Sujetapiezas para partes a ser mecanizadas con maquinas-herramienta, particularmente para partes que tienen una gran masa a ser mecanizada en tornos verticales.

Un sujetapiezas para partes a ser mecanizadas con máquinas-herramienta,

parti-cularmente para partes que tienen una gran masa a ser mecanizada en tornos verticales, que comprende:

- una mesa de trabajo (11) para soportar una parte (12),

- una base (13) para soportar dicha mesa de trabajo (11),

- al menos un cojinete de soporte hidrostático (14) adaptado para soportar dicha mesa de trabajo (11) sobre dicha base (13),

- al menos un cojinete de precarga (15), que está interpuesto entre dicha mesa de trabajo (11) y dicha base (13), en una configuración paralela dinámica respecto de dicho al menos un cojinete de soporte (14), y caracterizado por el hecho de que

- medios (16) para modular una precarga impartida a dicho al menos un cojinete de soporte (14),

- medios (17) para detectar al menos un parámetro funcional (A) de al menos una corredera de soporte elegida (14a) de dicho al menos un cojinete de soporte (14), y

- una unidad central (18) para controlar dichos medios de modulación (16),

dicha unidad de control central (18) estando funcionalmente conectada a dichos medio detectores (17) para recibir de ellos estimaciones de dicho al menos un parámetro funcional (A), dicha unidad de control central (18) estando además conectada funcional-mente a dichos medios de modulación (16) para moverlos como una función de dichas estimaciones.

Sujetapiezas para partes a ser mecanizadas con máquinas-herramienta, particularmente para partes que tienen una gran masa a ser mecanizada en tornos verticales. Campo técnico La presente invención hace referencia a un sujetapiezas para partes a ser mecanizadas con máquinas-herramienta, particularmente para partes que tienen una gran masa a ser mecanizada en tornos verticales (véase por ejemplo US-3, 871, 721) . Estado de la técnica Hoy en día, en el campo de las máquinas-herramienta para mecanizar partes que tienen una gran masa, por ejemplo incluso más de 100 toneladas, tornos verticales provistos de un sujetapiezas son conocidos que comprenden mesas rotatorias provistas de quintas ruedas de soporte con cojinetes de bolas, por ejemplo cojinetes de rodillos o cojinetes de pista de rodamiento o cojinetes hidrostáticos.

Un requisito muy urgente en el campo de estas máquinas consiste en asegurar una rigidez del sujetapiezas que haga posible impedir sus inestabilidades dinámicas al mecanizar las partes, ya que la masa de la parte a ser mecanizada cambia.

De hecho, un requisito del usuario de tales tornos es poder utilizarlos para mecanizar partes cuyo peso pueda variar de unas pocas toneladas a 120 toneladas o más.

Por otro lado, actualmente la filosofía de diseño seguida para dimensionar los dispositivos de soporte en uso hoy proveen la optimización del comportamiento dinámico para una carga elegida.

El comportamiento dinámico de los dispositivos diseñados de esta manera es por lo tanto óptimo para partes que tengan un peso que sea igual a o casi igual a la carga de proyecto, mientras exhiben una disminución de los niveles de comportamiento que es proporcional a la diferencia entre el peso de la parte y el de la carga de proyecto.

Quintas ruedas con cojinetes de soporte hidrostáticos son actualmente particularmente apreciadas porque para las mismas condiciones de diseño comparadas con los cojinetes de bolas en uso no tienen vacilaciones de arranque, que son debidas al aplastamiento de los rodillos y de las bolas, y exhiben menos absorción de potencia en forma de fricción dinámica, y por lo tanto exhibiendo menores temperaturas operativas también, para mayor ventaja de la estabilidad dimensional de las partes que son sensibles a los efectos de dilatación térmica.

Sin embargo, según las técnicas de diseño indicadas, el uso de cojinetes hidrostáticos es particularmente poco adecuado para soportar la quinta rueda de soporte de la mesa de trabajo en uso en dispositivos de soporte sobre los que partes que varían grandemente en peso son desplegadas.

