CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La invención se engloba en el campo técnico de las máquinas herramienta y, más concretamente, se refiere a una máquina de mecanizado de cigüeñales, por ejemplo, de cigüeñales para vehículos automóviles.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los extremos de los cigüeñales para vehículos automóviles, por ejemplo, para turismos, suelen mecanizarse en máquinas específicamente diseñadas para realizar las operaciones correspondientes. Por ejemplo, los cigüeñales pueden estar dispuestos en una estación de trabajo situada entre dos módulos de mecanizado (que cada uno puede estar configurado para simultáneamente mecanizar una pluralidad de cigüeñales, en general usando una herramienta para cada cigüeñal, por ejemplo, usando un cabezal multihusillos) , de manera que un primer módulo de mecanizado mecaniza un extremo del cigüeñal (o un extremo de varios cigüeñales), y el otro módulo de mecanizado mecaniza, de forma simultánea, el otro extremo del cigüeñal (o de los cigüeñales) .

Para conseguir una velocidad de producción alta y un uso eficiente de la maquinaria, es deseable que ambos módulos de mecanizado trabajen con un alto rendimiento y con un mínimo de tiempo muerto entre operaciones. WO-A- 2009/103825 describe un ejemplo de cómo conseguir reducir el tiempo muerto entre operaciones en una máquina de mecanizado de cigüeñales.

Tal y como se describe en WO-A-2009/103825, es habitual que los cigüeñales presenten dos extremos diferentes, un primer extremo que en adelante se denominará "extremo brida", y un segundo extremo que en adelante se denominará "extremo espiga". Ambos extremos requieren operaciones de mecanizado diferentes, con lo cual es habitual que el mecanizado de uno de dichos extremos requiere más tiempo que el mecanizado del extremo opuesto; es habitual que el extremo brida requiere un tiempo de mecanizado sustancialmente mayor que el extremo espiga, tal y como se explica en WO-A-2009/103825. En el presente documento, los términos "extremo brida" y "extremo espiga" no deben interpretarse de una forma limitativa, como si se refirieran a un diseño concreto de los cigüeñales, sino que se usan de forma general para distinguir entre dos extremos de cigüeñal que requieren operaciones de mecanizado diferentes .

La solución en WO-A-2009/103825 parte del uso de dos estaciones de trabajo, en una de las cuales los cigüeñales están dispuestos de forma inversa (es decir, "girados" 180 grados) con respecto a los cigüeñales de la otra. En una realización descrita, las estaciones de trabajo están situadas entre dos bancadas o guias de módulo de mecanizado, sobre los que se desplazan sendos módulos de mecanizado. De esta manera, un primer módulo de mecanizado puede mecanizar los extremos brida de los cigüeñales de la primera estación de trabajo, para luego desplazarse lateralmente hasta la segunda estación de trabajo, para mecanizar los extremos espiga de los cigüeñales en la segunda estación de trabajo. De forma inversa, el segundo módulo de mecanizado puede empezar por mecanizar los extremos espiga de los cigüeñales en la primera estación de trabajo, para luego desplazarse hasta la segunda estación de trabajo para mecanizar los extremos brida de los cigüeñales situados en dicha segunda estación de trabajo. Por lo tanto, si el tiempo de mecanizado de los extremos brida requiere un tiempo X y el mecanizado de los extremos espiga requiere un tiempo Y (que muchas veces puede ser sustancialmente inferior a X, por ejemplo, una cuarta parte de X) , el primer módulo de mecanizado puede concluir el trabajo de mecanizado en ambas estaciones de trabajo después de un tiempo aproximado de X+Y (sin contar tiempos de desplazamiento, etc.), y el segundo módulo de mecanizado puede concluir el trabajo de mecanizado en ambas estaciones después de un tiempo Y+X. Es decir, el tiempo de ciclo puede ser aproximadamente de X+Y (sin contar desplazamientos, demoras por carga y descarga, etc.), y durante este tiempo ambos módulos de mecanizado pueden estar en pleno rendimiento, sin que ninguno de ellos tenga que esperar durante un tiempo sustancial a que el otro termine su operación de mecanizado. De esta forma, se consigue un tiempo de ciclo bastante corto y un buen aprovechamiento de la maquinaria.

