ES2278523B1 - Sistema de accionamiento de la herramienta de trabajo de una maquina punzonadora. - Google Patents
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Abstract
Sistema de accionamiento de la herramienta de trabajo de una máquina punzonadora, comprendiendo un cigüeñal (3), desde el que por medio de una biela (5) y una corredera (6) se actúa un martillo percutor (2) de accionamiento de los punzones de trabajo (1), yendo incorporada a rosca en la corredera (6) una pieza (9) mediante la que se establece el apoyo sobre el martillo percutor (2), la cual pieza (9) se relaciona con un motor (10) que permite actuarla en giro, para adaptar la longitud de la transmisión entre el eje cigüeñal (3) y el martillo percutor (2) en función del esfuerzo de trabajo a realizar.
Description
Sistema de accionamiento de la herramienta de
trabajo de una máquina punzonadora.
La presente invención está relacionada con el
accionamiento de las herramientas de trabajo en máquinas
punzonadoras, proponiendo un sistema que proporciona tanto el
control de la velocidad de trabajo de la herramienta de punzonado
como el control de su recorrido.
Existe un tipo de
máquina-herramienta denominada prensa punzonadora
(punch press), cuyas herramientas de trabajo, constituidas, por
ejemplo, por unos punzones, realizan un recorrido desde una
posición no operativa hasta otra de trabajo, en la que contactan
con la correspondiente chapa a mecanizar, realizando sobre ella el
punzonado establecido al efecto.
En este tipo de máquinas era habitual que el
movimiento de las herramientas de trabajo se llevara a cabo
mediante un accionamiento hidráulico, tal y como se describe, por
ejemplo, en las Patentes US
4 208 935, US 4 823 658 y US 5 031 431.
4 208 935, US 4 823 658 y US 5 031 431.
La utilización de un equipo hidráulico, como
propulsor hidráulico de servocontrol, aporta un buen control sobre
el movimiento del cabezal de la máquina en el que va montada la
herramienta de trabajo, en concreto permite conseguir una velocidad
variable de las herramientas de trabajo y un control variable del
recorrido de estas últimas, pero tiene algunos inconvenientes, tales
como la necesidad de un mantenimiento y de un equipo auxiliar de
enfriamiento, además de un alto costo energético porque el
rendimiento hidráulico es muy pobre.
Para subsanar estos inconvenientes se han
propuesto soluciones en las que el accionamiento se lleva a cabo
con un servomotor eléctrico, como es el caso de las Patentes US 5
279 197 y US 5 289 096, ambas de la Firma "Mechero Joban". En
estas Patentes, para convertir el movimiento rotacional de la
salida de un servomotor en un movimiento en vaivén del cabezal de
la máquina y por consiguiente de los punzones se utiliza un
mecanismo de husillo de bolas. Esta solución requiere de un
mecanismo de husillo de bolas suficientemente robusto como para
resistir las fuerzas de punzonado, lo cual encarece sensiblemente
el costo de la máquina y además un husillo de ese tipo
suficientemente robusto incrementa las masas en movimiento, de tal
forma que vuelve lento al sistema.
En la Patente US 5 279 197 se describe también,
como una posible variante, la combinación de un servomotor
eléctrico con un mecanismo de manivela deslizante. Esta solución,
además de requerir una revolución completa de la manivela para
completar el recorrido de punzado, no es muy adecuada, puesto que
el mecanismo de manivela deslizante no es un mecanismo idóneo para
resistir las elevadas fuerzas que se generan durante el
punzonado.
En la Patente US 5 588 344 de "Murata" se
describe un sistema de accionamiento, según el cual se conecta un
servomotor eléctrico reversible a un eje cigüeñal, provisto de un
muñón excéntrico, el cual a través de una barra de conexión queda
conectado al cabezal que comporta la correspondiente herramienta de
trabajo, tal como por ejemplo un punzón.
De esta manera, la rotación del eje cigüeñal
comandada por el servomotor eléctrico se traduce en un movimiento
en vaivén del cabezal y, por consiguiente, de la correspondiente
herramienta de trabajo dispuesta en dicho cabezal.
