Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra y similares.

Máquina robotizada que comprende un robot con cabezales intercambiables automáticamente situado en el centro de un área de trabajo con unas mesas de trabajo rodeada de una verja protectora. El robot comprende un brazo articulado controlado por un programa, es del tipo de los utilizados en el mercado. El brazo tiene un extremo fijo a un soporte y otro extremo móvil. Los cabezales a los que se puede acoplar pueden ser una cortadora de hilo diamantado, un cabezal doble con un disco de corte en un extremo y una fresa diamantada en el otro, y un tercer cabezal con un portabrocas.

Además máquina robotizada comprende un sistema de control programable, que controla todas las operaciones y en particular incluye un programa simple con opciones, seleccionables por un operario, de tipo de moldura y tamaño de la pieza a mecanizar.

Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra y similares.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una máquina para trabajar la piedra o materiales análogos, pudiendo fresar y cortar formando superficies curvas, utilizando varios tipos de herramientas y cambiándolas automáticamente.

Antecedentes de la invención

En la actualidad, para el mecanizado de la piedra bien sea el corte o fresado y para conseguir el moldeado de comisas, antepechos, balaustres, etc., existen varios tipos de máquinas que pueden agruparse en tres tipos:

a) Las cortadoras-puente de control numérico o centros de mecanizado: máquinas con 3, 4 o incluso 5 ejes que con control numérico ejecutan un programa de moldurado generalmente con un disco como herramienta de trabajo. Para conseguir realizar la moldura, va haciendo cortes paralelos entre sí y perpendiculares al perfil de la moldura, dejando una separación equivalente al espesor del disco entre corte y corte. Una vez hecho el rayado o bien se termina manualmente (operación ejecutada por los canteros, con mucha producción de polvo) y que es lo que se hace en la mayoría de los talleres, o bien se realiza una segunda pasada pero esta vez cortando todo el perfil, sin dejar espacio entre pasadas, por lo que la moldura queda casi terminada. El inconveniente de este método, bien terminado por un cantero o bien con una segunda pasada, es que el tiempo de ejecución es excesivo. Otro inconveniente, sobre todo si se termina manualmente, es que se produce gran cantidad de polvo, incluso aunque haya extractores, ya que al trabajar con las máquinas manuales en todas direcciones es muy difícil que éste desaparezca por completo. Un ejemplo de este tipo de cortadoras, en este caso con una fresa se puede ver en el documento de patente ES2138652, y el sistema de corte de molduras, aunque en este caso con varios discos en lugar de uno solo que se va desplazando en el ES2239847.

b) Las molduradoras de hilo diamantado: son máquinas generalmente de gran tamaño que mediante un hilo diamantado molduran la pieza según un diseño programado. Consta de 2 poleas de gran diámetro sobre una estructura de puente. Con este método se consigue una curvatura más perfecta pero el tiempo de elaborado es mayor que con el método anterior pues el avance del hilo es lento. Son máquinas grandes y están destinadas a grandes producciones tanto en cantidad como en tamaño de las piezas. Para pequeñas piezas o en muy pocas cantidades, estas máquinas no son rentables. Para ello hay unas máquinas manuales pero son muy lentas y por ello su uso es limitado. En los documentos de patente FR2617083 y ES8706512 pueden verse dos ejemplos de esta técnica.

c) Los robots o brazos flexibles: son la tecnología más moderna y su principal ventaja es la flexibilidad para los trabajos pues tanto puede valer para el paletizado, corte, fresado, flameado, pulido, incluso los hay programables para la realización de esculturas, dependiendo del cabezal y herramienta que se le acople. En el paletizado llevan una ventosa acoplada y se usan para descargar y mover las piezas a cortar. Un modelo de este tipo de robot se muestra en WO2004020166. Los dedicados al corte, fresado, flameado o taladrado, llevan un cabezal con varias herramientas. Cogen las piezas a mecanizar directamente de la línea de corte o bien de una mesa de piezas, las colocan en una mesa de trabajo y una vez mecanizadas las coloca en otra mesa. Los robots dedicados a escultura van sobre una instalación con una mesa de trabajo y una zona con un intercambiador de herramientas, así el robot comienza desbastando el material con discos o fresas gruesas y termina realizando los trabajos finos con fresolines específicos. Puede verse un robot de este tipo en el documento DE102004012346.