No obstante, y a pesar de que la máquina y método descritos en WO-A-2009/103825 pueden funcionar de forma satisfactoria desde muchos puntos de vista, pueden presentar algunas limitaciones. Por ejemplo, puede ser difícil realizar la carga y descarga en las dos estaciones de trabajo desde un mismo punto o estación de carga y descarga. Otra posible limitación es que en el caso de una avería en uno de los módulos de mecanizado, la máquina no permite mecanizar ambos extremos de los cigüeñales. Otra posible limitación es que puede ser difícil realizar ciertas operaciones de mecanizado, que requieren un determinado ángulo de ataque entre el cabezal-herramienta y el cigüeñal (por ejemplo, el mecanizado del chavetero o de orificios de aligerado) , sin recurrir a módulos de mecanizado adicionales o cambios de cabezal-herramienta.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Un primer aspecto de la invención se refiere a una máquina para el mecanizado de extremos de cigüeñales, que comprende :

un primer módulo de mecanizado configurado para el mecanizado simultáneo de al menos dos cigüeñales (es decir, el primer módulo puede comprender, por ejemplo, dos husillos o una cabeza multihusillos con respectivas herramientas para simultáneamente mecanizar dos o más cigüeñales o, más concretamente, un extremo de cada uno de dichos cigüeñales) ;

un segundo módulo de mecanizado configurado para el mecanizado simultáneo de al menos dos cigüeñales (es decir, el segundo módulo puede igualmente comprender, por ejemplo, dos husillos o una cabeza multihusillos con respectivas herramientas para simultáneamente mecanizar dos o más cigüeñales o, más concretamente, un extremo de cada uno de dichos cigüeñales; el primer y el segundo módulo de mecanizado pueden ser idénticos y dispuestos uno enfrente del otro) ; y

una estructura de soporte para soportar cigüeñales, comprendiendo dicha estructura de soporte al menos cuatro posiciones de fijación de cigüeñales para su mecanizado, estando dicha estructura de soporte situada entre el primer módulo de mecanizado y el segundo módulo de mecanizado, de manera que el primer módulo de mecanizado puede mecanizar un primer extremo de una pluralidad de dichos cigüeñales a la vez que el segundo módulo de cigüeñales mecaniza un segundo extremo de una pluralidad de dichos cigüeñales (esto no quiere decir que ambos módulos siempre estén trabajando sobre los mismos cigüeñales; dado que uno de ellos puede estar trabajando sobre un extremo espiga y el otro sobre un extremo brida, uno puede terminar antes que el otro y, entonces, pasar a mecanizar otros cigüeñales, de una forma más o menos análoga a lo que se hace en la máquina descrita en WO-A-2009/103825) .

De acuerdo con la invención, dichas, al menos cuatro, posiciones de fijación están dispuestas en dos columnas de posiciones de fijación que cada una comprende al menos dos de posiciones de fijación situadas a diferente altura, para la colocación de los cigüeñales a mecanizar en dos columnas, que cada una comprende al menos dos cigüeñales dispuestos a diferente altura. De esta forma, cada modulo de mecanizado puede mecanizar primero un extremo de cada cigüeñal en una primera de dichas columnas, y luego un extremo de cada cigüeñal de la otra columna.

Además, de acuerdo con la invención, dicha estructura de soporte está dispuesta de forma giratoria, de manera que puede realizar un giro de al menos 180 grados.

De esta forma, se puede conseguir varios efectos.

Un efecto es que en el caso de que deje de funcionar uno de dichos módulos de mecanizado, el otro puede mecanizar ambos extremos de cada cigüeñal, mecanizando primero un extremo y luego, después de un giro de 180 grados de la estructura de soporte, mecanizar también el otro extremo del cigüeñal.

Otra ventaja es que mediante giros de menos de 180 grados, por ejemplo, de 20-70 grados (por ejemplo, de 30, 45 o 60 grados) o de (aproximadamente) 90 grados, se puede realizar operaciones de mecanizado que no eran posibles, o que hubieran resultado difíciles, en la posición inicial. Esto incrementa las posibilidades de realizar operaciones de mecanizado especiales o complejas sin necesidad de disponer de cabezales de mecanizado adicionales, y/o sin realizar cambios de cabezal-herramienta.

Otra ventaja, comparada con una máquina como la descrita en WO-A-2009/103825, es que todos los cigüeñales pueden cargarse en, y descargarse de, la estructura de soporte en una sola estación de carga y descarga, mediante un giro de 180 grados de la estructura de soporte, mediante el cual se puede, selectivamente, situar una y otra de las dos columnas de cigüeñales en la estación o posición de carga y descarga. Esto puede, en muchos casos, resultar ventajoso .

