Una máquina de cinemática paralela con soportes de cardán.

Una máquina de cinemática paralela (20, 30, 40) que incluye tres dispositivos de configuración (24.

1, 24.2, 24.3), cada uno de los cuales puede alargarse y acortarse individualmente para mover un cabezal de posicionamiento (211), unido en un extremo de cada uno de los dispositivos de configuración, dentro de un rango de trabajo, en el que cada dispositivo de configuración (24.1, 24.2, 24.3) está conectado a un primer, un segundo o un tercer anillo de cardán interior (23.1, 23.2, 23.3) respectivos de juntas de cardán universales (UGJ) y cada anillo de cardán interior (23.1, 23.2, 23.3) está montado en cojinetes (25, 26, 27) para su rotación en los soportes de cardán (21, 22) que están montados de manera giratoria en cojinetes de cardán exteriores (28, 29, 39) en un montaje exterior (290, 390, 490), caracterizada por que el primer anillo de cardán interior (23.1) y el tercer anillo de cardán interior (23.3) están montados para su rotación en un soporte de cardán exterior común (21) que está montado para su rotación alrededor de un eje de cardán común (32, 52) y por que el segundo anillo de cardán interior (23.2) está montado para su rotación en un solo soporte de cardán (22) que está montado en dos cojinetes opuestos (29', 29", 39', 39"; 39', 39'; 39', 49") para su rotación alrededor de un segundo eje de cardán (31, 51) que no está alineado con dicho eje de cardán común (32, 52).

Una máquina de cinemática paralela con soportes de cardán Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de las máquinas herramienta y robótica, y particularmente a máquinas de cinemática paralela destinadas para trabajar en la industria y sus soportes de cardán.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El documento WO 26/54935 divulga una máquina de cinemática paralela a la que se refiere la presente invención. La máquina de cinemática paralela divulgada en este documento incluye tres dispositivos de configuración, los cuales pueden ser alargados y acortados individualmente para mover un cabezal de posicionamiento. Cada uno de los tres dispositivos de configuración está conectado al cabezal de posicionamiento a través de una primera junta. El cabezal de posicionamiento es móvil dentro de un rango de trabajo en respuesta a la maniobra de los dispositivos de configuración.

La base divulgada en dicho documento de la técnica anterior está diseñada como una unidad de bloque fijo en la cual se montan cada una de las tres juntas universales para cada dispositivo de configuración. Esta base, también conocida como plataforma superior, es complicada de producir, así como difícil de mecanizar para obtener las tolerancias correctas en cada asiento de cada junta universal, que es más bien costosa. Esta base también es muy pesada y, por lo tanto, está sujeta a altos costes de transporte y requiere un montaje preciso en la posición donde se va a colocar la máquina. Además, el usuario final de dicha máquina, a quien se le proporciona esta base, debe hacer arreglos para la incorporación de esta base en su sistema de producción, lo cual pudiera ser difícil debido al volumen y al peso de la base.

La precisión de los movimientos de este tipo de máquinas depende en gran medida de su rigidez, la cual, a su vez, depende del número de cojinetes/grados de libertad disponibles y también de la habilidad de los materiales de los componentes para reducir al mínimo las tensiones por torsión y las tensiones por flexión en direcciones críticas. En la máquina de cinemática paralela divulgada, cada junta universal montada en la base requiere superficies mecanizadas en la base, requiriendo dichas superficies altas tolerancias para que la máquina obtenga la rigidez requerida. Por lo tanto, es muy difícil fabricar una base colada para dicha máquina cuando se trata de las tolerancias que son necesarias para la máquina. La base de la máquina conocida también se proporciona con un orificio central a través del cual deben pasar los cables, y dicho orificio también debilita dicha base.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Un objeto de la presente invención es proporcionar una máquina de cinemática paralela con un peso reducido.

Un objeto adicional es proporcionar una máquina de cinemática paralela que también sea más eficiente en coste que las máquinas previamente conocidas.

Un objeto adicional es también hacer que dicha máquina sea más fácil de fabricar.

Además, un objeto de la presente invención es proporcionar una máquina de cinemática paralela que tenga una rigidez general incrementada, lo cual hace posible obtener tolerancias más elevadas en el mecanizado que las máquinas de la técnica anterior.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un soporte de cardán de una máquina de cinemática paralela cuya rigidez, y así su precisión deseada, se incremente en comparación con la de las máquinas de cinemática paralela conocidas previamente. Esto se logra en combinación con una construcción simple que contribuye a unos costes de fabricación relativamente bajos.

Un objeto adicional es también conectar el soporte de cardán de un primer dispositivo de configuración con el soporte de cardán de un tercer dispositivo de configuración entre sí para evitar el giro individual de estos dispositivos de configuración durante la operación, teniendo como resultado una rigidez sustancialmente incrementada.

