Máquina y método para mecanizar cigüeñales de grandes dimensiones.

Máquina y método para mecanizar cigüeñales de grandes dimensiones, que permite sincronizar de manera sencilla y fiable un movimiento de giro de dicho cigüeñal

(14) en todos sus puntos, donde dicha máquina comprende un útil de mecanizado (1) configurado para desplazarse a lo largo de al menos una guía (2) entre un primer apoyo extremo (3) y un segundo apoyo extremo (4), comprendiendo un primer detector electrónico de posición angular (6) situado en unprimer eje de giro (7) de dicho primer apoyo extremo (3), comprendiendo asimismo un segundo detector electrónico de posición angular (8) situado en un segundo eje de giro (9) de dicho segundo apoyo extremo (4), de forma que el movimiento de giro de dicho primer apoyo extremo (3) está sincronizado electrónicamente con el movimiento de giro de dicho segundo apoyo extremo (4) en todo momento durante la mecanización del cigüeñal (14).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/ES2008/000272.

Solicitante: BOST MACHINE TOOLS COMPANY, S.A.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: DIEGO GARAMENDI,RICARDO, Dravasa Gurruchaga,Juan José, ARANA BEOBIDE,PEDRO MARÍA, UBARRECHENA BERASATEGUI,PEDRO, OSORO ECHANIZ,JUAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION EN GENERAL; ELEMENTOS... > Sistemas de control por programa (aplicaciones específicas,... > G05B19/18 (Control numérico (NC), es decir, máquinas que funcionan automáticamente, en particular máquinas herramientas, p. ej. en un entorno de fabricación industrial, para efectuar un posicionamiento, un movimiento o acciones coordinadas por medio de datos de un programa en forma numérica (G05B 19/418 tiene prioridad))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > TORNEADO; TALADRADO (usando un electrodo en lugar... > Máquinas o dispositivos para tornear especialmente... > B23B5/18 (para tornear cigüeñales, excéntricas o levas, p. ej. tornos para muñequillas de cigüeñales)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > PARTES CONSTITUTIVAS, DISPOSITIVOS O ACCESORIOS DE... > Control automático o regulación del movimiento... > B23Q15/22 (Control o regulación de la posición de la herramienta o de la pieza)

PDF original: ES-2549355_T3.pdf

 

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Máquina y método para mecanizar cigüeñales de grandes dimensiones.

Fragmento de la descripción:

Máquina y método para mecanizar cigüeñales de grandes dimensiones

Campo técnico de la invención

Esta invención puede emplearse en la industria de equipos y maquinaria para mecanizar cigüeñales de grandes dimensiones, por ejemplo en la industria naviera.

Antecedentes de la invención En la actualidad las máquinas utilizadas para el mecanizado de cigüeñales de grandes dimensiones comprenden un útil de mecanizado con un desplazamiento que discurre a lo largo del cigüeñal que se está mecanizando. Asimismo, la máquina comprende dos elementos de apoyo extremos, habitualmente denominados cabezal y contrapunto, que sujetan el cigüeñal por sus extremos y además ejercen un par orientado según un eje central del cigüeñal, transmitiéndole un movimiento rotacional sobre su eje que permite que el útil de mecanizado mecanice toda la superficie externa del cigüeñal, mediante un desplazamiento paralelo a dicho eje central o muñón, de acuerdo con el mismo principio de funcionamiento que un torno.

Estos equipos y máquinas para mecanizar cigüeñales de grandes dimensiones permiten realizar el mecanizado de todo el cigüeñal, a excepción de los extremos, dado que dichos extremos se corresponden con las zonas por las que se amarra el cigüeñal a los platos de los elementos de apoyo extremos de la máquina. Habitualmente dichos extremos del cigüeñal se mecanizan en una etapa posterior, utilizando para ello equipos diferentes al de mecanizado del cigüeñal, y por esta razón durante su mecanizado el cigüeñal está siempre apoyado en elementos de apoyo extremos.