De hecho, tal y como se conoce, la operación óptima de los cojinetes hidrostáticos se identifica por un espesor de hueco y presión de fluido, que dependen de las elecciones de dimensionamiento.

Por lo tanto, una disminución en la carga de tales cojinetes, debido al mecanizado de una parte que tenga un peso menor que el de la carga de proyecto, induce una reducción en la presión de fluido y un aumento en el hueco, que corresponden a una configuración de rigidez que es menor que la de la operación óptima y a un flujo mayor de fluido que el sistema hidráulico tiene que manejar.

Viceversa, sobrecargar el cojinete hidrostático, respecto de la carga óptima, induce un aumento en rigidez que está correlacionado con el aumento de la presión de fluido y con la reducción del hueco.

En particular, la reducción del hueco es un efecto operativo crítico por el hecho de que con la reducción del hueco operativo aumenta la probabilidad de contacto mutuo de las correderas hidrostáticas que componen el cojinete.

Si tal contacto ocurre de hecho, el daño a la quinta rueda siempre es extensivo, bien sea que induzca un repentino aumento de la temperatura operativa o, en el peor caso, que provoque que las correderas se agarroten.

Así que actualmente, el uso de quintas ruedas hidrostáticas, por muy apreciadas que sean, tiende a limitarse relativamente a máquinas que tengan un dispositivo para compensar la carga operativa.

Dispositivos de compensación que son conocidos actualmente, que son utilizados tanto en dispositivos de soporte con quintas ruedas hidrostáticas como en dispositivos de soporte con quintas ruedas con cojinetes de bolas, están adaptados para determinar una carga operativa mínima de la quinta rueda que soporta la mesa de trabajo o para cooperar con la quinta rueda para soportar la parte, limitando así la carga máxima que pesa sobre ella.

Los dispositivos de compensación más avanzados conocidos actualmente en general tienen pistones hidráulicos sobre una quinta rueda de precarga conectada a la mesa de trabajo que sujeta la parte.

Tales pistones hidráulicos actúan

-de acuerdo con el peso de la parte, con el fin de determinar una precarga gradual

en la quinta rueda sustentadora, o

-en desacuerdo con el peso de la parte, con el fin de compartir gradualmente su so

porte con la quinta rueda sustentadora, a medida que el peso de la parte a ser sopor

tada aumenta.

En efecto, por lo tanto, tales dispositivos compensadores tienen una acción sobre la quinta rueda sustentadora que es de naturaleza gradual, precargándola o descargándola según una proporcionalidad preestablecida al peso a ser soportado.

De esta manera, tales dispositivos extienden la gama de operación óptima del sujetapiezas de un valor de carga óptima a un intervalo de cargas, actuando sobre los cojinetes, que es igual al intervalo de pesos de la parte para la que están adaptados para compensar.

Por lo tanto, aunque son muy apreciados hoy en día, tales dispositivos compensadores sin embargo sólo son capaces de ampliar el campo de operación óptima de los dispositivos de soporte sobre los que están fijados, lo que significa que aún existe una necesidad urgente para dispositivos de soporte que puedan mantener una rigidez óptima adaptándose automáticamente al peso de la pieza a ser mecanizada, incluso si variara durante la operación de mecanizado misma. Explicación de la invención El objetivo de la presente invención es cumplir este requisito diseñando un sujetapiezas que en uso esté en condiciones de operación óptima independientemente de forma sustancial del peso de la parte a ser mecanizada que soporta.

Dentro de este objetivo, un objeto de la invención es proveer un sujetapiezas que haga posible modular automáticamente su configuración, como una función del peso de la parte que soporta mientras mantiene su rigidez en condiciones de operación óptima.

Otro objeto de la invención es diseñar un sujetapiezas que haga posible modular automáticamente su configuración al tiempo que mantiene su rigidez en condiciones de operación óptima incluso en caso de variaciones de carga que puedan deberse a expansiones de calor que emanan durante el mecanizado de la parte que está soportando.

