ES2336315T3 - Equipo para el equilibrado de cuerpos giratorios, en particular de portaherramientas con herramientas giratorias a alta velocidad. - Google Patents

Abstract

Equipo para el equilibrado de cuerpos giratorios (13), en particular de portaherramientas (3) con herramientas (4) giratorias a alta velocidad, que comprende al menos dos anillos de equilibrado (10) dispuestos axialmente arrimados y coaxiales entre sí sobre el cuerpo giratorio (13) a equilibrar, dichos anillos (10) estando desequilibrados y giratorios con dicho cuerpo (13) se pueden girar angularmente con respecto a dicho cuerpo (13), medios de detección (18, 19, 20, 21, 23) aptos para determinar el desequilibrio de dicho cuerpo giratorio (13) y para detectar la posición angular de dichos anillos (10) con respecto a dicho cuerpo giratorio (13), y medios de posicionamiento angular (27) conectados operativamente a dichos medios de detección (18, 19, 20, 21, 23) aptos para efectuar una rotación angular entre dichos anillos (10) y dicho cuerpo giratorio (13) para llevar dichos anillos (10) a una posición angular relativa correspondiente al equilibrio de dicho cuerpo giratorio (13), caracterizada por el hecho de que dichos medios de posicionamiento (27) comprenden dispositivos de posicionamiento (29, 40) engarzables selectivamente con dichos anillos (10) en posición de parada de dicho cuerpo giratorio (13), y medios motores (30, 41) aptos para efectuar una rotación angular de dichos anillos (10) o de dicho cuerpo giratorio (13) en la posición de engarce recíproco de dichos dispositivos de posicionamiento (29, 40) y de dichos anillos (10).

Description

Equipo para el equilibrado de cuerpos giratorios, en particular de portaherramientas con herramientas giratorias a alta velocidad.

La invención concierne a un equipo para el equilibrado de cuerpos giratorios, en particular de portaherramientas con herramientas giratorias a alta velocidad.

Es conocido que las máquinas herramientas actuales son capaces de quitar material a velocidades de corte elevadas, incluso a 40.000 y más revoluciones por minuto. A estos regímenes de rotación adquiere fundamental importancia el equilibrado de la herramienta junto a su portaherramientas montado sobre el mandril de la máquina.

A este respecto son conocidos equipos capaces de efectuar directamente el equilibrado sobre la máquina, cuando en el curso de la elaboración se detectan desequilibrios de la herramienta además de un determinado campo de tolerancia.

Estos equipos comprenden fundamentalmente dos anillos de equilibrado, dispuestos axialmente arrimados y coaxiales sobre un soporte cilíndrico solidario con el cuerpo giratorio a equilibrar. Los anillos son giratorios junto con el cuerpo giratorio y presenta cada uno de ellos un desequilibrio, generalmente igual en ambos, conocido en intensidad y posición angular.

Estos anillos pueden ser girados angularmente con respecto al cuerpo giratorio, durante la rotación del mismo, en posición tal que puedan compensar, con la resultante de su desequilibrio, el desequilibrio residual del cuerpo giratorio.

La rotación angular relativa de los anillos es accionada por el exterior del cuerpo giratorio, por ejemplo, mediante un campo magnético, generado por devanados eléctricos situados sobre una parte fija y asociados a los anillos al menos a lo largo de un tramo periférico de los mismos. Estos devanados crean un campo magnético giratorio, mientras que los anillos forman el inducido del sistema electromagnético y pueden ser acelerados o ralentizados con respecto al cuerpo giratorio variando la frecuencia del campo magnético giratorio con respecto a la frecuencia de rotación del cuerpo giratorio.

Cada anillo tiene su propio devanado estatórico y los devanados son activables independientemente el uno del otro, de modo que los anillos puedan ser movidos separadamente y en un sentido o en el otro, para alcanzar así más rápidamente la posición exacta de equilibrio de toda la estructura giratoria.

Existen también equipos en los que no hay devanados en la parte giratoria y para alcanzar la posición de equilibrio los anillos son frenados mediante tiempos calculados.