En esta Patente se describe la posibilidad de
que el servomotor realice rotaciones completas ó parciales, con
inversión en este caso de su sentido de giro, así como
aceleraciones ó deceleraciones programadas, periodos de
permanencia, aproximación rápida, punzonado lento, separación
rápida, etc.
La Patente US 5 931 070 describe igualmente el
uso de un servomotor, para mover, a través de una transmisión, al
punzón en sus desplazamientos de trabajo en el eje Z, controlando a
este servomotor y a otros que mueven en X e Y a la mesa sobre la
que se dispone la pieza a punzonar, mediante un CNC.
Por otro lado, en el PCT WO 00/23207 de "Finn
Power" se detalla una solución en la que a la salida de un
servomotor va acoplada una transmisión de husillo y tuerca que
transforma el movimiento rotacional de la salida del servomotor en
un desplazamiento lineal en el eje X de la tuerca del husillo. A
dicha tuerca va acoplada una barra que en su extremo libre comporta
un carro con un rodamiento que está en contacto con un camino de
leva situado en la parte superior del cabezal portaherramientas; de
manera que el desplazamiento en X del precitado carro se transforma
en el movimiento Z de la correspondiente herramienta.
En la solicitud del PCT WO 03/106154 de
"Amada" el eje del cabezal tiene una parte central excéntrica
que, a través de una biela, comunica el correspondiente movimiento
en Z al cabezal porta-herramienta, actuándose el
movimiento rotacional del eje del cabezal mediante dos servomotores
idénticos entre sí y dispuestos según un montaje especular en los
extremos de dicho eje del cabezal. Además cada extremo del eje
penetra en el servomotor correspondiente formando parte del rotor
del mismo.
Esta misma solución de acoplar dos servomotores
idénticos entre si en los extremos del eje del cabezal, formando
dicho eje parte del rotor de los servomotores, se contempla también
en las Patentes Japonesas JP 2000-288792 y JP
2001-62596, ambas de "Amada".
De acuerdo con el objeto de la invención, se
preconiza un sistema de transmisión de movimiento en Z de la
herramienta de trabajo de una máquina punzonadora, cuya realización
aporta unas características funcionales muy ventajosas.
El sistema comprende una biela asociada a un eje
cigüeñal que es actuado en giro por uno o dos servomotores, yendo
la biela unida a una corredera que empuja al martillo de actuación
sobre los punzones que constituyen las herramientas de la máquina,
los cuales van dispuestos en una distribución circular en la que
el martillo se puede posicionar selectivamente respecto de cada uno
de ellos mediante un motor que hace girar a dicho martillo.
Según la invención, entre la corredera y el
martillo se dispone un compensador de longitud, formado por una
pieza que se monta roscada sobre la corredera y que establece apoyo
con libertad de giro sobre el martillo, yendo asociada dicha pieza
a un motor que permite actuar el giro de la misma, para hacerla
desplazarse axialmente respecto de la corredera, variando la
longitud del conjunto de empuje entre el eje cigüeñal y el
martillo.
Mediante el control CNC de los motores que
actúan el giro del martillo y el giro de la pieza del compensador
de longitud, se consigue posicionar tanto angular como linealmente
el martillo para actuar sobre los diferentes punzones de la
máquina, de manera que mediante el posicionamiento angular se sitúa
el martillo en correspondencia con el punzón con el que se ha de
efectuar el punzonado, mientras que con el posicionamiento lineal
se determinan las condiciones precisas de fuerza y carrera del
punzonado a realizar en cada caso.
Se logra así un sistema de accionamiento con el
que:
- Entre el servomotor ó servomotores de
accionamiento y el martillo percutor de los punzones del cabezal
porta-herramientas no es necesaria ninguna
transmisión de tipo husillo-tuerca, husillo a bolas
ó similar.
- El empuje de accionamiento desde el eje
cigüeñal al martillo percutor de los punzones se realiza de forma
directa, consiguiéndose una actuación totalmente efectiva.
- Se consiguen unas óptimas posibilidades de
regulación de la velocidad y del recorrido de los punzones en las
operaciones de trabajo.
Y por otro lado, la utilización de un sistema
eléctrico para el accionamiento, aporta ventajas sobre los sistemas
que utilizan accionamiento hidráulico, ya que permite mejorar el
control de posición y velocidad que se efectúa sobre el eje, reduce
sustancialmente el consumo energético de la máquina y disminuye la
generación de residuos (aceite hidráulico).
