Dispositivo tensor inductivo para enganchar y desenganchar herramientas.

Dispositivo para enganchar y desenganchar inductivamente un cuerpo (9) de herramienta de una herramienta,

en particular de una herramienta de rotación, en un portaherramientas, que presenta un manguito (3) de enganche abierto en su extremo libre de un material eléctricamente conductor para el alojamiento por fricción el cuerpo de herramienta, formando el manguito (3) tensor con el portaherramientas (1) un eje (7) de rotación, con una construcción (13) de bobinas de inducción que rodea el manguito (3) tensor compuesta por dos unidades 14a, 14b de bobina dispuestas en el mismo eje y regulables axialmente una con respecto a otra, una disposición (19a, 19b) de concentrador de material magnéticamente conductor y eléctricamente no conductor, que rodea la construcción (13) de bobinas de inducción, y con una disposición (46) de concentrador adicional de material magnéticamente conductor y eléctricamente no conductor, que está formada por varios elementos (46a, 46b) de concentrador agrupados esencialmente en forma anular, que pueden regularse con respecto al eje (7) de rotación en su posición de funcionamiento para el calentamiento inductivo del manguito (3) tensor, en el que los elementos (46a, 46b) de concentrador cubren al menos en parte la superficie (50) frontal libre del manguito (3) tensor, caracterizado porque los elementos (46a, 46b) de concentrador pueden aproximarse de manera inclinada con respecto al eje (7) de rotación con una componente radial y axial en su posición de funcionamiento para el calentamiento inductivo del manguito (3) tensor, en el que los elementos de concentrador cubren radialmente al menos en parte la superficie (50) frontal libre del manguito (3) tensor.

DISPOSITIVO TENSOR INDUCTIVO PARA ENGANCHAR Y DESENGANCHAR HERRAMIENTAS

La invención se refiere a un dispositivo tensor inductivo según el preámbulo de la reivindicación 1, es decir, a un dispositivo, con el que mediante calentamiento inductivo pueden fijarse herramientas mediante ajuste por contracción en un portaherramientas.

Para un cambio rápido de herramienta de herramientas de rotación, tales como fresas, brocas y similares, se conocen sistemas de cambio rápido para herramientas, que funcionan según el principio de inducción (véase el documento DE 39 25 641 A1) . En este caso se utilizan portaherramientas para alojar las herramientas que van a engancharse, que presentan un manguito tensor, cuyo orificio de alojamiento es menor que el diámetro exterior del cuerpo de herramienta de la herramienta que va a engancharse. Mediante una bobina de inducción colocada de manera concéntrica sobre el manguito tensor, que se alimenta por un generador de corriente con corriente alterna o corriente continua pulsada a una frecuencia de por ejemplo 10 a 50 kHz, dentro del manguito tensor, debido al campo de flujo magnético inducido de la bobina de inducción, se generan corrientes parásitas, que conducen a un calentamiento del manguito tensor y así a un ensanchamiento correspondiente del orificio de alojamiento del manguito tensor. La herramienta introducida entonces con su cuerpo en el orificio de alojamiento del manguito tensor se sujeta, tras un enfriamiento correspondiente del manguito tensor, con arrastre por fricción mediante ajuste por contracción dentro del orificio de alojamiento del manguito tensor. Para la extracción de la herramienta el manguito tensor se calienta a su vez de manera inductiva, de modo que el orificio de alojamiento se ensancha de manera correspondiente y la herramienta puede extraerse sin problemas. Para favorecer el calentamiento dirigido del manguito tensor se conocen los denominados concentradores de flujo magnético (véase "Steel Heat Treatment Handbook", Marcel Dekker, IR, INC 1997, capítulo 11 A, Induction Heat Treatment) , que en particular se disponen en ambos lados frontales aunque también en el perímetro exterior de la bobina de inducción y que concentran las líneas de flujo magnético generadas por la bobina de inducción y las conducen de manera dirigida a la zona que va a calentarse del manguito tensor. Los concentradores de flujo magnético de este tipo pueden estar formados como denominadas chapas de transformador, que están agrupadas de forma anular en las superficies frontales de la bobina de inducción, o están compuestas por un material de óxido cerámico, en particular ferrita. Estos materiales se caracterizan porque son magnéticamente conductores, aunque no eléctricamente conductores.