Estos equipos de equilibrado, gracias al hecho de que en la parte giratoria no hay motores ni componentes eléctricos y el accionamiento de los anillos se produce sin contactos, presentan dimensiones fundamentalmente reducidas y permiten un equilibrado rápido durante la rotación de los cuerpos a equilibrar, por ejemplo de un grupo herramienta/portaherramientas montado sobre el mandril de una máquina herramienta.

Los anillos pueden ser llevados por sus correspondientes cojinetes, estando fijados a la corona externa de los cojinetes, mientras que la corona interna está fijada al cuerpo giratorio. Sin embargo es necesario lograr que los anillos sean arrastrados en rotación por el cuerpo giratorio.

Una solución conocida prevé con este objetivo una serie de imanes permanentes dispuestos sobre los anillos y una serie de placas polares arrimadas a los anillos y solidarias a la estructura giratoria, para mantener así magnéticamente los anillos y el cuerpo giratorio en una situación de estabilidad mutua en las condiciones normales de rotación.

En esta solución, sin embargo, la precisión de equilibrado es limitada, ya que es efectuada para ángulos discretos, dependientes del paso entre los imanes permanentes, que no puede descender por debajo de ciertos límites. La solución misma presenta dimensiones relativamente sostenidas y en cualquier caso sensibles limitaciones a la miniaturización.

Otros inconvenientes de estos equipos de accionamiento electromagnético de los anillos son los siguientes.

La presencia de los devanados eléctricos puede comportar interferencias en el accionamiento individual de los anillos en la fase de equilibrado, ya que el campo magnético que actúa sobre uno de los anillos puede influir en el que actúa sobre el otro, haciendo más difícil el logro de la posición angular justa de equilibrado de los anillos. Es necesario, por tanto, mantener cierta distancia axial entre los anillos y entre los correspondientes devanados, pero una mayor distancia axial puede llevar a desequilibrios dinámicos, ya que puede generarse un par no deseado en el plano axial del cuerpo giratorio a causa de los anillos desequilibrados demasiado distanciados.

Otro inconveniente de estos equipos de accionamiento electromagnético está en el hecho de que pueden atraer magnéticamente escorias metálicas o virutas u otros materiales ferrosos quitados durante la elaboración, que tienden a acumularse en las zonas donde está presente el campo magnético y a alterar el campo mismo o a formar depósitos dañinos, en particular en correspondencia del entrehierro, que pueden bloquear los mecanismos y dañar seriamente el buen funcionamiento del equipo de equilibrado.

En cualquier caso es necesario realizar una protección estanca de estos equipos allí donde hay rociados de líquidos de refrigeración, que de lo contrario podrían producir cortocircuitos eléctricos y dañar los equipos mismos.

Además estos equipos son difícilmente aplicables a máquinas preexistentes.

Para remediar estos inconvenientes la demanda EP-A.-1 219 943 de la propia Solicitante muestra un dispositivo de equilibrado en el cual para el posicionamiento angular de los anillos de equilibrado están previstas toberas estacionarias, asociadas exteriormente a los anillos y preparadas para enviar chorros de fluido, en particular aire comprimido, tangencialmente sobre los anillos, para poder girar los anillos con respecto al cuerpo giratorio.

Los anillos pueden ser dotados con remontes en forma de aletas o palas para mejorar la acción de arrastre giratoria por parte de los chorros de fluido.

En ventaja para cada uno de los anillos están previstas dos toberas dispuestas por partes opuestas, para emitir chorros de fluidos que actúen sobre los anillos en sentidos contrarios, de modo que puedan girar cada uno de los anillos en direcciones opuestas.

El accionamiento selectivo de las toberas por tiempos preestablecidos permite girar los anillos, uno independientemente del otro, por tramos angulares cualesquiera, para obtener de este modo una gran precisión de equilibrado, manteniendo la capacidad de efectuar el equilibrado sin detener el cuerpo giratorio y eliminando todos los inconvenientes de los equipos conocidos con accionamiento electromagnético de los anillos.

