CABEZAL DE PULIDO/ESMERILADOR.

Cabezal (1) de mecanizado para esmerilar y/o pulir superficies (S) planas y/o curvadas con curvatura constante o variable,

que comprende un cuerpo (2) principal que puede conectarse a una máquina herramienta, una pluralidad de elementos (3) abrasivos diseñados para interactuar con dichas superficies (S), soportados en la parte inferior de dicho cuerpo (2) principal y que pueden moverse a lo largo de una primera dirección (Y) vertical, en el que dichos elementos (3) abrasivos están alineados a lo largo de una segunda dirección (Z) horizontal y se proporcionan medios para desplazar dichos elementos (3) abrasivos a lo largo de dicha segunda dirección (Z), caracterizado porque cada uno de dichos elementos (3) abrasivos está conectado a una guía (5) deformable compuesta por una pluralidad de placas (51) laminares o compuesta por una cadena o una correa (12) elástica, y porque se proporcionan medios (M, 52-56, 6) para ajustar independientemente la altura de una o más de dichas placas (51) laminares o de una parte de dicha correa a lo largo de dicha primera dirección (Y) vertical

Cabezal de pulido/esmerilador.

La presente invención se refiere a un cabezal de mecanizado para máquinas herramienta para esmerilar y pulir superficies; en particular se refiere a un cabezal pulidor y/o esmerilador para mecanizar superficies curvadas.

Máquinas herramienta para pulir y/o esmerilar superficies planas, por ejemplo verticales u horizontales, han estado disponibles en el mercado ya durante cierto tiempo. En general, dichas máquinas están dotadas de medios para mover cabezales de mecanizado diseñados para interactuar con la superficie que va a pulirse/esmerilarse. Los cabezales están dotados de uno o más elementos abrasivos que se deslizan sobre la superficie que está mecanizándose.

Normalmente los cabezales de mecanizado son circulares y se hacen rotar alrededor de su eje. Las máquinas herramienta mueven el cabezal de mecanizado sobre la superficie que va a esmerilarse, según el trayecto requerido. Todas las fases de esmerilado y/o pulido pueden realizarse con máquinas herramienta automáticas, por ejemplo máquinas de control numérico, con efectos positivos obvios en cuanto a la velocidad de mecanizado, la calidad del proceso y el rendimiento global.

Las máquinas herramienta actuales no permiten un esmerilado y/o pulido completamente automatizado de superficies curvadas. En otras palabras, las máquinas herramienta automáticas disponibles en el mercado no son tan eficaces en el mecanizado de superficies curvadas como lo son en el mecanizado de superficies planas. En general, el esmerilado y pulido de superficies curvadas se realiza todavía por parte de trabajadores cualificados por medio de herramientas manuales tales como máquinas de esmerilado orbitales, esmeriladoras de mano, papel abrasivo, etc. A modo de ejemplo, el pulido y/o esmerilado de componentes de fibra de vidrio curvados, destinados a la construcción de cascos de embarcaciones, se realiza manualmente por trabajadores cualificados por medio de esmeriladoras circulares u orbitales, con pasta abrasiva o papel abrasivo. El pulido de láminas de metal curvadas, por ejemplo para la carrocería de vehículos o para su uso en el sector de la construcción para la construcción de paneles curvados, también se realiza manualmente.

Además de ser costosas, las operaciones manuales no permiten altos niveles de producción y no garantizan un nivel de calidad constante a largo plazo, es decir la calidad del trabajo manual depende en gran medida de la habilidad y la experiencia del operario.

Se han propuesto algunas soluciones técnicas con el objetivo de automatizar el pulido y esmerilado de superficies curvadas, pero con malos resultados en cuanto a la versatilidad.

