CAMPO TÉCNICO

La invención se engloba en el campo de las mandrinadoras.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las figuras 1 A y 1 B reflejan una mandrinadora 1 convencional que comprende una columna o estructura 1 1 montado sobre una base 12, que a su vez está montada sobre un soporte-guía 2 horizontal montado sobre el suelo. La mandrinadora 1 es desplazable a lo largo de dicho soporte-guía 2 según un eje horizontal X. Este grado de libertad se usa convencionalmente para que la máquina quede adecuadamente enfrentada a la pieza que debe ser sometida a un mecanizado.

La mandrinadora comprende adicionalmente un carro 13 dotado del ram o carnero 14 y de la caña 15. La caña 15 es un vástago configurado para girar respecto del carnero 14.

Tal y como se ha ilustrado esquemáticamente en las figuras 1 A y 1 B, el carro 13, que es desplazable según el eje X conjuntamente con la columna 1 1 y el resto de la mandrinadora 1 1 , es también desplazable en sentido vertical a lo largo de la estructura 1 1 , según el eje Y, un movimiento que permite colocar el carnero 14 y la caña 15 a la altura adecuada para el mecanizado de la pieza.

Por otra parte, el carnero 14 es un tipo de brazo que sale y entra con respecto al carro 13, generalmente accionado por un husillo (no ilustrado en las figuras 1A y 1 B), para acercar la caña 15, que lleva la herramienta (no ilustrada en las figuras 1A y 1 B) a la pieza a mecanizar. Es decir, el carnero es desplazable según un eje horizontal Z, perpendicular al eje X anteriormente mencionado. También la caña 15 puede ser desplazable según este mismo eje horizontal Z, con respecto al carnero; es decir, la caña 15 puede ser axialmente desplazable con respecto al carnero. Por otra parte, la caña está asociada a medios de accionamiento que imparten un giro a la caña con respecto al carnero, con el fin de hacer girar la herramienta montada en el extremo de la caña. La mandrinadora incluye medios de accionamiento y de control para producir estos movimientos según los ejes X, Y y Z, de forma controlada. Mandrinadoras de este tipo son muy conocidas y no es necesario describir con mayor detalle las opciones que existen en cuanto a control y generación de movimientos. Dado que los movimientos descritos permiten desplazar la caña con la herramienta según los tres ejes ortogonales X, Y y Z, el objeto a mecanizar puede situarse sobre una plataforma fija o giratoria.

Es conocido en el estado de la técnica ampliar la gama de operaciones que pueden realizar las mandrinadores acoplando un cabezal auxiliar al carnero. Por ejemplo, US-2004/0240953-A1 describe un cabezal de refrentado acoplable a un carnero de una madrinadora. La figura 1 C ilustra, de forma esquemática, un cabezal 3 acoplado al carnero 14 de la mandrinadora 1 de las figuras 1 A y 1 B.

Aunque el acoplamiento de un cabezal, como puede ser un cabezal de refrentado, a un carnero de una mandrinadora se ha considerado una buena solución al problema de aumentar la utilidad de las mandrinadoras y así aprovechar mejor este tipo de máquinas, se considera que la solución no siempre es idónea, puesto que estos cabezales pueden ser muy grandes y pesados. Por ejemplo, existen cabezales para realizar torneados en horizontal de piezas de gran diámetro, por ejemplo, de 5 metros de diámetro, y es frecuente el uso de cabezales de, por ejemplo, 3 metros o más de diámetro o de longitud. Lógicamente, estos cabezales muchas veces son muy pesados. Esto implica que el carnero tiene que ser diseñado para soportar estos esfuerzos, ya que en el caso contrario puede sufrir daños.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Un primer aspecto de la invención se refiere a una mandrinadora que comprende una estructura, por ejemplo un bastidor o columna, desplazable en sentido horizontal según un primer eje horizontal, un carro montado en dicha estructura y desplazable verticalmente según un eje vertical, un carnero, a saber, básicamente, un brazo o émbolo, montado en dicho carro y desplazable con respecto a dicho carro según un segundo eje horizontal perpendicular a dicho primer eje horizontal, y una caña montada de forma giratoria en dicho carnero. El carnero y el carro pueden ser desplazables según los ejes correspondientes mediante cualquier mecanismo de desplazamiento, incluyendo, por ejemplo, uno o varios husillos. Este tipo de estructura es convencional en el campo de las mandrinadoras.