Por contra, se ha encontrado que en la aplicación práctica las vibraciones de elaboración y las repentinas aceleraciones y desaceleraciones del cuerpo giratorio pueden provocar desplazamientos angulares lentos indeseados de los anillos, y ello puede requerir retoques de equilibrado.

Para evitar estos desplazamientos, que pueden producirse incluso en los equipos con mando electromagnético de los anillos, se deberían montar los anillos con mayor fricción sobre el cuerpo giratorio, pero esto haría más problemático su posicionamiento angular y menos preciso el resultado de equilibrado.

El sistema de control del aire comprimido a través de las toberas puede además presentar algunas dificultades de gestión, comportando por consiguiente una electrónica de control más compleja.

Frente a esta situación el objetivo principal de la presente invención es realizar un equipo para el equilibrado automático de cuerpos giratorios, en particular de portaherramientas con herramientas giratorias a alta velocidad, capaz de remediar fundamentalmente los inconvenientes de la técnica conocida.

Un importante objetivo de la invención es realizar un equipo de equilibrado automático del género mediante anillos, capaz de efectuar, con dimensiones limitadas y costes contenidos, un equilibrado preciso de cuerpos giratorios, incluso de cuerpos aptos para girar a velocidades elevadas como 40.000-50.000 rev./min.

Otro importante objetivo de la invención es realizar un equipo del tipo en objeto, que permita el posicionamiento angular calculado y controlado de los anillos de equilibrado sin limitaciones e incluso por tramos infinitamente pequeños, para conseguir de este modo una gran finura de regulación de los anillos y, por tanto, una gran precisión de equilibrado.

Otro objetivo es proporcionar un equipo del susodicho género, que permita una capacidad de equilibrado más elevada que la de los equipos conocidos, sin incrementar las dimensiones del equipo.

Otro objetivo más de la invención es la creación de un equipo de equilibrado que permita tener un mínimo tamaño axial de los anillos de equilibrado, con el fin de evitar desequilibrios dinámicos en el plano axial del cuerpo giratorio.

Otro objetivo de la invención es realizar un equipo de equilibrado que permita actuar sobre los anillos de equilibrado sin interferencias recíprocas, incluso en el caso de anillos muy cercanos.

Otro objetivo más de la invención consiste en proporcionar un equipo de equilibrado que pueda funcionar incluso en presencia de líquidos de refrigeración y de virutas u otros materiales o escorias de elaboración, sin que esta presencia pueda llevar a funcionamientos defectuosos del equipo.

Otro objetivo más de la invención es realizar un equipo que pueda ser fácilmente aplicado a máquinas operadoras ya en uso.

No por último otro objetivo de la invención es la realización de un equipo del tipo precisado, que se adapte también a máquinas operadoras o centros de trabajo dotados con un gran número de herramientas, incluso diferentes entre
sí.

Este y otros objetivos que surgirán mejor de la descripción que sigue, son alcanzados fundamentalmente por un equipo para el equilibrado de cuerpos giratorios, en particular de portaherramientas con herramientas giratorias a alta velocidad, que tiene las características enunciadas en la reivindicación 1. Los desarrollos preferidos de la invención se especifican precisados en las demás reivindicaciones.

Otros detalles y ventajas de la invención serán evidentes de la siguiente descripción detallada de algunas formas de realización preferidas de la invención, que se muestran a modo de ejemplo no limitativo en los diseños que se adjuntan, en los cuales:

La Fig. 1 representa una vista esquemática parcial, en alzado lateral, de un equipo de equilibrado según la invención, en una primera forma de realización y aplicada a modo de ejemplo a una máquina herramienta;

la Fig. 2 es una vista total y parcialmente esquemática del equipo;

la Fig. 3 ilustra, en alzado lateral, otra posible forma de realización de un equipo según la invención;

la Fig. 4 muestra una ulterior forma de realización del equipo;

la Fig. 5 muestra a modo de ejemplo una forma particular de realización de los anillos de equilibrado;

la Fig. 6 muestra otra posible forma de realización de los anillos de equilibrado, y

la Fig. 7 ilustra un equipo según la invención en una máquina equilibradora automática para portaherramientas, adaptada para el equilibrado sobre dos planos.

