Equipo para intercambio de componentes sustituibles en máquinas herramientas.

Concretamente componentes sustituibles de diferentes categorías,

necesarios para distintas operaciones de mecanizado, tal como cabezales o portaherramientas y herramientas, que comprende un almacén estático unificado, en el que se sitúan dichos componentes y un único equipo manipulador (20) provisto de, al menos, un manipulador (50) de dichos componentes, automatizado y gobernado por un sistema de control, para el desplazamiento, intercambio y posicionamiento de los componentes sustituibles de ambos tipos entre el barrón de la máquina herramienta (10) y el almacén (40).

Equipo para intercambio de componentes sustituibles en máquinas herramientas.

Objeto de la invención La presente invención, equipo para intercambio de componentes sustituibles en máquinas herramientas, se refiere, como el propio título indica, a un equipo para el intercambio automático en máquinas herramientas de distintos 5 componentes de diferentes categorías (cabezales de mecanizado, portaherramientas y herramientas) . El equipo tiene como finalidad permitir en una máquina herramienta, por ejemplo un torno vertical o similar, el intercambio de componentes sustituibles de distintas categorías en la misma, ya sean cabezales, portaherramientas o herramientas, para lo cual dicho equipo comprende, esencialmente, un almacén estático unificado, donde se almacenan todos los componentes sustituibles de las diferentes categorías, y un único equipo manipulador de dichos componentes 10 automatizado y gobernado por un sistema de control, el cual está dotado de libertad de movimientos y cuenta con, al menos, un manipulador con medios de sujeción aptos para sujetar dichos componentes sustituibles de diferentes categorías, de tal forma que dicho manipulador está capacitado para el desplazamiento, intercambio y posicionamiento de los mismos entre el barrón o eje principal de la máquina herramienta y el citado almacén.

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector técnico de la industria dedicada a la 15 fabricación de máquinas herramientas, así como equipos, máquinas y dispositivos para el cambio de cabezales, portaherramientas y herramientas sustituibles en máquinas herramientas.

Antecedentes de la invención En el estado de la técnica son conocidos equipos para el intercambio de herramientas en máquinas herramientas en los cuales el manipulador y los medios de sujeción para sujetar los componentes a sustituir están constituidos de modo que 20 solo puedan efectuar el cambio de un componente sustituible de una única categoría, es decir, bien herramientas bien cabezales o portaherramientas.

En el estado de la técnica, son conocidos equipos manipuladores o robots que mediante dos pinzas sujetan y transportan exclusivamente herramientas desde un almacén hasta el barrón o eje principal de una máquina herramienta y viceversa, estando su aplicación limitada únicamente al cambio de herramientas. Este hecho supone un 25 inconveniente, ya que en multitud de máquinas herramientas es necesario, no solo efectuar el cambio de herramientas para la realización de diferentes operaciones, sino que también es necesario llevar a cabo el cambio de cabezal o portaherramientas, operaciones que deben realizarse de forma automática mediante otro equipo independiente o manual, con la consiguiente pérdida de tiempo que ello supone. Estos tipos de dispositivos se describen en los documentos del estado de la técnica con los números DE29821047U1, EP01985411A1, EP0128487A1 y GB2075893A. 30

El documento de la técnica anterior DE29821047U1 describe un equipo para el cambio en máquinas herramientas con un barrón de componentes sustituibles con un único almacén estático unificado único en el que se sitúan todos los componentes sustituibles y un único equipo manipulador de dichos componentes, automatizado y gobernado por un sistema de control, disponiendo dicho equipo manipulador de un único manipulador para el desplazamiento, intercambio y posicionamiento de los componentes sustituibles entre el barrón de la máquina herramienta y el almacén. Este 35 documento sólo se refiere al cambio de herramientas, pero no al cambio de herramientas y cabezales o portaherramientas, como componentes de diferentes categorías, que se dota de dos dispositivos de sujeción diferentes en el manipulador para reducir el tiempo de sustitución de los componentes de diferentes categorías.

Asimismo cabe mencionar que los sistemas más utilizados y conocidos en el estado actual de la técnica para el intercambio de herramientas en máquinas de mecanizado vertical son los siguientes: 40

- Pick-up circular rotativo colgado del travesaño de la máquina: Es un sistema habitual en tornos verticales de gran altura de mecanizado que incorporan muchos fabricantes y presenta las ventajas de ser accesible desde cualquier posición del travesaño, independientemente de la altura de la pieza, presenta recorridos cortos para cambiar cabezales y permite combinar cabezales con herramientas, cuando las herramientas son escasas. Sin embargo, presenta el inconveniente de que supone grandes pesos colgados del travesaño, lo cual provoca su torsión y, en consecuencia, 45 pérdida de precisión de la máquina; tiene limitaciones de peso para los cabezales pesados, así como limitación en el número de cabezales, ya que cuantos más, mayor es el diámetro necesario, con lo que se requiere un travesaño mayor. Además, cuando es necesario almacenar y cambiar un número mediano de herramientas, se requiere otro equipo independiente tipo carrusel vertical.

