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˜ OFICINA ESPANOLA DE PATENTES Y MARCAS

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k 2 154 019 kInt. Cl. : B23Q 11/04

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˜ ESPANA

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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA

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kN´umero de solicitud europea: 97830206.5 kFecha de presentaci´on : 30.04.1997 kN´umero de publicaci´on de la solicitud: 0 876 873 kFecha de publicaci´on de la solicitud: 11.11.1998

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54 T´ıtulo: M´ aquina-herramienta para hacer agujeros en elementos destinados a la extrusi´ on de fibras

de vidrio.

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73 Titular/es: TECHINT COMPAGNIA TECNICA

INTERNAZIONALE S.p.A. Via Monterosa, 93 20149 Milano, IT

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72 Inventor/es: Montani, Luigi

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74 Agente: D´ıez de Rivera de Elzaburu, Alfonso

45 Fecha de la publicaci´ on de la menci´on BOPI:

16.03.2001

45 Fecha de la publicaci´ on del folleto de patente:

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16.03.2001

Aviso:

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En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicaci´on en el Bolet´ın europeo de patentes, de la menci´on de concesi´on de la patente europea, cualquier persona podr´a oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposici´on deber´a formularse por escrito y estar motivada; s´olo se considerar´a como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposici´ on (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesi´on de Patentes Europeas). Venta de fasc´ ıculos: Oficina Espa˜ nola de Patentes y Marcas. C/Panam´ a, 1 – 28036 Madrid

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DESCRIPCION M´ aquina-herramienta para hacer agujeros en elementos destinados a la extrusi´on de fibras de vidrio. El presente invento se refiere a una m´ aquinaherramienta para hacer agujeros en elementos destinados a la extrusi´ on de fibras de vidrio. Es sabido que para fabricar filamentos o fibras de vidrio, o de otros materiales similares, se usan rotores o extruidores centr´ıfugos apropiados que consisten en cuerpos que tienen una forma sustancialmente toroidal provistos perif´ericamente de un n´ umero muy grande de agujeros pasantes radiales, de veinte/veinticinco mil agujeros, por ejemplo, de un di´ ametro muy peque˜ no, generalmente del orden de 0,6 a 1,2 mm. La materia prima en estado fundido destinada a formar la fibra de vidrio se suministra a estos extruidores que son accionados para rotaci´ on de modo que expulsen por centrifugaci´on el vidrio fundido contenido en ellos, a trav´es de los agujeros radiales, a fin e formar elementos similares a hilos que son posteriormente estirados y adelgazados mediante chorros verticales de gases calientes, antes de ser tendidos sobre las cintas transportadoras que est´ an por debajo. En algunas t´ecnicas conocidas para hacer los agujeros radiales antes mencionados en extruidores centr´ıfugos se evita el uso de u ´ tiles de perforar y se sustituyen ´estos por haces de rayos l´ aser o por m´etodos de EDM (Mecanizado por Descarga de Electrones). Estas t´ecnicas, sin embargo, tienen un inconveniente, por cuanto los agujeros no se hacen tan perfectamente cil´ındricos como debieran serlo realmente para hacer posibles unas condiciones de extrusi´ on o´ptimas y, adem´ as, el uso de un haz de rayos l´aser en particular puede dar lugar a a´reas endurecidas por acritud en el material de acero del cual se hace el extruidor. La estructura del extruidor aparece por lo tanto como m´ as d´ebil, y la duraci´ on de la vida del extruidor puede resultar acortada considerablemente. Otra t´ecnica conocida m´as tradicional est´ a basada en el uso de m´ aquinas-herramienta provistas de puntas, cada una de las cuales est´ a encajada en un cabezal porta-herramientas acoplado en un husillo. Medios de accionamiento apropiados hacen que el husillo efect´ ue un movimiento de trabajo de rotaci´ on, y que otros medios actuadores muevan el husillo con un movimiento de avance de traslaci´on. Esta t´ecnica conocida, sin embargo, a´ un cuando hace posible obtener agujeros de forma perfectamente cil´ındrica por perforaci´on de tipo mec´anico y evita el endurecimiento por acritud en el material, tiene un serio inconveniente, por cuanto est´a expuesta a frecuentes interrupciones en el trabajo debido a que el material del extruidor a ser perforado, en general acero al cromon´ıquel de alto contenido de carbono, puede algunas veces tener una cierta falta de homogeneidad en cuanto a su dureza, lo que da lugar a roturas de las herramientas en las a´reas de mayor resistencia a la penetraci´on de la herramienta. Pr´ acticamente, y como ya se ha se˜ nalado, 2