Otro objeto de la invención es proveer un sujetapiezas que haga posible modular automáticamente su configuración incluso durante el mecanizado de la parte que está soportando.

Otro objeto de la invención es diseñar un sujetapiezas que sea estructuralmente simple y fácil de utilizar.

Este objetivo así como estos y otros objetos que resultarán aparentes de mejor modo a continuación se consiguen mediante un sujetapiezas para partes a ser mecanizadas con máquinas herramienta, particularmente para partes que tienen una gran masa a ser mecanizada en tornos verticales, caracterizado por el hecho de que comprende

-una mesa de trabajo para soportar la parte,

-una base para soportar dicha mesa de trabajo,

-al menos un cojinete de soporte hidrostático adaptado para soportar dicha mesa de

trabajo sobre dicha base,

-al menos un cojinete de precarga que está interpuesto entre dicha mesa de trabajo

y dicha base en una configuración paralela dinámica respecto de dicho al menos un cojinete de soporte,

-medios para modular una precarga impartida a dicho al menos un cojinete de so

porte,

-medios para detectar al menos un parámetro funcional de al menos una corredera

de soporte elegida de dicho al menos un cojinete de soporte, y

-una unidad central para controlar dichos medios de modulación,

dicha unidad de control central estando funcionalmente conectada a dichos medios detectores como para recibir de ellos estimaciones de dicho al menos un parámetro funcional, dicha unidad de control central estando conectada además funcionalmente a dichos medios de modulación para moverlos como una función de dichas estimaciones. Breve descripción de los dibujos Otras características y ventajas de la invención resultarán aparentes... [Seguir leyendo]

1. Un sujetapiezas para partes a ser mecanizadas con máquinas-herramienta, particularmente para partes que tienen una gran masa a ser mecanizada en tornos verticales, que comprende:

- una mesa de trabajo (11) para soportar una parte (12) ,

- una base (13) para soportar dicha mesa de trabajo (11) ,

- al menos un cojinete de soporte hidrostático (14) adaptado para soportar dicha mesa de trabajo (11) sobre dicha base (13) ,

- al menos un cojinete de precarga (15) , que está interpuesto entre dicha mesa de trabajo (11) y dicha base (13) , en una configuración paralela dinámica respecto de dicho al menos un cojinete de soporte (14) , y caracterizado por el hecho de que

- medios (16) para modular una precarga impartida a dicho al menos un cojinete de soporte (14) ,

- medios (17) para detectar al menos un parámetro funcional (A) de al menos una corredera de soporte elegida (14a) de dicho al menos un cojinete de soporte (14) , y

- una unidad central (18) para controlar dichos medios de modulación (16) ,

dicha unidad de control central (18) estando funcionalmente conectada a dichos medio detectores (17) para recibir de ellos estimaciones de dicho al menos un parámetro funcional (A) , dicha unidad de control central (18) estando además conectada funcionalmente a dichos medios de modulación (16) para moverlos como una función de dichas estimaciones.

2. El sujetapiezas según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dicha mesa de trabajo (11) comprende un soporte (19) para dicho al menos un cojinete de precarga (15) , dichos medios de modulación (16) comprendiendo pistones (20) para empujar contra dicho al menos un cojinete de precarga (15) , dichos pistones (20) estando funcionalmente conectados a dicha unidad de control central (18) con el fin de ser movi

dos por ella al establecer el empuje de precarga impartido a dicho al menos un cojinete de soporte (14) mediante dicho al menos un cojinete de precarga (15) .

3. El sujetapiezas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dichos medios detectores (17) comprenden al menos un transductor de presión (21) , que está conectado a dicha al menos una corredera de soporte elegida (14a) , dicho transductor de presión (21) estando adaptado para estimar una presión de flujo (P1) , dicha presión de flujo (P1) siendo la presión operativa de dicha al menos una corredera de soporte elegida (14a) , dicho al menos un parámetro funcional siendo dicha presión de flujo (P1) .