- Pick-up circular rotativo en el suelo: Es un sistema habitual en alturas de torneado no muy grandes. Presenta las ventajas de no tener limitación en el número de cabezales, pues su diámetro no es limitante; tampoco tiene limitación en peso para los cabezales pesados y permite combinar cabezales con herramientas, cuando estas son pocas. Sin embargo presenta el inconveniente de que el pick-up puede no resultar accesible desde cualquier posición del travesaño cuando la altura de la pieza en proceso de mecanizado sea superior al curso del barrón; cuando es necesario 5 almacenar y cambiar un gran número de herramientas, requiere otro equipo independiente tipo carrusel vertical; los recorridos son largos para cambiar cabezales, incrementándose los tiempos de cambio y la servidumbre de espacio en suelo es grande cuando existen muchos cabezales.

- Carrusel rotativo horizontal en el suelo: Este sistema tiene como ventaja el hecho de no estar limitado en el número de cabezales y permitir combinar cabezales y muchas herramientas, sin embargo precisa de un manipulador intermedio 10 para cabezales y portaherramientas. Además, en máquinas de gran altura de torneado, para que sea accesible desde cualquier posición es necesario elevar mucho la estructura sobre la que se soporta el carrusel de manera que el pick-up puede no resultar accesible desde cualquier posición del travesaño cuando la altura de la pieza en proceso de mecanizado sea superior al curso del barrón. Presenta limitaciones para los cabezales de gran peso y una gran servidumbre de espacio en el suelo. 15

- Pick-up circular rotativo en el suelo con elevación: Este sistema presenta la ventaja de ser accesible desde cualquier posición del travesaño y permite combinar cabezales con herramientas cuando estas son pocas, sin embargo, presenta el inconveniente de que, cuando es necesario almacenar y cambiar un gran número de herramientas, requiere de otro equipo independiente tipo carrusel vertical. Además, en máquinas de gran altura, para cambiar en las posiciones más altas del travesaño, es necesario un gran curso de elevación del disco por lo que se ve limitado el peso de los cabezales 20 y herramientas almacenados en él.

- Carro con movimiento de translación en el suelo: Este sistema presenta la ventaja de que no tiene limitación en cuanto al número de cabezales ni en cuanto al peso de los mismos, sin embargo puede no resultar accesible desde cualquier posición del travesaño cuando la altura de la pieza en proceso de mecanizado sea superior al curso del barrón y, además, para herramientas se requiere otro equipo independiente tipo carrusel vertical, suponiendo una gran 25 servidumbre de espacio en el suelo cuando existen muchos cabezales.

- Pick-up estacionarios en el suelo, independientes para cada cabezal: Este sistema no tiene limitación en número de cabezales, en peso y un coste de fabricación relativamente reducido, pero presenta los inconvenientes de que exige un eje añadido para que el cabezal se desplace a cada uno de los pick-ups, además puede no resultar accesible desde cualquier posición del travesaño cuando la altura de la pieza en proceso de mecanizado sea superior al curso del 30 barrón. Para herramientas requiere un equipo independiente, presenta gran servidumbre de espacio y tiene recorridos más largos para cambiar cabezales que empeoran los tiempos de cambio.

- Estante fijo y columna-manipulador intermedio: Este sistema presenta la ventaja de que la columna hace de robot y puede cambiar en cualquier posición de la máquina, no teniendo limitación en número de cabezales y siendo los recorridos cortos. Sin embargo, el coste de fabricación es relativamente elevado, tiene una servidumbre de espacio en 35 el suelo muy grande cuando existen muchos cabezales... [Seguir leyendo]

1. Equipo para el cambio en máquinas herramientas (10) con un barrón (11) de componentes sustituibles (80, 90) de diferentes categorías, tales como cabezales o portaherramientas y herramientas, necesarios para distintas operaciones de mecanizado, que comprende un único almacén estático unificado único (40) y un único equipo manipulador (20) de dichos componentes (80, 90) , automatizado y gobernado por un sistema de 5 control, disponiendo dicho equipo manipulador (20) de un único manipulador (50) para el desplazamiento, intercambio y posicionamiento de los componentes sustituibles (80, 90) entre el barrón (11) de la máquina herramienta (10) y el almacén (40) , caracterizado porque:

- todos los componentes sustituibles (80, 90) se sitúan en el almacén (40) independientemente de la categoría (80, 90) de los mismos, 10

- los componentes sustituibles (80, 90) de cualquiera de las diferentes categorías (80, 90) se mueven, intercambian y posicionan por el manipulador (50) , y - dicho manipulador (50) comprende al menos dos dispositivos de sujeción diferentes (54, 60, 70) , un primer dispositivo de sujeción (54) para una primera categoría de componentes sustituibles (80) y al menos un segundo dispositivo de sujeción (60, 70) para una segunda categoría de componentes (90) , 15

en el que la primera categoría de componentes sustituibles (80) son cabezales o portaherramientas y la segunda categoría de componentes sustituibles (90) son herramientas.

