotación (35, 35’) engrana un elemento de arrastre (36, 36’) de un accionamiento de cremallera (37, 38; 37’, 38’) acoplado de forma rotatoria con el árbol (41, 42’), cuya cremallera (37, 37’) colabora con una sección (44, 44’) dentada longitudinal del árbol (42, 42’), y

-

en la leva de carrera (55, 55’) engrana y está guiado un elemento de arrastre (56, 56’) de un varillaje de articulación (57, 57’) acoplada en traslación con el árbol (42),

caracterizado porque

-

el engranaje es un engranaje helicoidal (32, 33; 32’, 33’), cuya rueda helicoidal (33, 33’) acciona el disco de levas (33’, 34), y

-

un tubo de soporte (40, 40’), que rodea al menos parcialmente el árbol (42, 42’), está alojado en el extremo en la carcasa (30, 30’).
2.-Cambiador de herramientas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la rueda helicoidal (33’) del engranaje helicoidal desplaza en rotación el árbol (42’) de las tenazas dobles de herramienta (50’) a través de un mecanismo de cremallera (37’, 38’, 44’) y lo desplaza a través de un mecanismo de levas de carrera con un varillaje de articulación (57, 57’).
3.-Cambiador de herramientas de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque un disco giratorio (34), asociado a la rueda helicoidal (33) del engranaje helicoidal, presenta en uno de sus lados frontales una leva de carrera (55) y en su otro lado frontal una leva de rotación (35).
4.-Cambiador de herramientas de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque un miembro de empuje

(36) dispuesto en una pata transversal media de una cremallera (37) engrana como elemento de arrastre en la leva de rotación (35).
5.-Cambiador de herramientas de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque un brazo de articulación o bien brazo oscilante (37, 57) presenta en uno de sus extremos libres un miembro de empuje (59) como elemento de arrastre, que engrana en un casquillo de collar fijado sobre el árbol para el desplazamiento axial de este árbol (42), en el otro extremo del brazo de articulación o bien del brazo oscilante (57) está previsto un cojinete de articulación (58) y un miembro de empuje (56) montado lateralmente en la parte media del brazo de articulación o bien del brazo oscilante (57) engrana en la ranura de levas de carrera (55) configurado lateralmente en el disco giratorio (34).
6.-Cambiador de herramientas de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el disco giratorio (34) está configurado como disco de levas bilateral y presenta en uno de sus lados frontales la leva de rotación (35) y en su otro lado frontal la leva de carrera (55), respectivamente, como ranura fresada.
7.-Cambiador de herramientas de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la rueda helicoidal (33’) forma el disco de levas, que lleva en su periferia exterior el dentado que se encuentra engranado con el tornillo sin fin (32’).
8.-Cambiador de herramientas de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor de accionamiento (31, 31’) es un servo accionamiento directo o un motor de corriente trifásica de polos conmutables.

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