Los dispositivos de enganche y desenganche inductivos conocidos con concentradores de flujo magnético dispuestos en la superficie frontal de la bobina de inducción utilizan a menudo elementos de concentrador en forma anular (véase el documento JP 49-100434 o DE 199 15 412 A1) . En el caso de estos dispositivos conocidos, los elementos de concentrador en forma anular se extienden no sólo por la superficie frontal de la bobina de inducción sino al menos en parte también por la superficie frontal libre del componente que va a calentarse para el enganche. La desventaja de estos dispositivos consiste sin embargo en que en cada caso sólo están diseñados para el alojamiento de componentes, por ejemplo herramientas, con un determinado diámetro, lo que en particular es desventajoso para dispositivos de cambio de herramienta, porque por regla general tienen que engancharse herramientas con un diámetro diferente de manera alternante, para las que entonces también se necesitan diferentes tamaños de manguito tensor.

Esto no sólo encarece un sistema de cambio rápido sino que también dificulta su manejo.

Para eliminar esta desventaja se conoce (documento DE 10 2005 014 984 A1) utilizar una construcción de bobinas de inducción de varias partes, que en particular se compone de dos unidades de bobina, que como construcción se colocan sobre un manguito tensor de manera concéntrica y que pueden regularse axialmente entre sí con respecto al eje de rotación sujeto por el manguito tensor. De este modo puede adaptarse la longitud de la construcción de bobinas de inducción al tamaño respectivo del manguito tensor utilizado. De manera conocida, para herramientas con un diámetro de cuerpo mayor se utilizan manguitos tensores más grandes, que presentan una longitud de ajuste más larga para el enganche del cuerpo de herramienta que los manguitos tensores para herramientas con un diámetro menor. Mediante el ajuste axial correspondiente de las unidades de bobina de la construcción de bobinas de inducción una con respecto a otra en adaptación al tamaño correspondiente del manguito tensor, de este modo puede utilizarse un dispositivo tensor inductivo de este tipo para diferentes manguitos tensores y así diámetros de herramienta. En el caso de herramientas con diferentes diámetros para conseguir también una buena introducción de las líneas de flujo magnético generadas por la construcción de bobinas de inducción en el manguito tensor, en el dispositivo conocido está previsto también adicionalmente para la regulación axial de la construcción de bobinas de inducción una regulación del diámetro del concentrador de campo magnético, que en este dispositivo conocido está formado por elementos de concentrador a modo de obturador agrupados en forma anular, que se solapan entre sí y pueden hacerse pivotar radialmente hacia dentro a lo largo de un plano radial de manera perpendicular al eje de rotación sujeto por el manguito tensor. De este modo los elementos de concentrador a modo de obturador pueden hacerse pivotar de manera adecuada cubriendo de manera correspondiente la superficie frontal libre de un manguito tensor de diferente tamaño. La regulación axial de la construcción de bobinas de inducción y la regulación radial de los elementos de concentrador están acopladas entre sí y se produce a través de un anillo de posicionamiento giratorio, a través de cuya posición de giro se determina tanto la posición axial relativa de las unidades de bobina que pueden desplazarse unas con respecto a otras como la posición de pivotado radial de los elementos de concentrador a modo de obturador. Este dispositivo ha resultado útil en la práctica aunque aun puede mejorarse en particular, con vistas a los desarrollos automatizados pero también con vistas a una introducción optimizada dirigida y deseada de las líneas de flujo magnético concentradas por los elementos de concentrador en el manguito tensor que va a calentarse para el alojamiento de la herramienta.

El documento DE 10 2005 005892 A1 muestra una unidad de bobina de inducción, en la que los elementos de concentrador se aproximan en la dirección radial al manguito tensor que va a calentarse y cuya superficie frontal libre se cubre axialmente al menos en parte.