La estructura de soporte puede estar configurada de manera que en una de las columnas de posiciones de fijación, los cigüeñales a mecanizar quedan dispuestos con extremos brida dirigidos hacia el primer módulo de mecanizado, y con extremos espiga dirigidos hacia el segundo módulo de mecanizado, a la vez que en la otra columna los cigüeñales a mecanizar quedan dispuestos con extremos espiga dirigidos hacia el primer módulo de mecanizado, y con extremos brida dirigidos hacia el segundo módulo de mecanizado, por ejemplo, cuando la estructura de soporte está en una primera posición de trabajo, es decir, en una posición "no girada". Es decir, es posible disponer los cigüeñales de una de dichas columnas de forma inversa a los de la otra columna, con lo cual se consigue optimizar el tiempo de ciclo y el aprovechamiento de la maquinaria de mecanizado; de forma análoga a lo que ocurre en WO-A- 2009/103825, el tiempo de ciclo (sin contar tiempo adicional necesario para carga/descarga y tiempos de desplazamiento) puede llegar a corresponder sustancialmente al tiempo que se requiere para mecanizar el extremo brida, más el tiempo que se requiere para mecanizar el extremo espiga. Este tiempo puede ser sustancialmente inferior al tiempo que hubiera sido necesario para mecanizar, sucesivamente, dos extremos brida.

La máquina puede, además, comprender una primera guia y una segunda guia, estando el primer módulo de mecanizado dispuesto para desplazarse lateralmente guiada por dicha primera guia y estando el segundo módulo de mecanizado dispuesto para desplazarse lateralmente guiado por dicha segunda guia, de manera que cada uno de dicho primer módulo de mecanizado y dicho segundo módulo de mecanizado puede desplazarse lateralmente entre una posición de trabajo para mecanizar cigüeñales en una primera de dichas columnas, y otra posición de trabajo para mecanizar cigüeñales en otra de dichas columnas, sin necesidad de que gire la estructura de soporte. De esta manera, cuando un módulo de trabajo termina de mecanizar los extremos brida de los cigüeñales dispuestos en una de dichas columnas, puede desplazarse lateralmente, hacia la otra columna, para mecanizar los extremos espiga de los cigüeñales situados en dicha otra columna, y viceversa. De esta manera, se puede conseguir un tiempo de ciclo corto. El término "guia" debe entenderse de forma genérica, abarcando cualquier estructura que sirve para guiar el correspondiente módulo de mecanizado en su desplazamiento lateral.

Los módulos de mecanizado o al menos las herramientas o cabezal-herramienta que incorporan, pueden ser desplazables en tres dimensiones, es decir, no sólo lateralmente (por ejemplo, según un eje X) sino también hacia delante y hacia atrás (por ejemplo, según un eje Z) y en altura (por ejemplo, según un eje Y) . Cada módulo de mecanizado puede comprender una pluralidad de herramientas (o husillos, o cabezas de husillo) distribuidos verticalmente para permitir el mecanizado simultaneo de una pluralidad de cigüeñales, distribuidos verticalmente, es decir, situados a diferente altura en la correspondiente columna.

La estructura de soporte puede estar configurado para adoptar selectivamente una primer posición de trabajo y una segunda posición de trabajo, estando dicha segunda posición de trabajo girada un ángulo de aproximadamente 90 grados con respecto a dicha primera posición de trabajo.

Alternativa o adicionalmente, la estructura de soporte puede estar configurado para adoptar selectivamente una (o dicha) primer posición de trabajo y una tercera posición de trabajo, estando dicha tercera posición de trabajo girada un ángulo de entre 20 y 70 grados con respecto a dicha primera posición de trabajo.

De esta manera, girando la estructura de soporte, se pueden conseguir mecanizados desde diferentes ángulos de ataque, algo que aumenta la flexibilidad de la máquina y reduce la necesidad de cambios de cabezal-herramienta y/o el uso de módulos de mecanizado adicionales. La máquina puede comprender una unidad de control programada para girar la estructura de soporte entre las diferentes posiciones de trabajo, de acuerdo con una secuencia de trabajo programado, por ejemplo, para realizar mecanizados de chavetero en el extremo espiga y/o orificios de aligerado .

La estructura de soporte puede estar configurada para girar alrededor de un eje vertical.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a un método para el mecanizado de cigüeñales con una máquina de acuerdo con lo que se ha descrito más arriba. El método comprende los pasos de:

colocar cigüeñales a mecanizar en las posiciones de fijación de la estructura de soporte;

mecanizar, con el primer módulo de mecanizado, extremos brida de una primera parte de dichos cigüeñales y extremos espiga de una segunda parte de dichos cigüeñales; mecanizar, con el segundo módulo de mecanizado, extremos brida de dicha segunda parte de dichos cigüeñales y extremos espiga de dicha primera parte de dichos cigüeñales; y

descargar cigüeñales mecanizados de la estructura de soporte .