Por todo lo cual, el mencionado sistema objeto
de la invención resulta de unas características ciertamente
ventajosas, adquiriendo vida propia y carácter preferente para la
función a la que se halla 1 destinado.
La figura 1 muestra una sección del sistema de
accionamiento de los punzones en una máquina punzonadora, según el
objeto de la invención.
La figura 2 es una perspectiva parcialmente
recortada del sistema anterior.
Las figuras 3A y 3B son unos esquemas que
muestran la dependencia del sentido de giro del eje de
accionamiento en función de la posición del martillo percutor sobre
los punzones.
La figura 4 muestra un esquema en tres
posiciones de la regulación lineal del accionamiento del martillo
percutor sobre los punzones.
La figura 5 es una sección del accionamiento del
eje cigüeñal del sistema con un solo motor.
La figura 6 es una sección del accionamiento del
eje cigüeñal del sistema con dos motores.
El objeto de la invención se refiere a un
sistema de accionamiento de las herramientas de trabajo en una
máquina punzonadora, con un control angular y lineal del
accionamiento de los punzones (1) que constituyen las herramientas
de trabajo, los cuales se disponen en una distribución circular en
la que son susceptibles de ser actuados selectivamente de modo
individual por un martillo percutor (2) para las operaciones de
trabajo.
El sistema comprende un eje cigüeñal (3), que es
susceptible de ser accionado por uno o dos servomotores (4), según
las realizaciones de las figuras 5 y 6, yendo asociada a dicho eje
cigüeñal (3) una biela (5), la cual transmite el movimiento
operativo al martillo percutor (2) por medio de una corredera
(6).
El martillo percutor (2) es susceptible de
movimiento giratorio y va relacionado con un motor (7) mediante una
transmisión (8), pudiendo ser situado en correspondencia con
cualquiera de los punzones (1) que se hayan de utilizar para las
operaciones a realizar con la máquina.
En la corredera (6) se dispone un compensador de
longitud, formado por una pieza (9) incorporada a rosca sobre la
mencionada corredera (6), mediante la cual pieza (9) se establece
el apoyo de accionamiento sobre el martillo percutor (2).
Dicha pieza (9) del compensador de longitud se
dispone asociada a un motor (10), por medio de una transmisión
(11), de modo que ese motor (10) permite actuar el giro de la
mencionada pieza (9), la cual al girar se desplaza axialmente
respecto de la corredera (6), variando la longitud del conjunto de
transmisión del accionamiento desde el eje cigüeñal (3) al martillo
percutor (2) para el accionamiento de los punzones (1) en las
operaciones de trabajo.
El control CNC del motor (7) permite por lo
tanto determinar el posicionamiento angular del martillo percutor
(2), para su correspondencia con el punzón (1) a utilizar en cada
caso, mientras que mediante una función combinada de control de los
servomotores (4) y del motor (10) se determina la regulación lineal
para el accionamiento del punzonado, según la operación a
realizar.
Debido al posicionamiento del martillo percutor
(2) en relación con la distribución circular de los punzones (1),
la acción de dicho martillo percutor (2) para ejercer la fuerza de
corte (Fc) en los punzonados, resulta descentrada respecto de la
corredera (6), como se observa en las figuras 3A y 3B, al mismo
tiempo que el empuje (Bc) de la biela (5) sobre la mencionada
corredera (6) no es totalmente axial sino con una cierta
inclinación, resultado como consecuencia de esas dos circunstancias
unas componentes laterales (R_{1} y R_{2}) que generan sobre la
corredera (6) un par que perjudica el funcionamiento.
Para minimizar ese par perjudicial, se establece
una inversión del giro (M) del eje cigüeñal (3) cuando se invierte
la posición del martillo percutor (2), de forma que los efectos
transversales (R_{1} y R_{2}) del empuje (Bc) de la biela (5) y
de la fuerza (Fc) del corte se manifiesten en sentido contrarios,
con lo cual se restan entre sí y las reacciones (R_{1} y R_{2})
son
menores.
menores.