2. Equipo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer dispositivo de sujeción (54) dispone de una mordaza u horquilla (54) con una cavidad interior cóncava y medios de anclaje y sujeción (52, 53) .

3. Equipo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo dispositivo de sujeción (60, 70) 20 dispone de al menos una pinza (60, 70) a continuación del primer dispositivo de sujeción (54) .

4. Equipo, según la reivindicación 3, caracterizado porque el manipulador (50) presenta una pinza (60, 70) a ambos lados del primer dispositivo de sujeción (54) .

5. Equipo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer (54) y/ o el segundo dispositivo (60, 70) disponen de al menos un dispositivo de detección de presencia imprevista de un componente sustituible 25 (80, 90) para evitar posibles colisiones al posicionar un componente (80, 90) en el almacén (40) .

6. Equipo según la reivindicación 2, caracterizado porque los medios de anclaje y sujeción consisten en al menos un pivote fijo o retráctil (52, 53) situado en el cuerpo de la mordaza (54) .

7. Equipo según la reivindicación 1, caracterizado porque el equipo manipulador (20) se dispone sobre una plataforma independiente de la máquina herramienta y se conecta con el almacén (40) mediante brazos 30 intermedios rígidos (22) y de longitud fija que disponen el manipulador (50) en su extremo libre.

8. Equipo según la reivindicación 1, caracterizado porque el almacén único (40) dispone de al menos una altura o piso (45) con aberturas cóncavas (44) para recibir frontalmente y abrazar un componente sustituible de primera categoría (80) .

9. Equipo según la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de retención de los componentes 35 sustituibles de primera categoría (80) consisten en una mordaza (42) dispuesta en cada abertura (44) , disponiendo dicha mordaza (42) de medios de guiado, sujeción y soporte para dicho componente sustituible.

10. Equipo según la reivindicación 9, caracterizado porque dichas mordazas (42) son de configuración plana, apoyándose y fijándose sobre al menos una altura del almacén (45) , coincidiendo con las aberturas (44) del mismo, disponiendo a partir de uno de sus cantos de una escotadura dimensionada para abrazar un 40 componente sustituible, de cuyo contorno sobresalen topes para la sujeción y guiado de dicho componente.

11. Equipo, según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta un único puesto de intercambio (30) para la carga y descarga en el almacén (40) de dichos componentes sustituibles (80, 90) , disponiendo dicho puesto (30) de medios de giro entre una primera posición en la que se sitúan los componentes sustituibles (80, 90) manualmente en dicho puesto (30) y una segunda posición en la que los componentes sustituibles (80, 90) 45 son situados o retirados de dicho único puesto (30) por medio del equipo manipulador (20) .

12. Equipo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el almacén (40) y el equipo manipulador (20) son independientes y estancos respecto de la máquina herramienta (10) .

13. Equipo, según la reivindicación 1 o 12, caracterizado porque el almacén (40) y el equipo manipulador (20) se sitúan en un lateral de la zona de mecanizado y por detrás del eje de desplazamiento horizontal (eje X) del barrón (11) de dicha máquina, es decir, en el lado opuesto al de la zona de mecanizado.

14. Equipo, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende al menos un segundo manipulador. 5

15. Método de cambio de dos componentes sustituibles de dos categorías diferentes (80, 90) , entre cabezales, portaherramientas o herramientas, del barrón (11) de una máquinas herramienta (10) , mediante un equipo según las reivindicaciones 1 a 14, en el que la primera categoría de componentes sustituibles (80) son cabezales o portaherramientas y la segunda categoría de componentes sustituibles (90) son herramientas, caracterizado porque 10

- el manipulador (50) en un único desplazamiento recoge del barrón (11) de la máquina herramienta (10) un componente sustituible de una segunda categoría (90) y posteriormente de una primera categoría (80) ,

- dicho manipulador (50) se desplaza hasta el almacén (40) y deposita en su posición el componente de primera categoría (80) y posteriormente el componente de segunda categoría (90) , 15

- dicho manipulador (50) coge del almacén (40) un nuevo componente de segunda categoría (90) y posteriormente un nuevo componente de primera categoría (80) , y

- dicho manipulador acopla en el barrón (11) de la máquina (10) el componente de primera categoría (80) y posteriormente el componente de segunda categoría (90) .

16. Programa de ordenador para el cambio en máquinas herramientas de componentes sustituibles de 20 diferentes categorías (80, 90) , tal como cabezales o portaherramientas y herramientas, caracterizado porque permite efectuar las operaciones del método según la reivindicación 15.