De acuerdo con la invención, el carro está dotado de medios de acoplamiento para el acoplamiento de un cabezal, como puede ser un cabezal auxiliar de, por ejemplo, refrentado, al carro. De esta manera, el cabezal puede amarrarse al carro en lugar de amarrarse al carnero, reduciéndose o evitándose así las cargas sobre el carnero. De esta manera, en lugar de acoplar el cabezal al carnero, se puede acoplar directamente al carro, de forma que se consiga un cabezal muy rígido, firmemente amarrado al carro, y sin que el carnero sufra esfuerzos por el peso del cabezal o por su interacción con la pieza a mecanizar durante el mecanizado. El cabezal puede tener un peso elevado, superior a, por ejemplo, 2500 kg.

En algunas realizaciones de la invención, dichos medios de acoplamiento comprenden medios de acoplamiento mecánico. Es decir, el cabezal puede acoplarse al carnero mediante algún tipo de acoplamiento mecánico, incluyendo, por ejemplo, bulones, ganchos, pinzas, etc. En algunas realizaciones de la invención, dichos medios de acoplamiento mecánico comprenden al menos un elemento de acoplamiento configurado para selectivamente adoptar un primer estado y un segundo estado, de manera que si un cabezal está acoplado al carro, cuando el elemento de acoplamiento está en dicho segundo estado el elemento de acoplamiento impide la retirada del cabezal del carro, y cuando el elemento de acoplamiento está en dicho primer estado, no impide la retirada del cabezal del carro. De esta forma, actuando sobre los elementos de acoplamiento, por ejemplo, de forma hidráulico, neumática y/o o eléctrica, se puede amarrar el cabezal al carro o liberar el cabezal del carro, respectivamente. En algunas realizaciones de la invención, dicho elemento de acoplamiento es accionable hidráulicamente para pasar de dicho primer estado a dicho segundo estado, y vice-versa. Por ejemplo, el elemento de acoplamiento puede ser una pinza hidráulica o similar, por ejemplo, una pinza que puede encajar en un orificio del cabezal para luego ser expandida hidráulicamente para amarrar el cabezal al carro.

En algunas realizaciones de la invención, el carro de la mandrinadora comprende al menos cuatro de dichos elementos de acoplamiento, por ejemplo, distribuidos en correspondencia con cuatro esquinas de una cara o pared del carro. En algunas realizaciones de la invención, el carro comprende medios de centrado configurados para interactuar con el cabezal para un correcto posicionamiento o autocentrado del cabezal con respecto al carro cuando el cabezal se acopla al carro. Puede, por ejemplo, tratarse de bulones de centrado con una superficie al menos parcialmente bisealada y/o tronco-cónica y que interactúa con medios correspondientes previstos en el cabezal, o vice-versa.

En algunas realizaciones de la invención, dichos medios de acoplamiento comprenden al menos una conexión hidráulica para facilitar una transmisión de fluido entre el carro y el cabezal, por ejemplo, para suministrar taladrina al cabezal.

En algunas realizaciones de la invención, dichos medios de acoplamiento comprenden al menos una conexión eléctrica para la transmisión de potencia y/o señales eléctricas entre el carro y el cabezal, por ejemplo, para facilitar la energía necesaria para que el cabezal pueda operar, así como para controlar la operación del cabezal.

En algunas realizaciones de la invención, dichos medios de acoplamiento no están situados en el carnero. Es decir, el cabezal se puede acoplar directamente al carro. Opcionalmente, también el carnero puede comprender medios de acoplamiento de un cabezal.

En algunas realizaciones de la invención, dichos medios de acoplamiento están situados en una pared del carro que comprende un orificio por el cual el carnero sale del carro, es decir, en lo que se suele considerar la pared frontal del carro.

Otro aspecto de la invención se refiere a un sistema de mecanizado que comprende una mandrinadora según lo que se ha descrito más arriba, y un soporte para soportar una pieza a mecanizar, estando dicho soporte desplazable horizontalmente según dicho segundo eje horizontal. Dado que el cabezal se acopla al carro, el carnero de la mandrinadora no se utiliza, sino que queda oculto e inactivo dentro del carro. Por lo tanto, el carnero ya no sirve para desplazar la herramienta o cabezal según el segundo eje horizontal. Para facilitar un movimiento relativo entre pieza a mecanizar y el cabezal, la pieza se puede colocar sobre un soporte o carro móvil, que se puede desplazar con respecto a la mandrinadora según dicho segundo eje horizontal Z.