4. El sujetapiezas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicho al menos un cojinete de precarga (15) es del tipo de soporte hidrostático.

5. El sujetapiezas según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que comprende un sistema de suministro (22) , que está adaptado para el suministro hidráulico de dicho al menos un cojinete de precarga (15) a una presión P0, dicha unidad de control central (18) estando conectada funcionalmente a dicho sistema de suministro (22) para mover la presión de suministro (P0) de dicho al menos un cojinete de precarga (15) , en sintonía con el simultáneo movimiento de dichos pistones (20) .

6. El sujetapiezas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicha unidad de control central (18) comprende

- primeros medios de cálculo que están adaptados para calcular una variación de la fuerza de precarga (dFp) , a ser aplicada a dicho al menos un cojinete de soporte (14) mediante dichos pistones (20) , dicha variación de fuerza de precarga (dFp) siendo igual al producto de una primera área virtual (Av1) y la diferencia entre una presión de flujo óptima (Pott) y dicha presión de flujo (P1) , es decir, en fórmulas dFP= Av1 . (Pott – P1) , dicha primer área virtual (Av1) siendo el área virtual de dicho al menos un cojinete de soporte

(14) y dicha presión de flujo óptima (Pott) siendo la presión operativa de dicho al menos un cojinete de soporte (14) en la condición funcional óptima,

- segundos medios de cálculo que están adaptados para calcular una variación de la presión de los pistones (dPp) , que es igual al ratio que es el resultado de la división de dicha variación de la fuerza de precarga (dFp) , por el área de la corona de los pistones (Ap) , en fórmula dPp=dFp/Ap, dicha variación de presión de pistón (dPp) siendo la variación de presión operativa de dichos pistones (20) que está adaptada para impartir a dicho al menos un cojinete de soporte (14) dicha variación de fuerza de precarga (dFp) ,

- terceros medios de cálculo que están adaptados para calcular una variación de presión de precarga (dP2) que es igual al ratio que es el resultado de la división de dicha variación de fuerza de precarga (dFp) por una segunda área virtual (Av2) , en fórmula dP2=dFp/Av2, dicha segunda área virtual (Av2) siendo el área virtual de dicho al menos un cojinete de precarga (15) y dicha variación de presión de precarga (dP2) siendo la variación de presión operativa de dicho al menos un cojinete de precarga (15) ,

- primeros medios motrices que están conectados a dichos pistones (20) para moverlos, impartiendo a ellos una variación de la presión operativa que es igual a dicha variación de presión de los pistones (dPp) ,

- segundos medios motrices que están conectados al sistema de suministro (22) para moverlo, impartiendo una variación de presión de suministro (dP0) a la presión de suministro (P0) para mantener constante la altura de hueco (h) de dicho al menos un cojinete de precarga (15) como consecuencia de dicha variación de presión de precarga (dP2) .

7. El sujetapiezas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dichos segundos medios motrices comprenden al menos un servoregulador de presión que está interpuesto entre dicho sistema de suministro (22) y dicho al menos un cojinete de precarga (15) para impartir dicha variación de presión de suministro (dP0) de dicho al menos un cojinete de precarga (15) , suministrada por dicho sistema de suministro (22) , para mantener constante dicha altura de hueco (h) siguiendo a dicha variación de presión de precarga (dP2) .

8. El sujetapiezas según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que dichos medios de cálculo y dichos medios motrices trabajan según un ciclo de lazo cerrado, determinando cíclica y automáticamente

- una verificación de la configuración funcional de dicho al menos un cojinete de soporte (14) ,

- una reconfiguración de dicho sujetapiezas (10) cuando la verificación confirma una variación de la configuración funcional de dicho cojinete de soporte (14) respecto de la configuración funcional para la operación óptima.

9. El sujetapiezas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dichos medios de cálculo están integrados en un CLP conectado a dichos medios motrices.