El método puede además comprender el paso de realizar un giro de 180 grados entre una descarga de la estructura de soporte de dicha primera parte de los cigüeñales, y de dicha segunda parte de los cigüeñales. Es decir, se puede usar una misma estación de trabajo para la descarga de todos los cigüeñales; lo mismo aplica a la carga de cigüeñales a mecanizar.

El método puede también comprender el paso de realizar, con la estructura de soporte, al menos un giro de no más de 90 grados entre una primera fase de mecanizado y una segunda fase de mecanizado.

Por ejemplo, dicho giro puede ser de 90 grados. La primera fase de mecanizado puede ser una fase de mecanizado principal, y la segunda fase de mecanizado puede, por ejemplo, corresponder al mecanizado de un chavetero en el extremo espiga de los cigüeñales. En este caso, un giro de 90 grados puede muchas veces ser adecuado.

El giro también puede ser un giro de entre 20 y 70 grados. La primera fase de mecanizado puede ser una fase de mecanizado principal, y la segunda fase de mecanizado puede, por ejemplo, corresponder mecanizado de orificios de aligerado. En este caso, un giro de entre 20 y 70 grados, por ejemplo, de unos 50 o 60 grados, puede ser adecuado.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente 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:

La figuras 1-3 muestran unas vistas esquemáticas en planta de una máquina de acuerdo con una posible realización de la invención.

La figura 4 muestra una vista en alzado desde la sección "IV" indicada en la figura 1.

Las figuras 5 y 6 muestran unos ejemplos de cigüeñales que requieren operaciones de mecanizado que pueden realizarse fácilmente con una máquina de acuerdo con la invención .

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Las figuras 1-3 reflejan una posible realización de la máquina de la invención, con un primer módulo de mecanizado 1 y un segundo módulo de mecanizado 2, controlados por un sistema de control que incluye un ordenador 200 (ilustrado de forma esquemática en las figuras 1-3) y dispuestos para desplazarse lateralmente a lo largo de una primera guía 4 y una segunda guía 5, respectivamente, impulsados por medios de accionamiento 41 y 51, respectivamente. Las guías pueden incluir railes de guiado, etc., tal y como es convencional. Estos elementos pueden ser convencionales y no requieren más explicaciones.

Por otra parte, la máquina incluye una estructura de soporte 3 en forma de una torre giratoria alrededor de un eje vertical, accionada por medios de accionamiento 38 que pueden ser convencionales, y que pueden ser controlados desde el ordenador 200. En las figuras 1-3 se pueden observar, desde arriba, como los cigüeñales 100 están situados en dos columnas (de manera que sólo se ve el cigüeñal superior de cada columna) . Cada columna puede comprender dos cigüeñales situados a diferente altura.

En la figura 4, que es una vista en alzado según la sección IV de la figura 1, se puede observar como la estructura de soporte 3 comprende medios de fijación (que en si pueden ser convencionales) que definen cuatro posiciones de fijación 31, 32, 33 y 34, distribuidas en dichas dos columnas 35 y 36; es decir, la primera columna 35 comprende las posiciones de fijación 31 y 32 para fijar dos cigüeñales, una sobre la otra, y la segunda columna 36 comprende las posiciones de fijación 33 y 34, igualmente configuradas para fijar dos cigüeñales, una encima de otra. Los módulos de mecanizado 1 y 2 comprenden, en este caso, cada uno, al menos un husillo configurado para accionar dos herramientas, situadas a diferente altura de manera que una herramienta actuará sobre el cigüeñal situado en una de dichas posiciones de fijación, y la otra herramienta actuará sobre el otro cigüeñal. En la figura 4 se puede igualmente observar, de forma esquemática, un almacén de herramientas 60 que incluye herramientas 6 que se pueden acoplar a los módulos de mecanizado, en función de las tareas concretas a realizar, por ejemplo, en función del tipo de cigüeñal que se va a mecanizar.

Volviendo a la figura 1, esta figura refleja la máquina en una primera posición de trabajo, en la que los cigüeñales tienen una orientación en la que se extienden de forma sustancialmente perpendicular a las guias 4 y 5, de manera que los módulos de mecanizado, al desplazarse lateralmente a lo largo de las guias, pueden interactuar, selectivamente, con los cigüeñales situados en una de las columnas 35 y 36, o con los cigüeñales situados en la otra de las columnas. En esta posición de trabajo se puede realizar la mayor parte de las operaciones de mecanizado.

Tal y como se ha ilustrado de forma esquemática, en una de las columnas los cigüeñales 100 están dispuestos con el extremo brida 101 dirigido hacia el primer módulo de mecanizado 1, y con el extremo espiga 102 dirigido hacia el segundo módulo de mecanizado 2, mientras que en la otra columna, los cigüeñales tienen los extremos brida 101 dirigidos hacia el segundo módulo de mecanizado 2, y el extremo espiga 102 dirigido hacia el primer módulo de mecanizado 1.