Con referencia a dichas figuras, un equipo para el equilibrado de cuerpos giratorios según la invención se indica en su totalidad con 1. En las formas de realización que se muestran en las Figuras 1 a 4 éste se muestra aplicado a modo de ejemplo a un centro de trabajo como una máquina herramienta. De éste, en los dibujos es visible el mandril 2, que mediante un portaherramientas 3 de tipo conocido lleva una herramienta 4, fijada al eje 5 del portaherramientas 3 mediante una abrazadera de bloqueo 6.

En el eje 5 está montado un cabezal de equilibrado, indicado en conjunto con 7, que comprende un buje central 8, fijado al eje 5, por ejemplo, mediante pasadores de bloqueo 9 y que lleva solidariamente una abrazadera terminal 8a.

Sobre el buje 8 están dispuestos un par de anillos de equilibrado 10, arrimados axialmente y coaxiales, entre los que está interpuesto un distanciador anular 11 con función friccionante.

Los anillos 10 están montados sobre el buje 8 con interposición de elementos friccionantes precargados con muelles de taza o muelles ondulados o similares, que no se muestran, de modo que los anillos 10 queden solidarios en rotación con el buje 8, y por tanto, con el eje 5 del mandril 2 y con el portaherramientas 3, con una fuerza de fricción fundamentalmente elevada. Esto comporta normalmente la rotación de los anillos 10 junto al portaherramientas 3, pero también la posibilidad de girar angularmente los anillos 10 con respecto al portaherramientas 3, selectiva y temporalmente, aplicándoles una fuerza capaz de superar la fuerza de fricción establecida. Ésta última es tal que no permite desplazamientos indeseados durante las aceleraciones, las desaceleraciones y la rotación normal de trabajo de la máquina.

El conjunto de los anillos 10 y de los elementos friccionantes está montado sobre el buje 8 mediante una abrazadera 12 de bloqueo y de precarga y regulación de la fricción, que se puede enroscar a una porción roscada del buje 8.

El mandril 2 y el portaherramientas 3 con los elementos que éste lleva y con la herramienta 4 constituyen el cuerpo giratorio 13 a equilibrar mediante los anillos 10. Dicho cuerpo 13 es giratorio en torno al eje de rotación A.

Los anillos 10 presentan cada uno una zona de desequilibrio 14, realizada por ejemplo por uno o más fresados, cavidades o aberturas 15, como se muestra en la Fig. 5, o por uno o más agujeros roscados 16 distribuidos a lo largo de una circunferencia interna, en los cuales se pueden enroscar masas calibradas 17 de peso específico diferente al del material de los anillos 10, como se muestra en la Fig. 6. La zona 14 realiza así sobre cada anillo 10 un desequilibrio de valor y posición angular conocidos.

Gracias al hecho de que los anillos 10 no están perfectamente equilibrados, sino que presentan zonas conocidas de desequilibrio 14, y al hecho de que se pueden girar angularmente con respecto al cuerpo giratorio 13, es posible, con una posición angular relativa adecuada de los anillos 10 con respecto al cuerpo 13, crear un desequilibrio residual de los anillos 10 que compensa el desequilibrio residual del cuerpo giratorio 13.

Nótese que cada uno de los elementos que componen el cuerpo 13 son ya equilibrados individualmente durante la fase de construcción, pero una vez montados para formar dicho cuerpo pueden producirse desequilibrios residuales de acoplamiento, por ejemplo entre el portaherramientas 3 y la herramienta 4 y/o entre el portaherramientas 3 y el mandril 2, que pueden sumarse a posibles desequilibrios residuales de los componentes y dar origen a un desequilibrio residual total. Precisamente este desequilibrio residual es eliminado con el equipo según la invención.