El objetivo de la invención es crear un dispositivo tensor inductivo para el enganche y desenganche de herramientas con una regulación de posición axial de una construcción de bobinas formada por al menos dos unidades de bobina y una regulación de diámetro de los elementos de concentrador, en el que también considerando el cambio de posición axial de las unidades de bobina de la construcción de bobinas de inducción en adaptación a manguitos tensores de diferente tamaño sea posible una orientación óptima de las unidades de bobina y también de los elementos de concentrador con respecto al manguito tensor. En este caso se garantizará un modo de construcción compacto del dispositivo tensor y también será posible un reequipamiento en funcionamiento semiautomático o completamente automático de manera sencilla.

Este objetivo se soluciona según la invención mediante las características contenidas en la parte caracterizadora de la reivindicación 1, estando caracterizados de manera conveniente perfeccionamientos de la invención mediante las características contenidas en las reivindicaciones dependientes.

El dispositivo tensor de inducción según la invención presenta por un lado una construcción de bobinas de inducción que rodea de manera concéntrica el manguito tensor de preferiblemente dos unidades de bobina dispuestas en el mismo eje una con respecto a otra, que pueden regularse axialmente una con respecto a otra y que comprende una disposición de concentrador de elementos de concentrador individuales, que en la posición de funcionamiento de la bobina de inducción colocada sobre el manguito tensor pueden desplazarse en una posición... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para enganchar y desenganchar inductivamente un cuerpo (9) de herramienta de una herramienta, en particular de una herramienta de rotación, en un portaherramientas, que presenta un manguito (3) de enganche abierto en su extremo libre de un material eléctricamente conductor para el alojamiento por fricción el cuerpo de herramienta, formando el manguito (3) tensor con el portaherramientas (1) un eje (7) de rotación, con una construcción (13) de bobinas de inducción que rodea el manguito (3) tensor compuesta por dos unidades 14a, 14b de bobina dispuestas en el mismo eje y regulables axialmente una con respecto a otra, una disposición (19a, 19b) de concentrador de material magnéticamente conductor y eléctricamente no conductor, que rodea la construcción (13) de bobinas de inducción, y con una disposición (46) de concentrador adicional de material magnéticamente conductor y eléctricamente no conductor, que está formada por varios elementos (46a, 46b) de concentrador agrupados esencialmente en forma anular, que pueden regularse con respecto al eje (7) de rotación en su posición de funcionamiento para el calentamiento inductivo del manguito (3) tensor, en el que los elementos (46a, 46b) de concentrador cubren al menos en parte la superficie

(50) frontal libre del manguito (3) tensor, caracterizado porque los elementos (46a, 46b) de concentrador pueden aproximarse de manera inclinada con respecto al eje

(7) de rotación con una componente radial y axial en su posición de funcionamiento para el calentamiento inductivo del manguito (3) tensor, en el que los elementos de concentrador cubren radialmente al menos en parte la superficie (50) frontal libre del manguito (3) tensor.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el deslizamiento de los elementos (46a, 46b) de concentrador se produce de manera traslatoria.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los elementos (46a, 46b) de concentrador están alojados en cada caso en correderas (44) , deslizantes de manera traslatoria (lineal) con un ángulo de desde 60 hasta 80º, preferiblemente desde 65 hasta 75º con respecto al eje de rotación.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque las correderas (44) en forma de carro están formadas por material magnéticamente no conductor, preferiblemente por material cerámico o plástico y los elementos (46a, 46b) de concentrador están alojados en cada caso en el extremo libre y dirigido en dirección al eje de rotación de las correderas (44) .

