SISTEMA DE ACCIONAMIENTO PARA MAQUINAS HERRAMIENTA Y MAQUINA HERRAMIENTA EQUIPADA CON DICHO SISTEMA DE ACCIONAMIENTO.

Sistema de accionamiento de una máquina herramienta en el que un elemento (10;

210) se puede desplazar a lo largo de un primer eje lineal (Y) en una estructura estacionaria (14, 114; 214, 314), comprendiendo el sistema por lo menos un motor (20; 220, 320), que puede estar montado sobre dicho elemento móvil o sobre dicha estructura estacionaria, está alineado a lo largo de un segundo eje lineal (X) y acciona por lo menos un par de piñones (36, 136; 236, 336) que engranan con por lo menos dos cremalleras (12, 112; 212, 312) que están montadas, a su vez, sobre dicho elemento móvil (10; 110) o sobre la estructura estacionaria de la máquina, como puede ser el caso, caracterizado porque dicho por lo menos un motor (20; 220, 320) es un motor eléctrico de accionamiento directo del tipo conocido como motor de par de torsión dispuesto con su eje (X) ortogonal con respecto al eje de desplazamiento lineal (Y) de dicho elemento móvil (10; 210) y dicho por lo menos un par de piñones (36, 136; 236, 336) presenta el mismo eje (X) que el motor y en el que dicho por lo menos un motor (20; 220, 320) está comprendido en una unidad de accionamiento (25; 225, 325) que también comprende un árbol (22; 222, 322) del tipo que sobresale por ambos lados del motor, en el que dicha unidad de accionamiento por motor también comprende dicho par de piñones en cada extremo de dicho árbol y accionados por dicho árbol

Sistema de accionamiento para máquinas herramienta y máquina herramienta equipada con dicho sistema de accionamiento.

La presente invención se refiere a un sistema de accionamiento para desplazar elementos móviles de máquinas herramienta a lo largo de ejes lineales.

En el campo de las máquinas herramienta, se utilizan en general muchos sistemas de accionamiento distintos según el tipo de máquina herramienta y la aplicación particular en la que y para la cual va a utilizarse.

En muchas categorías de máquinas herramienta, que incluyen las utilizadas para transformar materiales de piedra, que utilizan elementos móviles adaptados para realizar desplazamientos lineales, una solución que se aplica en gran medida se basa en la utilización de un sistema de accionamiento por piñón y cremallera que utiliza motores con engranaje que consisten en un motor en la mayoría de los casos eléctrico y un engranaje reductor. Normalmente, cada elemento móvil, de este tipo, de una máquina herramienta está provisto de por lo menos un motor con engranaje reductor, en cuyo eje de salida está montado un piñón adaptado para engranar con una cremallera montada en la estructura estacionaria de la máquina herramienta. Cuando se activa el motor, el piñón se acciona de forma giratoria a una velocidad reducida y, engranando con la cremallera, permite que se desplace el correspondiente elemento móvil. Desde luego, también es posible, y funcionalmente equivalente, que la cremallera (o las cremalleras, como puede ser el caso) estén montadas en el elemento móvil y el motor con engranaje (o los motores con engranaje, como puede ser el caso) estén montados en la estructura estacionaria de la máquina herramienta.

Aunque fácilmente aplicable, el sistema de accionamiento por piñón y cremallera adolece de varios inconvenientes.

En primer lugar, la presencia del motor con engranaje reductor no permite unos desplazamientos muy precisos del elemento móvil, debido a los huelgos mecánicos inevitables, es decir, tanto los que son inherentes a la construcción del engranaje reductor como los debidos a la dilatación térmica de los engranajes producida por el calor generado como consecuencia del importante rozamiento que se produce entre las ruedas dentadas en el reductor de velocidad.

En segundo lugar, deberá tenerse en cuenta, cuando el elemento móvil invierte la dirección de su movimiento, las superficies de contacto cambian entre los dientes del piñón y los dientes de la cremallera. Debido a esto, durante un determinado período de tiempo, aunque sea bastante breve, el piñón se encuentra funcionando en vacío antes de adoptar una nueva posición en la que engrana contra la cremallera, y ello implica evidentemente una pérdida en precisión. Actualmente, dicha pérdida de precisión puede ser inaceptable en el caso de centros de mecanizado controlados numéricamente y otras máquinas herramienta para aplicaciones de mecanizado de precisión, debido al huelgo un tanto grande que existe entre el piñón y la cremallera, que además tiende a aumentar debido a los efectos de desgaste del funcionamiento de los mismos.