\newpage

Cada uno de los anillos 10 presenta una muesca o una marca de referencia angular 18, por ejemplo un pequeño imán o un agujero o un relieve metálico u otro, dispuesto sobre la cara externa de los anillos 10 en correspondencia con la periferia de los mismos. Análogamente la abrazadera 8a presenta una muesca o una marca de referencia angular 19, que puede ser también un elemento magnético u otro y que constituye la referencia de cero angular que permite determinar la posición angular del desequilibrio del cuerpo giratorio 13 y la posición angular en la que deben ser puestos los anillos 10 para compensar el desequilibrio.

A las muescas 18 y 19 están asociados respectivos sensores de posición angular 20, 21, de tipo conocido, por ejemplo de tipo magnético u óptico, llevados por un soporte externo 22. Al mandril 2 está asociado de modo conocido un sensor o transductor de vibraciones (acelerómetro) 23 (Fig. 2).

Los sensores 20, 21 y 23, que en asociación con las muescas 18 y 19 definen medios de detección para determinar el desequilibrio del cuerpo giratorio 13 y para detectar la posición angular de los anillos 10, están conectados eléctricamente, mediante respectivas conexiones eléctricas 20a, 21a y 23a, a una unidad electrónica de control y mando 24 del equilibrado, del tipo de por sí conocido. La unidad 24 está a su vez conectada por interfaz a un centro de control 25 de la máquina, que de modo ya conocido gestiona la elaboración automática de la pieza en elaboración. A la unidad 24 además está conectado operativamente el motor 26 que procede a llevar a cabo la rotación del mandril 2.

Para la rotación angular de los anillos 10 con respecto al portaherramientas 3 están previstos medios de posicionamiento 27, que comprenden, según la invención, dispositivos de posicionamiento que se pueden engarzar selectivamente con los anillos 10 en posición de parada del cuerpo giratorio 13 y medios motores aptos para efectuar una rotación angular correspondiente entre los anillos 10 y el cuerpo giratorio 13 en la posición de engarce recíproco de dichos dispositivos de posicionamiento y de dichos anillos.

Según una primera forma de realización de la invención que se muestra en las Figuras 1 y 2, los medios de posicionamiento 27 comprenden fundamentalmente un sistema de engranajes.

Más en concreto, cada uno de los anillos 10 está provisto de un dentado de posicionamiento 28, por ejemplo una dentado periférico, apto para engranarse con dispositivos de posicionamiento constituidos por al menos un engranaje de posicionamiento 29, accionado en rotación por medios motores que comprenden al menos un servomotor 30 con motorreductor, llevado por una estructura de soporte 31, dispuesta al lado del cuerpo giratorio 13.

La estructura 31 comprende preferiblemente una corredera 32, que soporta el servomotor 30 mediante un brazo 33, y que es corredero paralelamente al eje A del cuerpo giratorio 13. La corredera 32 es guiada sobre una guía 34, fijada a un montante 35 del soporte externo 22, y es accionada por ejemplo por un cilindro neumático 36, fijado a una repisa 37 que sale del montante 35. Este último es solidario a una base de soporte 38 fijada a la mesa 39 de la máquina. La mesa 39 es notoriamente desplazable transversalmente al eje de rotación A, de forma que el engranaje 29 es desplazable, junto con el soporte 22, a una posición de reposo, en la cual está liberado de los anillos
10.

El servomotor 30 y el cilindro neumático 36 son accionados por la unidad de control y mando 24, estando conectados operativamente con ella mediante respectivas conexiones eléctricas 30a y 36a. La corredera 32 es móvil al menos entre una primera posición, en la que el engranaje de posicionamiento 29 se encuentra al nivel de uno de los anillos 10 y es engarzable con el dentado 28 de éste y una segunda posición, en la que el engranaje 29 se encuentra al nivel del otro anillo 10 y es engarzable con el dentado 28 de este anillo. Con el objetivo de facilitar el engranaje, los dientes pueden ser oportunamente biselados en correspondencia con las caras planas de los anillos 10.