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puesto que se han de producir un n´ umero muy elevado de agujeros, tomando en consideraci´on el hecho de que las herramientas con punta han de ser sustituidas frecuentemente, los ritmos de producci´ on son muy reducidos y, como resultado, los costes de producci´ on totales con los elementos destinados a la extrusi´ on de fibras de vidrio aumentan. Es tambi´en conocida, del documento DE 4000948, una m´ aquina-herramienta que presenta un husillo equipado con un cabezal portaherramientas que sirve de soporte a una herramienta con punta. Medios actuadores hacen que el husillo realice un movimiento de avance de traslaci´ on, mientras que una unidad de control permite el movimiento de traslaci´on del husillo en caso de que act´ uen sobre la herramienta fuerzas de resistencia axiales predeterminadas. En el documento CH 523116 se ha dado a conocer un accionamiento de m´aquinas-herramienta en el cual un motor produce simult´aneamente una rotaci´on y un descenso de la herramienta, y una elevaci´on de un tornillo de ajuste coaxial y aplicado al eje de la herramienta. Durante la elevaci´on, el tornillo de ajuste carga a un resorte, aumentando la presi´on de la herramienta contra la pieza que haya de ser trabajada. El resorte puede ser tambi´en precargado por medio de un tornillo de control, de modo que se aumenten o se disminuyen las fuerzas axiales m´aximas de la herramienta. En esta situaci´on, la tarea t´ecnica para la que est´a previsto el presente invento consiste en proporcionar una m´ aquina-herramienta, tal como la definida en la Reivindicaci´ on 1, para hacer agujeros, capaz de obviar sustancialmente los inconvenientes antes mencionados. Dentro del alcance de esta tarea t´ecnica, es un objetivo importante del invento el de proporcionar una m´ aquina-herramienta para hacer agujeros capaz de eliminar sustancialmente la posibilidad de roturas de las herramientas de punta, incluso cuando los trabajos se lleven a cabo en materiales que tengan ´areas encerradas las cuales, de una manera imprevisible, sean de mayor dureza que la de las dem´ as ´areas que tienen la dureza esperada y las cuales, por lo tanto, no puedan ser penetradas por las herramientas previstas para la perforaci´ on normal. La tarea t´ecnica mencionada y el objetivo especificado se consiguen sustancialmente mediante una m´ aquina-herramienta para hacer agujeros como la que se describe en las Reivindicaciones que se acompa˜ nan. En lo que sigue, se hace aqu´ı una descripci´ on de una realizaci´ on preferida, pero no exclusiva, de una m´ aquina-herramienta para hacer agujeros de acuerdo con el invento, a modo de ejemplo no limitador, con referencia al dibujo que se acompa˜ na, en el cual la u ´nica figura es una vista en corte longitudinal de la m´ aquina pr´ oxima a un elemento extruidor que haya de ser sometido a operaciones de perforaci´on. Con referencia al dibujo, la m´ aquina - herramienta para hacer agujeros de acuerdo con el invento se ha identificado en general por el n´ umero de referencia 1. La misma comprende una base 2 de la cual son parte integrante los medios actua-