En tercer lugar, en el caso de que se utilicen motores con engranaje reductor de dos velocidades para desplazar elementos particularmente grandes y/o pesados, estando, desde luego, cada motor de este tipo dotado de su propio piñón y cremalleras asociadas, también surge la necesidad de que la propia máquina herramienta esté debidamente equipada con unos medios de control bastante delicados y caros. Dichos medios de control tienen que asegurar un funcionamiento sincronizado de los motores con engranaje reductor para evitar que los respectivos elementos móviles se atasquen o se desalineen con respecto a la estructura estacionaria de la máquina herramienta.

Con el fin de mejorar la calidad de proceso en general y, más particularmente, eliminar los problemas que generalmente surgen durante las inversiones del movimiento, puede utilizarse, en lugar de un piñón único, un par de piñones debidamente sesgados, es decir un par de piñones que son empujados en direcciones mutuamente opuestas por unos respectivos sistemas elásticos o similares contra el elemento que engrana con los mismos. Esta solución presenta la ventaja de que, debido a que cada piñón de este tipo engrana sobre caras opuestas de los dientes de una única y misma cremallera, se elimina sustancialmente el huelgo entre los dientes de los piñones y los dientes de la cremallera; por otra parte, sin embargo, esto implica un aumento muy marcado tanto en pérdidas mecánicas como en coste de fabricación de todo el sistema de accionamiento, mientras que en cualquier caso aún existirían los huelgos considerables inherentes al reductor de velocidad.

Otra solución, que se ha desarrollado en tiempos más recientes, se basa en la utilización de un denominado tornillo de bola de recirculación, rectificado con precisión, que engrana con una tuerca de avance asociada. El tornillo se acopla con el eje de salida del motor de accionamiento y puede instalarse en el elemento, mientras que la tuerca de avance se acopla a la estructura estacionaria de la máquina herramienta. Alternativamente, el eje de salida del motor de accionamiento puede acoplarse a la tuerca de avance, que, como el propio motor, se monta en el elemento que va a desplazarse, por ejemplo por medio de correas de transmisión, mientras que el tornillo se dispone en la estructura estacionaria de la máquina herramienta. Lamentablemente, esta solución no es tal que permita una velocidad de desplazamiento suficientemente alta del elemento móvil; además, sufre la dilatación térmica que deriva del rozamiento que se produce entre el tornillo y la tuerca de avance. Además, la misma presencia de un tornillo de bola de recirculación rectificado con precisión hace que sea difícil, sino completamente imposible, utilizar esta solución en máquinas herramienta previstas para elaborar piezas de trabajo de gran tamaño, en las que los elementos móviles se someten a desplazamientos muy largos.

Una última solución posible sería la utilización de motores lineales. Estos motores, sin embargo, tienden a calentarse hasta una medida bastante considerable durante el funcionamiento de los mismos, de manera que ha de realizarse un circuito de refrigeración bastante caro si la máquina herramienta va a utilizarse para aplicaciones de tratamiento de precisión, con el fin de evitar que las partes estructurales se sometan a cualesquiera problemas de deformación y dilatación que puedan producirse como consecuencia del calentamiento. Además, la utilización de motores lineales es posible únicamente en máquinas herramienta que estén diseñadas particularmente para un fin de este tipo mediante un procedimiento de diseño que es desde luego mucho más complejo que el requerido en el caso de máquinas herramienta que utilicen otros tipos de sistemas de accionamiento.

También pertenecen al estado de la técnica los documentos US-A-5.546.826 y US-A-3.709.621.

El documento US-A-5.546.826 da a conocer una máquina herramienta con un sistema de accionamiento según el preámbulo de la reivindicación 1, y con una estructura de nervadura tipo pórtico que comprende un par de apoyos que soportan unas respectivas cremalleras a lo largo de las cuales puede desplazarse un elemento que comprende unos piñones que engranan con dichas cremalleras. Dicho elemento puede desplazarse a lo largo de un eje paralelo al eje del motor de accionamiento.

El documento US-A-3.709.621 da a conocer una máquina herramienta en la que por lo menos se acciona una mesa móvil mediante un motor denominado de par de torsión.

Por lo tanto un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un sistema de accionamiento adaptado para asegurar el desplazamiento a lo largo de un eje lineal de un elemento móvil de una máquina herramienta, que elimina eficazmente los inconvenientes y desventajas de las soluciones de la técnica anterior, demostrando al mismo tiempo que es en particular muy preciso, rápido, de una construcción sencilla y que se somete a unos efectos de calentamiento reducidos.

Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un sistema de accionamiento que pueda utilizarse incluso en máquinas herramientas de gran tamaño y en máquinas herramientas que se diseñaron originalmente para hacer uso de sistemas de accionamiento distintos, es decir, convencionales.

Según la presente invención, estos y otros objetivos se alcanzaron mediante un sistema de accionamiento que incorpora las características que se mencionan en las...

1. Sistema de accionamiento de una máquina herramienta en el que un elemento (10; 210) se puede desplazar a lo largo de un primer eje lineal (Y) en una estructura estacionaria (14, 114; 214, 314), comprendiendo el sistema por lo menos un motor (20; 220, 320), que puede estar montado sobre dicho elemento móvil o sobre dicha estructura estacionaria, está alineado a lo largo de un segundo eje lineal (X) y acciona por lo menos un par de piñones (36, 136; 236, 336) que engranan con por lo menos dos cremalleras (12, 112; 212, 312) que están montadas, a su vez, sobre dicho elemento móvil (10; 110) o sobre la estructura estacionaria de la máquina, como puede ser el caso, caracterizado porque dicho por lo menos un motor (20; 220, 320) es un motor eléctrico de accionamiento directo del tipo conocido como motor de par de torsión dispuesto con su eje (X) ortogonal con respecto al eje de desplazamiento lineal (Y) de dicho elemento móvil (10; 210) y dicho por lo menos un par de piñones (36, 136; 236, 336) presenta el mismo eje (X) que el motor y en el que dicho por lo menos un motor (20; 220, 320) está comprendido en una unidad de accionamiento (25; 225, 325) que también comprende un árbol (22; 222, 322) del tipo que sobresale por ambos lados del motor, en el que dicha unidad de accionamiento por motor también comprende dicho par de piñones en cada extremo de dicho árbol y accionados por dicho árbol.

2. Sistema de accionamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad de accionamiento comprende un par de cubos (24; 124, 224, 324) dispuestos en los extremos de dicho árbol para accionar por lo menos un correspondiente subconjunto (30, 130, 230, 330) que incluye por lo menos una polea conductora (32, 132, 232, 332), un par de poleas conducidas (34, 42, 134), unos elementos de transmisión de movimiento que consisten preferentemente en correas dentadas (40) y por lo menos un piñón adicional (38) que presenta un eje (X₂) paralelo a dicho eje (X), de manera que los dientes de cada piñón (36, 38) engranan con las caras opuestas de los dientes (13) de la correspondiente cremallera (12).

3. Sistema de accionamiento para máquinas herramienta según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta dos motores (220, 320) comprendidos en las respectivas unidades de accionamiento (225, 325) que comprenden además unos respectivos árboles (222, 322) alineados a lo largo de un mismo eje (X) y acoplados entre sí mediante unos medios mecánicos adaptados para permitir que dichas unidades de accionamiento por motor (225, 325) funcionen en completa sincronía.

4. Sistema de accionamiento para máquinas herramienta según las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque cada una de dichas dos unidades de accionamiento por motor (225, 325) acciona, por medio de los extremos libres de cada motor (220, 320), un correspondiente subconjunto (230, 330).

5. Sistema de accionamiento para máquinas herramienta según la reivindicación 3, caracterizado porque dichos medios adaptados para permitir que dichas unidades de accionamiento por motor (225, 325) funcionen en completa sincronía consisten en un árbol no deformable (250) firmemente unido a los árboles (222, 322) de las mismas unidades de accionamiento por motor (225, 325).

6. Máquina herramienta que comprende una estructura estacionaria con un par de soportes separados (14, 114; 214, 314) y un elemento (10; 210) que se puede desplazar mediante un sistema de accionamiento según cualquiera de las reivindicaciones adjuntas.

7. Máquina herramienta según la reivindicación 6, en la que dicha estructura estacionaria es una bancada tipo pórtico provista de dos apoyos (14, 114; 214, 314) y dicho elemento móvil es un elemento de travesaño (10; 21) en el que dichos apoyos soportan unas respectivas cremalleras (12, 112; 212, 312), cada una de las cuales engrana con por lo menos uno de dichos piñones (36, 38, 136; 236, 336) que forma parte de por lo menos un subconjunto accionado por motor (30, 130; 230, 330).