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque están previstas seis correderas (44) agrupadas en forma de anillo, que están guiadas de manera deslizante en ranuras orientadas linealmente de una corona (22) de guiado de material magnéticamente no conductor.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque al menos una parte de las correderas, preferiblemente en la agrupación en forma anular una de cada dos correderas (44b) porta, en cada caso un listón (54, 56) de tope de material magnéticamente no conductor, preferiblemente aluminio, que sobresale como tope (56) ligeramente, concretamente de 0, 2 a 0, 6 mm, preferiblemente de 0, 3 a 0, 4 mm de la superficie frontal del elemento (46b) de concentrador, dirigida en dirección al manguito 3 tensor.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque el control del movimiento de deslizamiento de las correderas (44) se produce mediante clavijas (42) de levas en las correderas, que engranan en curvas (40) de control correspondientes de un anillo (38) de posicionamiento.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto un concentrador (58) anular adicional, que está dispuesto de manera fija en el espacio intermedio radial entre las unidades (14a, 14b) de bobina y los elementos (46a, 46b) de concentrador alojados en las correderas (44) .

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo porta una cabeza (60) de inducción anular de material magnéticamente no conductor y eléctricamente conductor, preferiblemente cobre, que se dispone y/o configura de tal manera que como elemento de apantallado activo forma un contracampo magnético frente a los campos magnéticos de dispersión generados por la bobina de inducción.

10. Dispositivo según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque el concentrador (58) adicional y/o la cabeza (60) de inducción están dispuestos en un anillo de recubrimiento dispuesto en el lado frontal, que está dispuesto fijado en la carcasa o en la corona (32) de posicionamiento.

11. Dispositivo según la reivindicación 1 o una de las reivindicaciones dependientes 2 a 10, caracterizado porque las dos unidades (14a, 14b) de bobina incluyendo los manguitos (19a, 19b) de concentrador asociados pueden regularse axialmente uno respecto a otro mediante un guiado longitudinal, teniendo lugar el guiado del

manguito (19b) de concentrador a lo largo de un anillo (28) de guiado interno, que está cubierto por un anillo (26) de guiado externo dispuesto concéntricamente sobre el mismo, comunicándose entre sí los dos anillos (26, 28) de guiado para regular axialmente la unidad (14a, 14b) de bobina a través de un mecanismo de levas.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el anillo (28) de guiado interno presenta en su perímetro exterior varias, preferiblemente cuatro curvas de control, con las que se comunica el anillo (26) de guiado externo mediante en cada caso una leva.

13. Dispositivo según la reivindicación 11 o 12, caracterizado porque una corona (32) de posicionamiento para la aproximación lineal de las correderas (44) y los elementos

(46) de concentrador está colocada de manera giratoria sobre el anillo (26) de guiado externo.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque la colocación de la corona de posicionamiento sobre el anillo (26) de guiado externo se produce mediante un cojinete de rodamiento, en particular una banda (34) de cojinete de bolas.

15. Dispositivo según la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque sobre la corona

(32) de posicionamiento y sobre el anillo (26) de guiado externo está prevista en cada caso una corona dentada para el accionamiento giratorio de la corona (32, 38) de posicionamiento y del anillo (28) de guiado externo.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque el accionamiento de las coronas (62, 64) dentadas de la corona (32, 38) de posicionamiento y del anillo (26) de guiado externo se produce en cada caso de manera motora y a través de un mecanismo de transmisión.

17. Dispositivo según la reivindicación 16, caracterizado porque el motor y el mecanismo (72, 76, 78, 66) de transmisión para la corona (32, 38) de posicionamiento y el motor y el mecanismo (74, 80, 82, 68) de transmisión para el anillo (26) de guiado externo están dispuestos sobre un carro (70) común, que está dispuesto sobre un guiado (86) lineal sobre una mesa (84) de sujeción fijada al dispositivo, de manera que los dos motores y el mecanismo de transmisión se desplazan conjuntamente con una regulación axial de ambas unidades de bobina con el anillo (26) de guiado externo.

18. Dispositivo según la reivindicación 16 o 17, caracterizado porque para el accionamiento de la corona (32, 38) de posicionamiento y del anillo (26) de guiado externo en cada caso se utiliza un árbol (66, 68) helicoidal, que se engrana con la respectiva corona (62, 64) de rueda dentada y actúa con autobloqueo.