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dores 3, estando adaptados dichos medios para llevar a cabo el movimiento de avance de traslaci´ on a lo largo de una direcci´on axial horizontal 4 de un husillo 5 provisto de un primer cabezal 6 porta-herramientas para ser acoplado al mismo por ajuste a lo largo de la misma direcci´ on axial 4. Se puede fijar una herramienta de punta 7 al cabezal 6 porta-herramientas, siendo capaz dicha herramienta 7 de perforar radialmente un elemento extruidor 8, a fin de hacer agujeros radiales 9 en el mismo, los cuales est´an destinados a extruir fibras de vidrio. El movimiento de trabajo de rotaci´ on del husillo se efect´ ua a trav´es de medios de accionamiento 10 de un tipo conocido de por s´ı. De una manera original, los medios actuadores 3 comprenden una unidad de control 11 para el movimiento de avance de traslaci´on del husillo 5, adaptada para hacer posible que el husillo se pare en la direcci´ on axial 4 en presencia de fuerzas axiales de resistencia que excedan de un valor predeterminado y que act´ uen sobre la herramienta 7. M´ as en particular, los medios actuadores 3 comprenden un cuerpo de soporte 12 que forma parte integrante de la base 2 y definido por un cilindro hueco que tiene una abertura frontal 12a y una cabeza 12b dispuesta en la parte posterior. Acoplado para deslizamiento dentro del cilindro hueco 12 hay un elemento de ´embolo 13 que define una corredera adaptada para alojar el husillo y los medios de accionamiento asociados 10 para gobernar el movimiento de trabajo. Pr´ acticamente, el elemento de ´embolo 13 tiene una longitud ligeramente menor que la de la cavidad interior del cilindro 12, y durante su movimiento de traslaci´ on puede emerger por un extremo 13a de la misma, vuelto hacia el cabezal 6 porta-herramientas desde la abertura frontal 12a del cilindro 12. Adem´as, los medios actuadores 3 comprenden una unidad de potencia 14 que tiene un miembro de accionamiento movible 15 definido por un v´astago cil´ındrico adaptado para llevar a cabo dicho movimiento de avance de traslaci´ on que tienen carreras de una longitud predeterminada, al tener lugar la interposici´ on de un mecanismo cinem´atico 16 que convierte el movimiento de rotaci´on de un motor el´ectrico 17 en un movimiento rectil´ıneo. La unidad de control 11 est´ a interpuesta para funcionamiento entre el miembro de accionamiento 15 y el elemento de ´embolo 13, y est´ a constituida por una c´ amara 18 definida entre la cabeza 12b y el segundo extremo 13b o cara posterior del elemento de ´embolo 13. La c´ amara 18 est´a llena de una cantidad predeterminada de aceite y, por lo tanto, ocupa el volumen de dicho aceite. El v´astago cil´ındrico 15 est´a aplicado para deslizamiento en un agujero pasante 12c de la cabeza 12b y tiene una parte extrema 15a acoplada en la c´amara 18. Tambi´en se han previsto medios 19 accionados por fluido que comunican con dicha c´ amara 18 a trav´es de un peque˜ no canal 20, formado en la pared lateral del cilindro 12 pr´ oximo a la cabeza 12b y adaptado para descargar aceite desde dicha c´amara al vencer una presi´on de calibraci´ on correspondiente a la presencia de dichas fuerzas de