Por otro lado, según la figura 4, el eje
cigüeñal (3) es un mecanismo en el cual para un par motor de giro
(M) determinado se transmite un esfuerzo mayor a medida que la
aplicación de dicho esfuerzo se acerca al punto muerto inferior
(p), en donde el esfuerzo transmitido tiende a infinito (posición
A); mientras que, por el contrario, el esfuerzo que se transmite es
mínimo cuando la aplicación del esfuerzo pasa en torno al punto
medio (m) del giro (posición C).
De la misma forma que varía el esfuerzo que se
transmite, varía igualmente la relación entre el giro del eje
cigüeñal (3) y el desplazamiento de la corredera (6), de forma que
un ángulo (\beta_{1}) de giro del eje cigüeñal (3) en la zona
próxima al punto muerto inferior (p) equivale a un desplazamiento
(X) de la corredera (6) (posición B), obteniéndose un esfuerzo de
corte (F_{1}), mientras que para un mismo desplazamiento i (X) se
requiere un ángulo de giro (\beta_{2}) en la zona próxima al
punto medio (m) (posición C), siendo este ángulo (\beta_{2})
mucho más pequeño que el ángulo anterior (\beta_{1}) y en
contrapartida se obtiene una fuerza de corte (F_{2}) más
pequeña.
El sistema de accionamiento para transmitir el
empuje de actuación al martillo percutor (2) se puede programar
para que el eje cigüeñal (3) trabaje en torno a la posición (B) o a
la posición (C) de la mencionada figura 4, dependiendo del esfuerzo
(F_{1} ó F_{2}) que se requiera, de manera que, mientras no se
requiera el esfuerzo máximo (F_{1}) para el trabajo, se elige la
posición (C) para obtener máximas velocidades en los
desplazamientos.
Debido a ese cambio en la zona de trabajo, se
produce un desplazamiento (d) en la corredera (6), encargándose el
compensador (9) de transformar la longitud (L_{1}) del conjunto
de actuación sobre el martillo percutor (2), en la longitud
(L_{2} = L_{1} + d) necesaria para que el matillo percutor (2)
se mantenga a la misma altura.
Claims (4)
1. Sistema de accionamiento de la herramienta de
trabajo de una máquina punzonadora, del tipo que comprende un eje
cigüeñal (3) accionado por uno o dos servomotores (4), yendo
acoplada a dicho eje cigüeñal (3) una biela (5) asociada con una
corredera (6), mediante cuyo conjunto se actúa un martillo percutor
(2) de accionamiento de los punzones (1) que constituyen las
herramientas de trabajo, caracterizado porque en la
corredera (6) se dispone un compensador de longitud formado por una
pieza (9) incorporada a rosca sobre la mencionada corredera (6),
mediante la cual pieza (9) se establece el apoyo de accionamiento
sobre el martillo percutor (2), estableciéndose dicha pieza (9)
relacionada con un motor (10) que permite actuar el giro de la
misma para adaptar la longitud del conjunto de transmisión del
accionamiento entre el eje cigüeñal (3) y el martillo percutor (2)
en función del esfuerzo de trabajo a realizar.
2. Sistema de accionamiento de la herramienta de
trabajo de una máquina punzonadora, de cuerdo con la primera
reivindicación, caracterizado porque el martillo percutor
(2) se dispone relacionado con un motor (7) que acciona el giro de
dicho martillo percutor (2) para posicionarle selectivamente en
relación con diferentes punzones (1) de trabajo dispuestos en una
distribución circular.
3. Sistema de accionamiento de la herramienta de
trabajo de una máquina punzonadora, de acuerdo con la primera
reivindicación, caracterizado porque el motor (10) del
compensador de longitud (9) actúa en combinación con los
servomotores (4) de accionamiento del eje cigüeñal (3), para
determinar la regulación del conjunto de accionamiento sobre el
martillo percutor (2).
4. Sistema de accionamiento de la herramienta de
trabajo de una máquina punzonadora, de acuerdo con las
reivindicaciones primera y segunda, caracterizado porque el
accionamiento del eje cigüeñal (3) se establece con una inversión
del giro en función de la posición angular del martillo percutor
(2), para reducir las fuerzas resultantes laterales (R_{1},
R_{2}) sobre la corredera (6) en los accionamientos de las
operaciones de trabajo.
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