Otro aspecto de la invención se refiere a un cabezal de mecanizado, configurado para acoplarse al carro de una mandrinadora como la que se ha descrito más arriba. Es decir, el cabezal puede comprender medios de acoplamiento complementarios a los que se han descrito más arriba, para poder incorporarse a la mandrinadora acoplándose al carro en lugar de al carnero. En algunas realizaciones de la invención, el cabezal es un cabezal de refrentado. Este tipo de cabezales pueden ser muy grandes, y puede ser sumamente ventajoso evitar que su peso tenga que ser sostenido por el carnero. La mandrinadora según la invención permite que ese tipo de cabezal se incorpore directamente al carro, amarrándose al carro con los medios mecánicos de acoplamiento, incluyendo, por ejemplo, las pinzas hidráulicas. Esto puede ser especialmente ventajoso en el caso de cabezales pesados, que pueden tener dimensiones de varios metros de largo y pesar cientos o miles de kg, por ejemplo, más de 2500 kg.

Otro aspecto de la invención se refiere a un método para acoplar un cabezal, por ejemplo, un cabezal auxiliar de refrentado, a una mandrinadora como la que se ha descrito más arriba. De acuerdo con este aspecto de la invención, el cabezal se acopla al carro en lugar de al carnero.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de la descripción, un juego de figuras en el que con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Las figuras 1A y 1 B son vistas esquemáticas en alzado y en perfil, respectivamente, de una mandrinadora según el estado de la técnica.

La figura 1 C es una vista esquemática en perfil de la mandrinadora de la figura 1 B, con un cabezal auxiliar acoplado al carnero, de acuerdo con el estado de la técnica.

La figura 2 es una vista esquemática en perfil de una mandrinadora según una realización de la invención, con un cabezal auxiliar acoplado al carro. Los elementos que esta realización de la invención tiene en común con el estado de la técnica llevan las mismas referencias numéricas.

La figura 3 es una vista en perspectiva de una mandrinadora según dicha realización de la invención.

La figura 4 es una vista en perspectiva del carro de la mandrinadora según esta realización de la invención.

La figura 5 ilustra esquemáticamente y en sección la configuración de los medios mecánicos de acoplamiento del cabezal al carro.

La figura 6 es una vista en perspectiva del carro de la mandrinadora según esta realización de la invención, con un cabezal de refrentado montado en el carro.

La figura 7 es una vista esquemática en perspectiva del sistema según esta primera realización de la invención.

DESCRIPCIÓN DE UN MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

Tal y como se puede ver en la figura 2, la mandrinadora 10 comprende, tal y como es convencional, una columna o estructura 1 1 vertical que se puede desplazar horizontalmente sobre un soporte-guía 2 según un primer eje horizontal X, y un carro desplazable verticalmente según el eje vertical Y. Ahora bien, en lugar del carro convencional que contempla el estado de la técnica, de acuerdo con la invención, el carro 130 está dotado de medios de acoplamiento que permiten el acoplamiento de un cabezal 30, como puede ser un cabezal de refrentado, directamente al carro 130, en lugar de al carnero. Es decir, el carnero y la caña pueden quedar retirados dentro del carro, y el cabezal 30 se acopla directamente al carro 130, por ejemplo, tal y como se ilustra esquemáticamente en la figura 2, en una cara frontal del carro 130.

Dado que el cabezal 30 está acoplado al carro 130 en lugar de al carnero, no dispone de capacidad de movimiento según el segundo eje horizontal Z. Por lo tanto, según esta realización de la invención, se ha previsto un soporte 21 desplazable sobre un soporte-guía 20, según dicho segundo eje horizontal Z. La pieza a mecanizar se puede colocar sobre dicho soporte 21 , y desplazarse con el soporte según dicho segundo eje horizontal Z, es decir, acercándose o alejándose del cabezal 30 y de la máquina mandrinadora. De esta forma, se dispone con estos tres grados de libertad según los ejes X, Y y Z, a pesar de que el cabezal 30 está acoplado directamente en el carro 130. En algunas realizaciones de la invención, el soporte 21 puede ser giratorio.