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resistencia axiales sobre la herramienta superiores a dicho valor predeterminado, y para admitir de nuevo en la c´amara 18 el aceite descargado, en caso de presiones m´as bajas que dicha presi´ on de calibraci´ on. Los medios 19 accionados por fluido consisten en un circuito de funcionamiento por fluido que comprende una v´ alvula 21 de alivio de la presi´ on regulada para dicha presi´ on de calibraci´ on, una v´alvula 22 de un solo sentido dispuesta en paralelo con la v´alvula 21, y un acumulador hidr´ aulico 23 en comunicaci´ on con las dos v´alvulas citadas. Tambi´en se ha previsto convenientemente una unidad 24 de cambio de herramientas que forma parte integrante del cilindro 12 y adaptada para recoger del husillo 5 una herramienta que haya de ser sustituida por haber sufrido desgaste o rotura, y para acoplar una nueva herramienta en el extremo del propio husillo. La unidad 24 de cambio de herramientas comprende una torreta giratoria 25 provista de un brazo sim´etrico 26 adaptado para soportar al menos dos cabezales porta-herramientas en sus extremos, es decir, el primer cabezal 6 portaherramientas y un segundo cabezal 27 portaherramientas. Evidentemente, por medio de modificaciones apropiadas, se podr´ıan proporcionar unidades de cambio de herramientas que tuviesen tres o m´as cabezales porta-herramientas. Adem´as, la unidad 24 de cambio de herramientas comprende medios de accionamiento 28 tanto para el movimiento de traslaci´on de la torreta 25 en la direcci´on de dicho movimiento de avance, es decir, a lo largo de un eje de oscilaci´ on 29 paralelo a la direcci´ on axial 4, como para el movimiento de rotaci´on de dicha torreta alrededor del eje de oscilaci´on 29. Puesto que en su posici´on de funcionamiento la herramienta 7 est´ a pr´ oxima a la superficie del elemento extruidor 8, a fin de hacer posible el desplazamiento de la torreta 25 de modo que el cabezal porta-herramientas 26 ´o el cabezal portaherramientas 27 puedan ser retirados de, o acoplados en, el husillo, la base 2 es movible sobre gu´ıas de deslizamiento 30 por medios de desplazamiento 31, consistentes, por ejemplo, en un actuador hidr´ aulico, coordinado para funcionamiento con los medios de accionamiento 28 para as´ı mover el cilindro 12 para acercarlo al, o alejarlo del, elemento extruidor en el que se est´a realizando el trabajo. Para una completa automatizaci´ on del funcionamiento de la unidad 24 de cambio de herramientas se puede disponer un sensor 32 que detecte la rotura de la herramienta, con el cual se puedan enlazar para enclavamiento los medios de accionamiento 28. Final y ventajosamente, la unidad de control 11 puede comprender un contador 33, conectado al acumulador hidr´ aulico 23 y adaptado para se˜ nalar el n´ umero de descargas de aceite efectuadas por los medios 19, de modo que se identifique un n´ umero correspondiente de interrupciones en el movimiento de traslaci´on del husillo, es decir, el n´ umero de agujeros pasantes 9 no ejecutados. El funcionamiento de una m´ aquina - herramienta para hacer agujeros, descrita en lo que antecede esencialmente en lo que se refiere a su 3

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estructura, es como sigue. El movimiento de avance de traslaci´on del husillo 5 y, por consiguiente, de la herramienta de punta 7, se lleva a cabo mediante la penetraci´on de la parte extrema 15a del miembro de accionamiento 15 en la c´amara 18. Esta penetraci´on produce un desplazamiento del elemento de ´embolo 13 correspondiente al mantenimiento de un volumen constante de la cantidad de aceite presente en aqu´ella, siendo el aceite incompresible. Si el movimiento de avance de la herramienta de punta 7 dentro del elemento exterior 8 es contrarrestado por fuerzas axiales an´ omalas, debido a la presencia de ´areas particularmente duras en el material a ser perforado, aumenta la presi´ on de aceite en la c´amara 18 y, al alcanzar la presi´ on de calibraci´ on de la v´alvula 21 de alivio de la presi´ on, produce la descarga de parte del aceite dentro del acumulador 23. De este modo, mientras el miembro de accionamiento 15 est´a completando su carrera de avance prevista, el elemento de ´embolo 13 se para instant´ aneamente, y la herramienta de punta 7 no es sometida a esfuerzos peligrosos que pudieran producir su rotura. Durante la carrera hacia atr´ as del miembro de accionamiento 15, puesto que se restablece una presi´on m´ as baja en la c´amara 18, el aceite contenido en el acumulador 23 es admitido de nuevo en la propia c´ amara que, como resultado, alojar´ a la misma cantidad de aceite que al principio. Si se requiere la sustituci´on de la herramienta de punta 7, debido a desgaste o debido a que se haya roto, aunque el caso u ´ ltimamente mencionado es pr´ acticamente posible solo sustancialmente debido al desgaste peri´ odico, la unidad 24