Nótese que los sensores de posición 20 y 21 están dispuestos angularmente desfasados con respecto a la zona interesada por el movimiento del engranaje de posicionamiento 29, como resulta evidente en los dibujos.

El funcionamiento del equipo de equilibrado ahora descrito es el siguiente.

Haciendo girar el cuerpo 13, los anillos 10, que están colocados en posición neutral, es decir desfasados entre sí 180° de modo que la resultante de su desequilibrio es cero, giran en sincronismo con el cuerpo mismo. Los sensores 20, 21 y 23 transmiten a la unidad de control y mando 24 los datos respectivos, que comprenden las posiciones angulares de los dos anillos 10 con respecto al cero angular definido por la muesca 19 solidaria con el portaherramientas 3 y el curso de las vibraciones del cuerpo giratorio 13.

La unidad 24 elabora todos los datos y determina de modo conocido la intensidad y la posición angular del desequilibrio del cuerpo 13. Si el desequilibrio detectado está fuera de las tolerancias, la unidad 24 determina la corrección necesaria que hay que aportar mediante los anillos de equilibrado 10, es decir la posición angular relativa en que deben ser puestos los anillos 10 con respecto al cuerpo giratorio 13 para que estos creen un desequilibrio de intensidad igual y posición angular opuesta al desequilibrio detectado por la unidad 24.

La unidad 24 ordena la parada del motor 26 y el mandril 2 se detiene. La posición angular de detención del cuerpo giratorio 13 es reconocida automáticamente mediante el sensor 21.

\newpage

Ahora se activa el ciclo de equilibrado, que comporta el posicionamiento de la mesa 39 en la posición operativa del engranaje de posicionamiento 29, es decir, en la posición engarzada con uno de los anillos 10, como se representa en las Figuras 1 y 2.

La unidad 24 ordena, por tanto, la intervención de los medios de posicionamiento 27, activando el servomotor 30 para girar el engranaje 29 y el anillo 10 correspondiente, engarzado con éste, con un par capaz de superar la fricción del anillo, hasta llevar el anillo mismo a la posición angular correspondiente calculada.

Al llegar a este punto es activado el cilindro neumático 36 y el engranaje 29 es llevado en engarce con el otro anillo 10 y efectúa la rotación angular del mismo para situarlo en la posición angular correspondiente calculada para dicho anillo por la unidad de control y mando 24.

Una vez efectuado el posicionamiento de los anillos 10, la unidad 24 ordena la retirada de los medios de posicionamiento 27 a la posición no desengarzada de reposo y comienza el ciclo de verificación del equilibrado.

Si el desequilibrio ahora determinado resulta en tolerancia, la máquina está lista para trabajar, en caso contrario se efectúa un ciclo posterior de equilibrado, corrigiendo la posición de los anillos 10 hasta obtener el estado de equilibrio requerido por el cuerpo giratorio 13.

Nótese que es posible girar los anillos 10 a elección en un sentido o en otro hacia la posición de equilibrio, para alcanzar más rápidamente la posición de equilibrio del sistema.

En la forma de ejecución mostrada en la Fig. 3, los anillos 10 no cuentan con dentados de accionamiento y los medios de posicionamiento 27 comprenden dispositivos de posicionamiento bajo forma de medios de bloqueo 40, aptos para mantener temporal y selectivamente los anillos 10 en posición de bloqueo, y medios motores, indicados de forma esquemática con 41, para la rotación angular del cuerpo giratorio 13, que se pueden activar cuando los medios de bloqueo 40 engarzan los anillos 10.

Más concretamente, cada uno de los anillos 10 presenta, en una posición angular establecida, una muesca 42, creada preferiblemente en la superficie circunferencial del anillo, en la que se puede insertar un respectivo elemento de bloqueo 43. Los elementos de bloqueo 43 están montados superpuestos, en correspondencia con los respectivos anillos 10, sobre una mesa fija 44, solidaria al montante 35 fijado a la mesa 39 de la máquina, y están constituidos preferiblemente por pistones móviles radialmente con respecto a los anillos 10 mediante respectivos cilindros neumáticos 45.