La figura 3 ilustra esquemáticamente una mandrinadora según esta realización de la invención, sin el cabezal. Se puede observar como el bastidor, columna o estructura 1 1 está montada sobre el soporte-guía 2, formado por unos railes paralelos, para desplazarse a lo largo de dichos railes según dicho primer eje horizontal X. La mandrinadora incluya una cabina 16 para un operador de la mandinadora. El carro 130 está desplazable verticalmente en la estructura 1 1 según el eje Y, y se puede observar como el carnero 14 y la caña 15 sobresalen con respecto a la cara frontal 135 del carro. El carnero 14 está dotado de medios para acoplamiento de un cabezal al carnero, tal y como es convencional. Ahora bien, adicionalmente, en la mandrinadora según la invención, también el carro 130 propiamente dicho está dotado de medios de acoplamiento para su acoplamiento a un cabezal, en la cara frontal 135 del carro, es decir, en la cara de la cual sale el carnero 14.

Estos medios de acoplamiento se observan mejor en la figura 4. En esta realización de la invención, los medios de acoplamiento comprenden cuatro elementos de acoplamiento mecánicos, en forma de pinzás hidráulicas que se pueden introducir en unos orificios correspondientes en el cabezal para luego expandirse de manera que el cabezal quede amarrado al carro 130. Esto se ilustra esquemáticamente en la figura 5, en la que se puede observar una sección del carro 130 y del cabezal 30. El cabezal comprende cuatro orificios 33, uno de los cuales se ilustra en la figura 5. Las pinzas hidráulicas 131 del carro 130 pueden, cuando están en un primer estado, ser introducidas en los orificios 33 del cabezal, y luego se pueden actuar hidráulicamente para aumentar su diámetro y adoptar un segundo estado en el que no pueden ser retiradas de dichos orificios 33, de manera que el cabezal 30 quede firmemente amarrado al carro. Este tipo de pinzas hidráulicas son muy conocidas y no es necesario describirlas con mayor detalle. Lógicamente, en lugar de pinzas hidráulicas se pueden utilizar otros medios mecánicos de acoplamiento, preferiblemente medios que se pueden actuar hidráulica, neumática y/o eléctricamente.

En la figura 4 se puede observar como el carro también comprende dos bulones de centrado 132, una conexión hidráulica 133 para suministrar fluido, como puede ser taladrina, al cabezal desde el carro, y una conexión eléctrica 134 que sirve para conectar el carro y el cabezal eléctricamente entre sí, para el suministrar de energía eléctrica y/o la transmisión de señales de control. Todos estos elementos están situados en la cara frontal 135 del carro 130. En dicha cara frontal hay también un detector 136 destinado a detectar cuando un cabezal está correctamente acoplado al carro 130. Tal y como se puede observar en la figura 4, el carnero14 y la caña 15 están en posición replegada, y el carro está listo para recibir el cabezal.

En la figura 6 se puede observar como en el carro 130 se ha montado un cabezal de refrentado 30, que comprende una parte de cabezal 32 propiamente dicho, que puede ser muy parecida o incluso idéntica a un cabezal destinado a colocarse en un carnero, y una parte de adaptación 31 que es la que se acopla al carro 130. De esta manera, se puede adaptar cabezales convencionales existentes para acoplarlos al carro en lugar de al carnero, y así evitar de someter el carnero a esfuerzos elevados. Ahora bien, en otras realizaciones de la invención, el propio cabezal puede haber sido diseñado específicamente para ser acoplado directamente al carro. En la figura 6 se ha ilustrado esquemáticamente como el cabezal incluye una herramienta 34.

En la figura 7 se ilustra esquemáticamente la máquina mandrinadora 1 como la que se ha descrito más arriba, desplazable horizontalmente según el primer eje horizontal X y con el carro desplazable según el eje vertical Y. Tal y como se ha descrito en relación con la figura 2, la pieza a mecanizar se puede situar sobre un soporte 21 que es desplazable sobre un soporte-guia 20, según dicha segunda eje horizontal Z.

Con la invención se puede por lo tanto conseguir un amarre directo y firme entre cabezal y carro, evitándose el riesgo de sobrecargar el carnero, y sin renunciar al movimiento relativo entre pieza y cabezal según el segundo eje horizontal Z.

En este texto, la palabra "comprende" y sus variantes (como "comprendiendo", etc.) no deben interpretarse de forma excluyente, es decir, no excluyen la posibilidad de que lo descrito incluya otros elementos, pasos etc.

Por otra parte, la invención no está limitada a las realizaciones concretas que se han descrito sino abarca también, por ejemplo, las variantes que pueden ser realizadas por el experto medio en la materia (por ejemplo, en cuanto a la elección de materiales, dimensiones, componentes, configuración, etc.), dentro de lo que se desprende de las reivindicaciones.