Con este tipo de cigüeñales de grandes dimensiones, durante el mecanizado de las muñequillas, como resultado del hecho de que los ejes de las muñequillas no estén contenidos en el eje central del cigüeñal por el cual está anclado a los elementos de apoyo extremos de la máquina, se producen en el cigüeñal momentos y esfuerzos cortantes de gran magnitud, lo que tiene como resultado que el cigüeñal sufra una deformación excesiva, al no ser una pieza rígida, lo que impide en muchos casos alcanzar unas tolerancias de mecanizado adecuadas, produciéndose vibraciones en el cigüeñal que dificultan el proceso de mecanizado, por ejemplo de desbaste, en condiciones óptimas para conseguir un tiempo de ciclo bajo.

Con el objeto de solucionar el inconveniente anteriormente expuesto, las máquinas para mecanizar este tipo de cigüeñales incorporan un elemento de apoyo central o intermedio, comúnmente denominado luneta motorizada que permite sujetar el cigüeñal en el centro y ejercer, al igual que el cabezal y el contrapunto, un par orientado según el eje central del cigüeñal, transmitiéndole un movimiento rotacional sobre su propio eje.

Para poder mecanizar toda la superficie del cigüeñal, dicho elemento de apoyo intermedio debe ser capaz de cambiar de posición, cambiando su punto de amarre al cigüeñal para pasar de un elemento de apoyo a otro y permitir que la máquina mecanice el elemento de apoyo por el que el elemento de apoyo intermedio se encontraba anclado, mecanizando así el cigüeñal en su totalidad.

Asimismo, existen máquinas que comprenden otros tipos de elementos de apoyo intermedios que no transmiten rotación al cigüeñal, sirviendo así para evitar que el cigüeñal sufra una deformación excesiva durante su mecanizado como resultado de la acción de su propio peso o de los esfuerzos que se producen durante dichas operaciones de mecanizado. Estas lunetas permiten conseguir mayor precisión en el mecanizado, pero presentan el inconveniente de que constituyen una reacción que se traduce en una aplicación de acciones adicionales de torsión sobre el cigüeñal. Teniendo en cuenta este efecto negativo, resulta determinante, de cara a evitar que el cigüeñal sufra esfuerzos excesivos, sobre todo en momentos de torsión excesivos, que la rotación del cigüeñal esté perfectamente sincronizada, tanto en los extremos, es decir en el cabezal y en el contrapunto, como en las zonas de las lunetas intermedias.

Habitualmente estas máquinas consisten en un cabezal, un contrapunto y una luneta motorizada en una posición intermedia, de forma que estos tres puntos de apoyo sujetan y transmiten movimiento rotacional al cigüeñal. A la vista de esta realización, puede verse claramente en este caso que los movimientos rotacionales que transmite cada uno de estos tres elementos pueden generar esfuerzos de torsión en el cigüeñal que pueden producir una deformación excesiva del mismo, si no están perfectamente sincronizados. Por este motivo, con el objeto de obtener un mecanizado correcto del cigüeñal, es importante que la rotación de estos tres elementos esté sincronizada.

En la actualidad, existen medios de sincronización del movimiento de rotación en los elementos de apoyo extremos y la luneta motorizada de estas máquinas para mecanizar cigüeñales. Dichos medios de sincronización consisten en una barra rígida situada entre el cabezal y el contrapunto que permite vincular el movimiento rotacional del cabezal y 65 el movimiento rotacional del contrapunto, para lo cual dicha barra tiene una longitud equivalente a la distancia entre elementos de apoyo extremos de la máquina.

A su vez, para conectar la barra rígida a la luneta motorizada se dispone de un mecanismo de embrague que permite embragar la barra con la luneta para la transmisión de movimiento, de forma que la rotación de dicho mecanismo, y por lo tanto la rotación de la luneta, y la rotación tanto del cabezal como del contrapunto estén sincronizados con la rotación de la barra. Por otro lado, el mecanismo de embrague permite desembragar la barra rígida cuando se requiere cambiar la posición de la luneta motorizada, ya que dicha luneta no se encuentra en una posición fija respecto al cigüeñal durante todo el proceso de mecanizado, tal y como se ha explicado con anterioridad.