Los cilindros 45 están conectados operativamente a la unidad de control y mando 24, como se muestra esquemáticamente en la misma Fig. 3, y son activados selectivamente por ésta de modo que los respectivos pistones sean individualmente móviles entre una posición no operativa, en la que están liberados por los respectivos anillos 10 y una posición operativa, en la que sus extremos libres penetran en las respectivas muescas 42 de los anillos 10.

En esta forma de realización los medios motores 41 puede estar constituidos por el mismo motor que acciona normalmente en rotación el mandril 2, en concreto un motor del tipo llamado brushless de un electromandril, del cual es posible controlar tanto la velocidad de rotación como la posición angular con respecto a una posición angular de referencia, datos confiados a la unidad de control y mando 24 y gestionados por ésta.

Están previstas además las muescas de referencia angular 18 y 19 en los anillos 10 y en la abrazadera 8a, así como los sensores 20, 21 y 23, conectados a la unidad 24 del modo ya descrito previamente.

La operación de equilibrado en esta forma de realización es efectuada del siguiente modo.

La unidad de control y mando 24 elabora los datos de los sensores y determina el desequilibrio y la posición angular correcta correspondiente de los anillos 10 para conseguir el equilibrio del cuerpo giratorio 13, como en el caso ya descrito.

Para la activación controlada del motor 41, la unidad 24 acciona el mandril 2 en posición tal que el primero de los anillos 10 se lleve con su muesca 42 asomada al respectivo elemento de bloqueo 43. A continuación se para la rotación del mandril 2 y se activa el elemento 43, para bloquear de este modo el anillo 10 asomado.

Mientras el primer anillo 10 permanece parado, la unidad 24 acciona la rotación angular del mandril 2, y por tanto del portaherramientas 3 y del buje 8, mediante el motor 41, con un par suficiente como para superar la fuerza de fricción del anillo, hasta que dicho anillo se sitúa en una posición angular relativa correspondiente a la calculada para este anillo en base al desequilibrio detectado. Al llegar a este punto el respectivo elemento de bloqueo 43 es liberado de la muesca 42 y el anillo 10 es de nuevo libre para girar junto con el cuerpo giratorio 13.

Seguidamente se efectúa la misma operación para el segundo anillo 10, que es llevado a la posición angular determinada para dicho anillo.

La operación de equilibrado queda así completada.

Esta forma de realización, además de permitir una simplificación en la construcción del equipo, permite también una operación de equilibrado fundamentalmente más rápida.

La forma de realización que se muestra en la Fig. 4 difiere de la que se muestra en la Fig. 3 por el hecho de que los medios de bloqueo 40 y los sensores 20 y 21 están montados directamente sobre la corredera 46 que lleva el soporte 47 del mandril 2. Más concretamente estos pueden ser dispuestos a su vez sobre una corredera 48, por ejemplo una corredera de accionamiento neumático, que corre paralelamente a la corredera 46.

El funcionamiento del equipo es el mismo, pero en esta forma de realización es posible efectuar el ciclo de equilibrado en la misma posición en la que es efectuado el cambio de la herramienta 4, ya que mediante la corredera 48 es posible alejar los medios de bloqueo 40 y los sensores 20 y 21 y liberar la zona durante la fase de sustitución de la herramienta 4.

En la Fig. 7 un equipo 1 según la invención está aplicado a una máquina equilibradora, en concreto a una máquina equilibradora automática de eje vertical para el equilibrado de portaherramientas ensamblados con la propia herramienta, apta para efectuar el equilibrado sobre dos planos.

En el interior de la máquina 49 están dispuestos el mandril 2, accionado en rotación por el motor 41 (motor brushless) mediante una correa 50, los transductores de desequilibrio 23 situados para la determinación del desequilibrio sobre dos planos y un cilindro 51 para el el bloqueo y el desbloqueo del portaherramientas 3 con respecto al mandril 2 en modo de por sí conocido.