El documento JP 10151557 describe un cabezal de mecanizado para máquinas para esmerilar y pulir superficies curvadas, por ejemplo compuestas por material vítreo. El cabezal de mecanizado comprende un árbol de accionamiento, para transmitir el movimiento rotatorio, al que se acopla una placa de soporte convexa que tiene un radio de curvatura constante. La superficie inferior de la placa de soporte está recubierta de una capa de material deformable a la que están conectados una pluralidad de elementos cilíndricos abrasivos. Cuando el cabezal de mecanizado está en funcionamiento, la base de cada elemento cilíndrico se desliza sobre la superficie curvada que va a esmerilarse o pulirse. La capa de material deformable permite pequeños movimientos de cada elemento cilíndrico a lo largo de su eje. La desventaja es que la curvatura de la superficie que va a mecanizarse y la curvatura del cabezal de mecanizado deben corresponderse necesariamente, de modo que todos los elementos cilíndricos abrasivos interactúan con la superficie que está mecanizándose y permanecen sustancialmente perpendiculares a la superficie durante el mecanizado. El documento JP 9066469 describe un cabezal de mecanizado para superficies curvadas que, con respecto a la solución del documento JP 10151557, permite el tratamiento de superficies que tienen curvaturas diferentes y/o variables en diferentes partes de la misma superficie. El cabezal comprende un árbol de accionamiento, para transmitir el movimiento rotatorio, al que está conectado un elemento de soporte hueco. Elementos abrasivos están conectados a la pared inferior del elemento de soporte hueco, en particular discurren, cada uno a lo largo de su eje, en orificios obtenidos intencionadamente en la pared inferior del elemento de soporte. El elemento de soporte hueco puede llenarse con un líquido que ejerce una presión hidrostática sobre la superficie superior de los elementos abrasivos. Cuando el cabezal de mecanizado se usa para pulir o esmerilar una superficie curvada, la presión ejercida sobre cada elemento abrasivo por el líquido contenido en el elemento de soporte equilibra la fuerza ejercida por la superficie curvada sobre dicho elemento abrasivo. El resultado es que los elementos abrasivos se mueven en sus respectivos asientos, colocándose a sí mismos a una altura correspondiente a la curvatura de la superficie que está mecanizándose en un punto dado. En otras palabras, el movimiento de cada elemento abrasivo en su asiento depende del equilibrio creado entre la presión ejercida por el fluido y la fuerza ejercida por la superficie que está mecanizándose. Esta solución ha demostrado ser relativamente ineficaz, dado que los elementos abrasivos se mueven lentamente en sus respectivos asientos, limitando la velocidad de mecanizado. Un inconveniente adicional de la solución según el documento JP 9066469 está representado por el hecho de que la dinámica del cabezal de mecanizado es tal que los elementos abrasivos, debido a la interacción con la superficie que va a mecanizarse, oscilan alrededor de la posición de equilibrio, con desventajas evidentes en cuanto a la calidad del acabado de superficie de la pieza mecanizada.

Se ha percibido ya durante cierto tiempo la necesidad de un cabezal de mecanizado que permita esmerilar y/o pulir superficies curvadas, que tienen una curvatura localmente variable, con altas velocidades y altos criterios de calidad.

El objeto de la presente invención es poner a disposición un cabezal de mecanizado para máquinas herramienta para esmerilar y pulir superficies planas y curvadas que solucione de manera eficaz los problemas de las soluciones tradicionales, al mismo tiempo que sea altamente preciso y versátil.

Un objeto adicional de la presente invención es poner a disposición un cabezal de mecanizado para esmerilar y/o pulir máquinas por medio del que pueda adaptarse la configuración de los elementos abrasivos, punto por punto, rápidamente y con extrema precisión, a la curvatura de la superficie que está mecanizándose. Estos y otros objetos se obtienen mediante la presente invención que se refiere a un cabezal de mecanizado según la reivindicación 1 para máquinas herramienta para esmerilar y/o pulir superficies planas y curvadas.

El cabezal de mecanizado según la presente invención se usa para esmerilar y/o pulir superficies planas y/o curvadas con curvatura constante o variable. Dichas superficies pueden estar compuestas por diferentes materiales, por ejemplo metal, plástico, fibra de vidrio, vidrio, madera, roca, piedra, mármol, resinas, estuco, etc.

El cabezal de mecanizado comprende un cuerpo principal que puede conectarse a una máquina herramienta externa, una pluralidad de elementos abrasivos diseñados para interactuar con las superficies que están mecanizándose, soportados en la parte inferior del cuerpo principal y que pueden moverse a lo largo de una primera dirección vertical. Ventajosamente, los elementos abrasivos están alineados a lo largo de una segunda dirección horizontal y el cabezal comprende medios para mover los elementos abrasivos a lo largo de dicha segunda dirección.

Según la realización preferida de la presente invención, el cuerpo principal del cabezal de mecanizado está diseñado para conectarse a una máquina herramienta con seis ejes (movimientos con seis grados de libertad), es decir una máquina que puede mover el cabezal de manera independiente a lo largo de seis ejes (tres ejes de traslación y tres ejes de rotación), por ejemplo una máquina CNC, del tipo para el mecanizado CAD-CAM.

Los elementos abrasivos son cintas abrasivas, por ejemplo compuestas por metal, cerámica u otro material con recubrimiento de diamante, corindón etc., dispuestas unas al lado de otras, en perpendicular a la segunda dirección horizontal. En otras palabras, los elementos abrasivos son cintas abrasivas colocadas unas encima de otras, en perpendicular a la segunda dirección horizontal, formando un paquete. Las...

1. Cabezal (1) de mecanizado para esmerilar y/o pulir superficies (S) planas y/o curvadas con curvatura constante o variable, que comprende un cuerpo (2) principal que puede conectarse a una máquina herramienta, una pluralidad de elementos (3) abrasivos diseñados para interactuar con dichas superficies (S), soportados en la parte inferior de dicho cuerpo (2) principal y que pueden moverse a lo largo de una primera dirección (Y) vertical, en el que dichos elementos (3) abrasivos están alineados a lo largo de una segunda dirección (Z) horizontal y se proporcionan medios para desplazar dichos elementos (3) abrasivos a lo largo de dicha segunda dirección (Z), caracterizado porque cada uno de dichos elementos (3) abrasivos está conectado a una guía (5) deformable compuesta por una pluralidad de placas (51) laminares o compuesta por una cadena o una correa (12) elástica, y porque se proporcionan medios (M, 52-56, 6) para ajustar independientemente la altura de una o más de dichas placas (51) laminares o de una parte de dicha correa a lo largo de dicha primera dirección (Y) vertical.