La máquina robotizada para el mecanizado de la piedra de la invención combina las ventajas de estos tres tipos de máquinas eliminando muchos de sus inconvenientes: puede cortar, fresar, mover piezas, sin desprender excesivo polvo, con la flexibilidad del movimiento del robot y la capacidad de cortar según trazados sinuosos de la cortadora de hilo de diamante.

Con la máquina robotizada de la invención, se elimina la necesidad de plantillas, permite cortes cónicos y rectos a la vez al tener mayor maniobrabilidad. Al ser robotizada, pero poder utilizar el procedimiento de corte por hilo de diamante resulta más económica, ya que el hilo de diamante es más barato que una fresa de mecanizado, y se puede conseguir mayor detalle (un ancho de corte típico con con hilo es de 6 mm., mientras que con fresolín de corte sería de 120 mm. Por otro lado, frente a las máquinas puente de corte por hilo diamantado conocidas, resulta más económica para piezas pequeñas o en número pequeño.

Además, en la siguiente descripción se podrá comprobar que existen otras ventajas sobre las máquinas conocidas:

• Mayor seguridad: el operario no está en contacto directo con la máquina, salvo que esta está parada.

• Mejores condiciones de trabajo: menos polvo, no se está expuesto a salpicaduras de agua, no necesita hacer ningún esfuerzo para mover la máquina.

• Mayor calidad: al poder utilizar el robot con hilo de corte con un empuje constante, sin saltos.

• Economía: por un lado, el hilo corta a velocidad constante, lo que aumenta su duración. Por otra parte, la máquina robotizada de la invención ahorra tiempo, lo cual es una ventaja económica.

• Rapidez: la máquina realiza muchas operaciones automáticamente, no es necesario elaborar plantillas, y en la mayoría de los casos no es necesario mover la piedra, pues el robot trabaja por todos los lados. Además aprovecha los tiempos muertos haciendo otros trabajos.

• Sencillez de uso: No exige saber programarla para su uso, el operario solo necesita seleccionar el tamaño de moldura y el tamaño de la pieza.

Descripción de la invención

La presente invención consiste en una máquina robotizada para el mecanizado de la piedra que comprende un brazo articulado de movimientos programables, teniendo en el extremo de trabajo del brazo medios para acoplarse automáticamente a un cabezal de trabajo intercambiable. Además de este robot, a cada uno de los lados del brazo articulado, dentro de su área de trabajo, la máquina robotizada comprende mesas de trabajo laterales, y enfrente del brazo articulado, una tercera mesa de trabajo giratoria sobre un eje vertical, con dos soportes para barras de piedra.

Es decir, que la máquina robotizada de la invención comprende un robot con cabezales intercambiables automáticamente situado en el centro de un área de trabajo con unas mesas de trabajo, que. preferentemente, estará rodeada de una verja protectora que impide el paso de personas al área de trabajo, por motivos de seguridad.

El brazo articulado, controlado por un programa, es del tipo de los utilizados en el mercado. El brazo tiene un extremo fijo a un soporte y otro extremo móvil, el extremo de trabajo, en el cual colocándole la herramienta adecuada al programa ejecuta los movimientos necesarios para mecanizar la piedra. El brazo robotizado de la invención tiene unos medios que le permiten acoplarse automáticamente a un cabezal de trabajo o a otro, según sea el tipo de trabajo a realizar. Estos medios son automáticos, es decir, permiten que, siguiendo una rutina del programa de un sistema de control, sin necesidad de intervención manual de un operario, el brazo se dirija a una mesa donde estén los cabezales, se desacople del que haya estado utilizando hasta ese momento y se acople a otro, quedando listo para seguir trabajando.

Los medios para acoplarse automáticamente a un cabezal de trabajo pueden ser de muchos tipos, pero preferentemente comprenderán una placa con medios para asegurar o liberar el cabezal, uno o varios elementos centradores, un conector eléctrico, un conector de aire comprimido y un conector de agua de refrigeración.

En estos medios de acoplamiento del brazo del robot se pueden acoplar varios tipos de cabezales de trabajo, pero en la invención se incluyen preferentemente tres.