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de cambio de herramientas lleva a cabo la retirada del husillo 5 del primer cabezal 6 portaherramientas y el acoplamiento del segundo cabezal 27 sobre el mismo, con la herramienta de punta asociada. Para esta operaci´on, los medios de desplazamiento 31 producen el movimiento hacia atr´ as de la base 1 con relaci´on al elemento extruidor 8, de modo que se cree un espacio apropiado para hacer posible un movimiento de traslaci´ on de la torreta 25 suficiente como para la desaplicaci´on del primer cabezal 6 porta-herramientas del husillo. Despu´es de llevar a cabo la rotaci´ on del brazo sim´etrico 26 y de un nuevo movimiento de traslaci´ on hacia atr´ as de la torreta 25 para acoplar el segundo cabezal 27 porta-herramientas sobre el husillo, se lleva la base 2 de nuevo al elemento extruidor 8, a la distancia de funcionamiento prevista. Con el invento se consiguen importantes ventajas. Realmente, puesto que las herramientas de punta jam´as son sometidas, pr´ acticamente, a demasiados esfuerzos, tienen una vida de duraci´ on muy aumentada y por lo tanto la sustituci´ on de las mismas se hace con una frecuencia mucho m´as reducida. Es de se˜ nalar que, sobre todo en el caso de que se hagan agujeros en n´ umero muy elevado, como es necesario para fabricar elementos extruidores dise˜ nados para formar fibras de vidrio, las interrupciones que se sufren en los ritmos de producci´ on son casi inexistentes, y se reducen grandemente los costes de producci´on de estos elementos.

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REIVINDICACIONES 1. Una m´ aquina-herramienta para hacer agujeros en elementos destinados para la extrusi´ on de fibras de vidrio, que comprende: - al menos una herramienta de punta (7); - al menos un husillo (5) equipado con un cabezal (6) porta-herramientas; - medios de accionamiento (10) para llevar a cabo el movimiento de trabajo de rotaci´ on del husillo (5); y - medios actuadores (3) adaptados para hacer que el husillo (5) efect´ ue un movimiento de avance de traslaci´on, que comprende: un cuerpo de soporte (12); una corredera (13) acoplada para deslizamiento a dicho cuerpo de soporte (12) y adaptada para alojar a dicho husillo (15); una unidad de potencia (14) que forma parte integrante de dicho cuerpo de soporte (12) y que tiene un miembro de accionamiento movible (15) adaptado para llevar a cabo dicho movimiento de traslaci´ on con carreras de una longitud predeterminada; una unidad de control (11) interpuesta para funcionamiento entre dicho miembro de accionamiento (15) y la corredera (13), para dicho movimiento de avance de traslaci´ on adaptada para hacer posible que se pare el movimiento de traslaci´on de dicho husillo (5) en presencia de fuerzas de resistencia axiales que act´ uen sobre la herramienta (7) que sean mayores que las de un valor predeterminado; caracterizada porque dicho cuerpo de soporte (12) es hueco, y dicha corredera (13) es deslizable dentro de dicho cuerpo de soporte hueco y tiene un extremo (13a) girado hacia dicho cabezal (6) porta-herramientas, porque dicha unidad de control (11) comprende una c´ amara (18) llena de una cantidad predeterminada de aceite y encerrada entre una cabeza (12b) de dicho cuerpo de soporte hueco y un segundo extremo (13b) de dicha corredera, y medios (19) accionados por fluido en comunicaci´ on con dicha c´ amara (18) y adaptados para descargar aceite desde la propia c´ amara al ser vencida una presi´ on de calibraci´ on en correspondencia a la presencia de dichas fuerzas de resistencia axiales mayores que las de dicho valor predeterminado, y para admitir de nuevo en dicha c´ amara el aceite descargado en caso de presiones m´as bajas que dicha presi´ on de calibraci´ on, y porque dicho miembro de accionamiento (15) encaja para deslizamiento en un agujero pasante (12c) de dicha cabeza (12) del cuerpo de soporte y tiene una parte extrema (15a) acoplada en dicha c´amara. 2. Una m´ aquina seg´ un la Reivindicaci´ on 1, caracterizada porque dicho cuerpo de soporte (12) est´a definido por un cilindro hueco, y dicha corredera (13) est´ a definida por un elemento de ´embolo deslizable dentro de dicho cilindro hueco, y porque dicho miembro de accionamiento (15) est´a definido por un v´ astago cil´ındrico encajado

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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposici´ on Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicaci´ on del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a Espa˜ na y solicitadas antes del 7-10-1992, no producir´ an ning´ un efecto en Espa˜ na en la medida en que confieran protecci´ on a productos qu´ımicos y farmac´euticos como tales.

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Esta informaci´ on no prejuzga que la patente est´e o no inclu´ıda en la mencionada reserva.

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