2. Cabezal de mecanizado según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos elementos (3) abrasivos son cintas abrasivas dispuestas unas al lado de otras, en perpendicular a dicha segunda dirección (Z) horizontal.

3. Cabezal de mecanizado según la reivindicación 2, caracterizado porque cada una de dichas cintas (3) abrasivas está articulada lateralmente en dicha guía (5) deformable sólo en la primera dirección (Y) vertical, al menos parcialmente alojada en dicho cuerpo (2) principal, y porque comprende medios (4, 11) para controlar el desplazamiento de dichas cintas (3) abrasivas a lo largo de dicha segunda dirección (Z) horizontal, de manera alternante en los dos sentidos.

4. Cabezal de mecanizado según la reivindicación 3, caracterizado porque cada una de dichas cintas (3) abrasivas oscila libremente alrededor del vástago (7) asociado y con respecto a dicha guía (5) deformable, a lo largo de dicha segunda dirección (Z) horizontal.

5. Cabezal de mecanizado según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque dicha guía (5) deformable está compuesta por una pluralidad de placas (51) laminares, que se deslizan en dicha primera dirección (Y) vertical, apiladas a lo largo de dicha segunda dirección (Z) horizontal y que se mantienen juntas mediante al menos un tirante (10).

6. Cabezal de mecanizado según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho tirante (10) es un cable metálico que cruza cada una de dichas placas (51) laminares.

7. Cabezal de mecanizado según una de las reivindicaciones 3-6, caracterizado porque dichos medios para controlar el desplazamiento comprenden un árbol (4) de accionamiento que se engancha excéntricamente con un carro (11) al que están conectadas directa o indirectamente dichas cintas (3) abrasivas, pudiendo desplazarse dicho carro (11) de manera alternante a lo largo de dicha segunda dirección (Z) horizontal.

8. Cabezal de mecanizado según la reivindicación 2, caracterizado porque dichas cintas (3) abrasivas están conectadas entre sí formando una cadena o una correa (12) elástica, o cada una de dichas cintas (3) abrasivas está conectada a una cadena o una correa (12) elástica de dicho cuerpo (2) principal, en el que dicha cadena o correa (12) elástica se hace rotar en sentido horario o antihorario a lo largo de dicha segunda dirección (Z) horizontal.

9. Cabezal de mecanizado según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de ajuste en altura comprenden una pluralidad de actuadores (52-56) lineales, alojados en dicho cuerpo (2) principal, cada uno de los cuales está conectado a una o más placas (51) laminares, o a una parte de dicha correa/cadena (12), y se hace funcionar independientemente de los otros actuadores.

10. Procedimiento para esmerilar y/o pulir superficies por medio del cabezal de mecanizado según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-9, que comprende las etapas de:

- desplazar dicho cabezal (1) de mecanizado a lo largo de una tercera dirección (X) horizontal, en perpendicular a dicha segunda dirección (Z) horizontal, para mover dichos elementos (3) abrasivos sobre la superficie (S) que está mecanizándose;

- controlar el movimiento de dichos elementos (3) abrasivos a lo largo de dicha segunda dirección (Z) horizontal para retirar material de dicha superficie (S) que está mecanizándose,

caracterizado porque cada uno de dichos elementos (3) abrasivos está conectado a una guía (5) deformable compuesta por una pluralidad de placas (51) laminares o compuesta por una cadena o una correa (12) elástica, y porque se proporcionan medios (M, 52-56, 6) para ajustar la altura de una o más de dichas placas (51) laminares o de una parte de dicha correa a lo largo de dicha primera dirección (Y) vertical con el fin de ajustar independientemente la altura de dichos elementos (3) abrasivos a lo largo de la primera dirección (Y) vertical para adaptar localmente la posición de cada elemento (3) abrasivo a la curvatura de la superficie (S) que está mecanizándose.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la fase de ajustar la altura de los elementos (3) abrasivos proporciona el ajuste del alcance vertical de dichos actuadores (52-56) lineales.

12. Procedimiento según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, caracterizado porque dicha fase de controlar el movimiento de los elementos (3) abrasivos proporciona la activación de dicho carro (11) con un movimiento de traslación de vaivén a lo largo de dicha segunda dirección (Z) horizontal, o la rotación de dicha correa/cadena (12).

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque la inversión de la dirección de desplazamiento de dicho carro provoca la oscilación de cada una de dichas cintas (3) abrasivas alrededor del vástago (7) asociado.

14. Uso del cabezal (1) de mecanizado según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-9, para esmerilar y/o pulir superficies (S) planas y/o curvadas compuestas por metal, plástico, fibra de vidrio, vidrio, madera, piedra, mármol, resina o elementos de estuco.

15. Uso del cabezal (1) de mecanizado según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-9, para esmerilar y/o pulir superficies (S) curvadas.