De esta forma, al unir la luneta motorizada a la barra, el motor de rotación de la luneta está integrado en el motor de rotación del cabezal, con lo que el resultado es el que mismo que disponer de dos motores conectados en serie para rotar el cigüeñal. Si la barra tiene dos motores en serie, uno situado en el cabezal y otro en el contrapunto, el efecto es equivalente a disponer de un tercer motor en serie, cuando la barra se encuentra embragada en la luneta motorizada.

El principal inconveniente de este sistema de sincronización es que dada la gran longitud del cigüeñal, es difícil sincronizar perfectamente la rotación de los elementos de apoyo extremos, lo que genera esfuerzos de torsión excesivos en el cigüeñal, además de ser un sistema de sincronización mecánico que complica en exceso la fabricación y funcionamiento de la máquina, teniendo escasa fiabilidad y aumentando considerablemente su complejidad. Asimismo, estos medios de sincronización presentan serias desventajas operativas derivadas del hecho de que la barra tenga que ser embragable y desembragable en la luneta motorizada con el objeto de permitir el desplazamiento de dicha luneta a lo largo de todo el cigüeñal en diferentes elementos de apoyo.

El documento GB-1218300-A divulga una máquina para el mecanizado de cigüeñales de grandes dimensiones, que permite la sincronización de un movimiento de rotación de dicho cigüeñal, y comprende un útil de mecanización configurado para moverse a lo largo de al menos una guía entre un primer elemento de apoyo extremo y un segundo elemento de apoyo extremo, donde dichos elementos de apoyo extremos están configurados para anclar y transmitir movimiento rotacional a cada extremo del cigüeñal. La máquina además comprende un elemento de apoyo intermedio extremo configurado para desplazarse entre dicho primer elemento de apoyo extremo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Máquina para mecanizar cigüeñales de grandes dimensiones, que permite sincronizar un movimiento de rotación de dicho cigüeñal (14) , y que comprende un útil de mecanizado (1) configurado para desplazarse a lo largo de al 5 menos una guía (2) entre un primer elemento de apoyo extremo (3) y un segundo elemento de apoyo extremo (4) , donde dichos elementos de apoyo extremos (3, 4) están configurados para anclar y transmitir un par de giro a cada extremo del cigüeñal (14) , comprendiendo al menos un elemento de apoyo intermedio (5) configurado para desplazarse entre dicho primer elemento de apoyo extremo (3) y dicho segundo elemento de apoyo extremo (4) , en donde dicho al menos un elemento de apoyo intermedio (5) consiste en una luneta motorizada configurada para 10 recibir el apoyo del cigüeñal (14) que se está mecanizando y transmitir un movimiento rotacional a dicho cigüeñal (14) , caracterizado por que comprende un primer detector electrónico de posición angular (6) situado en un primer eje de rotación (7) de dicho primer elemento de apoyo extremo (3) , comprendiendo asimismo un segundo detector electrónico de posición angular (8) situado en un segundo eje de rotación (9) de dicho segundo elemento de apoyo extremo (4) , de forma que la rotación de dicho primer elemento de apoyo extremo (3) está sincronizado con la rotación de dicho segundo elemento de apoyo extremo (4) , en la que dicha al menos una luneta motorizada comprende un detector electrónico de posición angular intermedio (10) configurado para permitir que el movimiento de rotación de dicha luneta motorizada esté sincronizado con el movimiento de los elementos de apoyo extremos (3, 4) , en la que los elementos de apoyo extremos (3, 4) y dicho al menos un elemento de apoyo intermedio (5) comprenden un motor (11) respectivamente, configurado para rotar de manera independiente, comprendiendo medios de transmisión de rotación mediante acoplamiento tangencial al eje de rotación del cigüeñal (14) que se está mecanizando, en la que los medios de transmisión de rotación comprenden dos engranajes de tornillo sin fin de acoplamiento tangencial de rotación (12) por cada elemento de apoyo (3, 4, 5) , configurados para hacer girar una corona dentada (13) , y en la que al menos un detector electrónico de posición angular intermedio (10) se encuentra situado en uno de dichos engranajes de tornillo sin fin de acoplamiento tangencial de rotación (12) .

2. Método para mecanizar cigüeñales de grandes dimensiones, caracterizado por que comprende el uso de una máquina para mecanizar cigüeñales de acuerdo con la reivindicación 1.