El primero es una cortadora de hilo diamantado, que comprende un cuerpo donde está el elemento de acople con el medio de acoplamiento del robot y que sirve de estructura soporte de las poleas que forman el circuito por el que se mueve el hilo diamantado. Hay una polea de tracción unida a un motor eléctrico, hidráulico o neumático, que toma su energía, del tipo que sea, a través del medio de acoplamiento. Hay también poleas en los dos extremos del lado de...

1. Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra caracterizada porque comprende un brazo articulado de movimientos programables, teniendo en el extremo móvil del brazo medios para acoplarse automáticamente a un cabezal de trabajo intercambiable.

2. Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra según la reivindicación 1 caracterizada porque los medios para acoplarse automáticamente a un cabezal de trabajo intercambiable comprenden una placa con medios para asegurar o liberar el cabezal, uno o varios elementos centradores, un conector eléctrico, un conector de aire comprimido y un conector de agua de refrigeración.

3. Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra según la reivindicación 1 ó 2 caracterizada porque uno de los cabezales a los que se puede acoplar comprende una cortadora de hilo diamantado.

4. Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra según la reivindicación 3 caracterizada porque la cortadora de hilo diamantado comprende una polea de tracción movida por un motor, una polea tensora y dos poleas guía en el extremo de corte del cabezal para mover, guiar y mantener tenso el hilo diamantado, y porque el motor toma su energía y es controlado a través del acoplamiento con el brazo del robot.

5. Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra según la reivindicación 1 ó 2 caracterizada porque uno de los cabezales a los que se puede acoplar comprende un motor con acoplamientos en ambos extremos de su eje, pudiendo colocar en un extremo del eje un disco de corte y en el otro extremo una fresa diamantada, y porque el motor toma su energía y es controlado a través del acoplamiento con el brazo del robot.

6. Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra según la reivindicación 1 ó 2 caracterizada porque uno de los cabezales a los que se puede acoplar comprende un motor de altas revoluciones, que incorpora en su eje un portabrocas al que se puede acoplar diversas herramientas, y porque el motor toma su energía y es controlado a través del acoplamiento con el brazo del robot.

7. Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizada porque además comprende, a cada uno de los lados del brazo articulado, dentro de su área de trabajo, mesas de trabajo laterales, y enfrente del brazo articulado, una tercera mesa de trabajo giratoria sobre un eje vertical, con dos soportes para barras de piedra, de modo que uno de los soportes con la barra de piedra está delante del brazo articulado para que mecanice la barra, mientras el otro soporte con la barra de piedra está en posición opuesta, fuera del área de trabajo del brazo articulado, y de modo que al girar la mesa de trabajo giratoria intercambian las posiciones los dos soportes con las barras de piedra, pasando el que estaba dentro del área de trabajo del brazo articulado a fuera del área de trabajo, y el que estaba fuera adentro.

8. Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra según la reivindicación 7 caracterizada porque el área de trabajo del brazo articulado está rodeada de una verja protectora que impide el paso de personas al área de trabajo, y porque las dos mesas de trabajo laterales están dentro del área encerrada por la verja protectora, y porque parte de la mesa de trabajo giratoria con uno de los soportes para barras de piedra está dentro del área encerrada por la verja protectora, y porque parte de la mesa de trabajo giratoria con el otro soporte para barras de piedra está fuera, y porque la verja protectora está dispuesta de tal modo que permite el giro de la mesa de trabajo giratoria a la vez que mantiene uno de los soportes para barras de piedra dentro del área encerrada por la verja protectora, y fuera de este área el otro soporte para barras de piedra.

9. Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra según la reivindicación 8 caracterizada porque la verja protectora dispone de una puerta de acceso para personas al área de trabajo, y porque esta puerta está siempre cerrada cuando el brazo articulado está en disposición de operar, y solo se puede abrir si el brazo articulado está en posición de reposo y el suministro de energía al brazo articulado cortado.

10. Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizada porque comprende una unidad de lectura de desgaste de la herramienta.

11. Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 caracterizada porque comprende un sistema de control programable, que controla los movimientos del brazo articulado, los cambios de cabezal y las operaciones de corte del brazo con cada cabezal, y los movimientos de otras partes de la máquina robotizada.

12. Máquina robotizada para el mecanizado de la piedra según la reivindicación 11 caracterizada porque el sistema de control programable incluye opciones, seleccionables por un operario, de tipo de moldura y tamaño de la pieza a mecanizar.