Un objeto adicional es proporcionar dicho soporte de cardán que sea más ligero en peso, y así también contribuya al logro de una construcción simple y con unos costes de fabricación relativamente bajos.

En conjunto, otro objetivo es proporcionar soportes de cardán de dicha máquina de cinemática paralela que esté adaptada para requerimientos de montaje de un usuario final.

DIVULGACIÓN DE LA INVENCIÓN

Estos objetos se logran mediante la presente invención como se define en la reivindicación de patente independiente adjunta. Realizaciones adicionales convenientes de la invención serán evidentes a partir de las reivindicaciones de patente dependientes adjuntas.

La invención se refiere a una máquina de cinemática paralela que incluye tres dispositivos de configuración que se pueden alargar y acortar individualmente para mover un cabezal de posicionamiento, unido a un extremo de cada uno de los dispositivos de configuración, dentro de un rango de trabajo, en la que cada dispositivo de configuración está conectado a un primer, un segundo o un tercer anillo de cardán interior respectivo de las juntas de cardán universales. Cada anillo de cardán interior está montado en cojinetes para la rotación en los soportes de cardán que están montados de manera giratoria en cojinetes de cardán exteriores en un montaje exterior. El primer anillo de cardán interior y el tercer anillo de cardán interior están montados para su rotación en un soporte de cardán exterior común que está montado para rotación alrededor de un eje de cardán común y el segundo anillo de cardán interior está montado en un solo soporte de cardán que está montado en dos cojinetes opuestos para su rotación alrededor de un segundo eje de cardán que no está alineado con dicho eje de cardán común. El montaje exterior se divulga en la descripción y, junto con sus figuras, como un bastidor de montaje, pero este bastidor únicamente se indicado como ubicaciones para cojinetes del soporte de cardán (anillos de cardán exteriores). Estas ubicaciones van a ser proporcionadas por el usuario final de la máquina y se pueden acomodar en numerosas formas siempre y cuando se mantengan las posiciones de los cojinetes. El cabezal de posicionamiento es así móvil dentro de un rango de trabajo en respuesta a la maniobra de los dispositivos de configuración.

En una realización de la invención, cada dispositivo de configuración en un extremo está conectado a un cabezal de posicionamiento a través de una primera junta. La máquina se proporciona con al menos dos vigas de refuerzo que están conectadas, cada una, al cabezal de posicionamiento a través de dicha primera junta, cada una solamente con un grado de libertad. Cada viga de refuerzo está adaptada para deslizarse longitudinalmente en un cojinete de viga en dichas juntas de cardán universales respectivas cuando uno o más de los dispositivos de configuración se alargan o se acortan. Cada cojinete de viga está conectado a un soporte de cardán y el cojinete de viga de al menos una viga de refuerzo es giratorio alrededor de un eje que se extiende paralelo con el eje longitudinal de dicha viga de refuerzo. El primer anillo de cardán interior y el tercer anillo de cardán interior están montados de manera giratoria alrededor de ejes paralelos en el soporte de cardán respectivo.

En una realización de la invención, dicho segundo eje de cardán está orientado aproximadamente paralelo a dicho eje de cardán común.

En una realización de la invención, dicho único eje de cardán del único soporte de cardán está orientado aproximadamente perpendicular a dicho eje de cardán común y al menos uno de dichos cojinetes del único soporte de cardán está colocado en el montaje exterior.

En una realización de la invención, ambos cojinetes del único soporte de cardán están colocados en el montaje

exterior.

En una realización de la invención, un cojinete del soporte de cardán sencillo está colocado en el montaje exterior y el otro cojinete del soporte de cardán sencillo está colocado en el soporte de cardán común en una colocación entre los cojinetes del primer anillo de cardán interior y los cojinetes del tercer anillo de cardán interior.

En una realización de la invención, dicho otro cojinete del soporte de cardán sencillo se proporciona como un cojinete de junta de bola en el soporte de cardán común.