Por lo tanto, en operación, y partiendo de la situación que se observa en la figura 1, el primer módulo de mecanizado 1 puede empezar a mecanizar el extremo brida 101 de una de las columnas de cigüeñales, y el segundo módulo de mecanizado 2 puede empezar a mecanizar el extremo espiga 102 de los mismos cigüeñales. Como el mecanizado del extremo espiga 102 conlleva menos tiempo que el mecanizado del extremo brida 101, el segundo módulo de mecanizado 2 termina el mecanizado del extremo espiga 102 antes de que el primer módulo de mecanizado 1 termina el mecanizado del extremo brida 101. En cuanto el segundo módulo de mecanizado 2 termina el mecanizado del extremo espiga 102 de los cigüeñales, se desplaza lateralmente para situarse enfrente de la otra columna de cigüeñales, donde empieza a mecanizar los extremos brida 101 de los cigüeñales allí sujetados. Cuando el primer módulo de mecanizado termina el mecanizado de los extremos brida 101 de los cigüeñales de la primera columna, pasa también a la segunda columna, y empieza con el mecanizado de los extremos espiga de los cigüeñales allí situados. Dado que ambos módulos de mecanizado mecanizan tanto bridas como espigas, el trabajo debería concluir a la vez. Luego, se pueden descargar, en la estación de carga y descarga 7, los cigüeñales mecanizados de una de las columnas y cargar nuevos cigüeñales a mecanizar, para seguidamente realizar un giro de 180 grados de la estructura de soporte 3, para descargar los restantes cigüeñales mecanizados y cargar nuevos cigüeñales a mecanizar.

Lógicamente, éste es sólo un ejemplo de cómo puede operar la máquina.

Aunque muchas operaciones de mecanizado se puede realizar en la primera posición de trabajo ilustrada en la figura 1, puede haber otras operaciones que son difíciles de realizar en esta posición, sin realizar un cambio de cabezal-herramienta en los módulos de mecanizado (algo que podría ralentizar el tiempo de ciclo) o sin recurrir a módulos de mecanizado adicionales.

Por ejemplo, en algunos cigüeñales puede ser necesario mecanizar en el extremo espiga 102 un chavetero 103, tal y como se ilustra en la figura 5. Esta operación puede requerir alta precisión. Para realizar este chavetero sin necesidad de módulos de mecanizado adicionales y sin necesidad de cambiar el cabezal-herramienta en el primer módulo de mecanizado y el segundo módulo de mecanizado, puede ser necesario o práctico cambiar la orientación de los cigüeñales con respecto a la primera posición de trabajo, ilustrada en la figura 1. Para ello, se puede girar la estructura de soporte 90 grados con respecto a dicha primera posición de trabajo, llegando a una segunda posición de trabajo que se ilustra en la figura 2, en la que el mecanizado del chavetero se puede realizar con el primer modulo de mecanizado y el segundo módulo de mecanizado (uno actuando sobre los cigüeñales en una de las columnas y el otro sobre los cigüeñales en la otra de las columnas, tal y como se puede ver en la figura 2.)

Por otra parte, en algunos cigüeñales puede ser necesario o deseable realizar unos orificios 104 en la zona de muñequilla, para aligerar el cigüeñal. También esta operación puede ser difícil de realizar en la primera posición de trabajo. Con la máquina de la invención, se puede realizar un giro de, por ejemplo, 50-70 grados desde la primera posición de trabajo, llegando a una tercera posición de trabajo que se ilustra en la figura 3. En esta posición, los orificios 104 pueden realizarse usando el primer modulo de mecanizado 1 para una de las columnas de cigüeñales, y el segundo módulo de mecanizado para realizar los orificios 104 en los cigüeñales de la otra columna.

Estos son solo ejemplos de operaciones que pueden realizarse con una máquina de acuerdo con la presente invención .

Listado de referencias numéricas:

1, 2: módulos de mecanizado

3: estructura de soporte guías para el desplazamiento lateral de los módulos de mecanizado

herramientas de mecanizado

estación de carga y descarga posiciones de fijación de cigüeñales

columnas de posiciones de fijación de cigüeñales

accionamiento de la estructura de soporte

medios de accionamiento para desplazamiento lateral de los módulos de mecanizado

almacén de herramientas

cigüeñal

extremo brida

extremo espiga

chavetero

orificios de aligerado

ordenador de control

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 s desprende de las reivindicaciones.