En una realización de la invención, dicho otro cojinete del soporte de cardán sencillo se proporciona como un cojinete de junta universal que tiene un soporte de cojinete interior y un soporte de cojinete exterior en el soporte de cardán exterior común, de manera que el soporte de cardán sencillo es montado al soporte de cardán... [Seguir leyendo]

1. Una máquina de cinemática paralela (2, 3, 4) que Incluye tres dispositivos de configuración (24.1, 24.2, 24.3), cada uno de los cuales puede alargarse y acortarse individualmente para mover un cabezal de posicionamiento (211), unido en un extremo de cada uno de los dispositivos de configuración, dentro de un rango de trabajo, en el que cada dispositivo de configuración (24.1, 24.2, 24.3) está conectado a un primer, un segundo o un tercer anillo de cardán interior (23.1, 23.2, 23.3) respectivos de juntas de cardán universales (UGJ) y cada anillo de cardán interior (23.1, 23.2, 23.3) está montado en cojinetes (25, 26, 27) para su rotación en los soportes de cardán (21, 22) que están montados de manera giratoria en cojinetes de cardán exteriores (28, 29, 39) en un montaje exterior (29, 39, 49), caracterizada por que el primer anillo de cardán interior (23.1) y el tercer anillo de cardán Interior (23.3) están montados para su rotación en un soporte de cardán exterior común (21) que está montado para su rotación alrededor de un eje de cardán común (32, 52) y por que el segundo anillo de cardán Interior (23.2) está montado para su rotación en un solo soporte de cardán (22) que está montado en dos cojinetes opuestos (29', 29", 39', 39"; 39', 39'; 39', 49") para su rotación alrededor de un segundo eje de cardán (31, 51) que no está alineado con dicho eje de cardán común (32, 52).

2. Una máquina de cinemática paralela (2, 3, 4) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que cada dispositivo de configuración (24.1, 24.2, 24.3) en un extremo está conectado a un cabezal de posicionamiento (211) a través de una primera junta (2.1, 2.2, 2.3), y por que al menos dos vigas de refuerzo (25.1, 25.2, 25.3) que están conectadas al cabezal de posicionamiento (211) a través de dicha primera junta (2.1, 2.2, 2.3), teniendo cada una solamente un grado de libertad, en el que cada viga de refuerzo (25.1, 25.2, 25.3) está adaptada para deslizarse longitudinalmente en un cojinete de viga en dichas respectivas juntas de cardán universales (UGJ) cuando uno o más de los dispositivos de configuración (24.1, 24.2, 24.3) se alargan o acortan, en el que cada cojinete de viga está conectado a un soporte de cardán (21, 22) y en el que el cojinete de viga de al menos una viga de refuerzo (25.2) es giratorio alrededor de un eje que se extiende paralelo con el eje longitudinal de dicha viga de refuerzo (25.2) y porque el primer anillo de cardán interior (23.1) y el tercer anillo de cardán interior (23.3) están montados giratorios alrededor del eje paralelo en el respectivo soporte de cardán.

3. Una máquina de cinemática paralela de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizada porque dicho segundo eje de cardán (51) está orientado paralelo o aproximadamente paralelo a dicho eje de cardán común

(32, 52).

4. Una máquina de cinemática paralela de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizada porque dicho segundo eje de cardán (31) de soporte de cardán sencillo (22) está orientado perpendicular o aproximadamente perpendicular a dicho eje de cardán común (32, 52) y porque al menos uno de dichos cojinetes (29, 39) del soporte de cardán sencillo (22) está colocado en el montaje exterior (29, 39, 391, 49).

5. Una máquina de cinemática paralela de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada por que ambos cojinetes (29', 29", 39', 39") del soporte de cardán exterior sencillo están colocados en el montaje exterior (29, 39, 391, 49).

6. Una máquina de cinemática paralela de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada por que un cojinete (39') del soporte de cardán exterior sencillo (22) está colocado en el montaje exterior (49) y por que el otro cojinete (49', 49") del soporte de cardán sencillo (22) está colocado en el soporte de cardán común (21) en una posición entre los cojinetes (25) del primer anillo de cardán interior (23.1) y los cojinetes (27) del tercer anillo de cardán interior (23.3).

7. Una máquina de cinemática paralela de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que dicho otro cojinete (49') del soporte de cardán sencillo (22) se proporciona como un cojinete de bola y junta en el soporte de cardán común (21).

8. Una máquina de cinemática paralela de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que dicho otro cojinete (49") del soporte de cardán sencillo (22) se proporciona como un cojinete de junta universal que tiene un cojinete de junta interior (152) y un cojinete de junta exterior (151) en el soporte de cardán común (21), de manera que el soporte de cardán sencillo (22) está montado al soporte de cardán común (21) con dos grados de libertad entre dichos soportes (21, 22).

9. Una máquina de cinemática paralela de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-8, caracterizada por que cada viga de refuerzo (25.1, 25.2, 25.3), en una primera dirección, tiene una rigidez a la flexión que es considerablemente mayor que su rigidez a la flexión en una dirección en ángulo recto respecto a dicha primera dirección.

1. Una máquina de cinemática paralela de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por que cada viga de refuerzo (25.1, 25.2, 25.3) tiene una forma en sección transversal generalmente rectangular.