En el portaherramientas 3 están montado los anillos de equilibrado 10 del modo ya descrito anteriormente. Estos anillos están provistos de las muescas 42 engarzables por los elementos de bloqueo 43 de los medios de bloqueo 40. Los elementos 43 son accionados del modo ya descrito por respectivos pistones de cilindros neumáticos, dispuestos en un cuerpo portante 52. Con 53 y 54 se indican los sensores de fin de carrera de tope conocido, asociados a los pistones unidos operativamente a la unidad de control y mando 24.

En ventaja están previstos dos grupos de anillos 10, dispuestos en pares axialmente distanciados sobre el eje 5 del portaherramientas 3 y separados por un distanciador 55. Los anillos 10 de cada par están montados del modo ya descrito y son friccionados con los medios que se muestran y se describen en relación a las Figuras 1-4, no mostrados para mayor facilidad en la Fig. 7.

Análogamente están previstos dos grupos de medios de bloqueo 40 con sus respectivos pares de elementos de bloqueo 43 llevados por los respectivos cuerpos portantes 52. Estos son soportados por una columna 56, fijada a la máquina equilibradora con eje paralelo al eje A del mandril 2 y del portaherramientas 3 al lado del mismo.

En ventaja los cuerpos portantes 52 pueden fijarse a diferentes alturas a lo largo de la columna 56, para poder efectuar el equilibrado en dos planos de portaherramientas 3 de medidas diferentes. En particular, los cuerpos 52 podrían ser llevados cada uno por una corredera móvil verticalmente sobre la columna 56. La columna 56 podría ser a su vez desplazable perpendicularmente al eje del portaherramientas 3, para poder así adaptar la máquina a portaherramientas 3 y a anillos de equilibrado 10 que tengan medidas radiales diferentes.

En la Fig. 7 se muestra 7 además un dispositivo 57 de pinza de bloqueo, apto para permitir de modo automático el equilibrado llamado de volteo, en el que son detectados de modo conocido los desequilibrios del cuerpo giratorio en dos posiciones giradas 180° una con respecto a la otra y la corrección a aportar para conseguir el equilibrio resulta de un cálculo vectorial de las medidas de los desequilibrios detectados en los dos casos.

El dispositivo 57 comprende una pinza neumática 58 de tipo conocido, llevada por un cuerpo de soporte 59, solidario a una corredera 60, móvil verticalmente entre dos posiciones mediante un cilindro neumático 61. A la pinza 58 están asociados medios de accionamiento, que no se muestran, dispuestos dentro del cuerpo 59 para la apertura y el cierre de la pinza sobre el portaherramientas 3. Con 62 y 63 se indican respectivos sensores de tipo conocido, aptos para indicar a la unidad de control y mando 24 las posiciones de pinza abierta o cerrada y de pinza levantada o bajada.

El ciclo de equilibrado ejecutable con la máquina equilibradora que se muestra en la Fig. 7 comprende la determinación del desequilibrio en dos posiciones del portaherramientas, giradas 180°. Con este objetivo, después de haber llevado el portaherramientas 3 a la posición angular de 0º, se efectúa una primera medida del desequilibrio del portaherramientas con la herramienta montada.

Seguidamente se para el mandril 2, la pinza 58 es cerrado sobre el portaherramientas 3 y el portaherramientas es liberado por el mandril mediante el accionamiento del cilindro 51 en posición de desbloqueo.

Al llegar a este punto es accionado, mediante el cilindro 61, el levantamiento de la pinza 58 y del portaherramientas 3 con respecto al mandril 2, por ejemplo en 10-15 cm y el mandril 2, liberado por el portaherramientas 3, es girado 180º por el motor 41. Seguidamente la pinza 58 es vuelta a bajar en un primer momento, llevando el portaherramientas 3 sobre el mandril 2, y a continuación es abierta, liberando al portaherramientas, el cual es bloqueado de nuevo sobre el mandril mediante la activación del cilindro 51 en posición de bloqueo.

El accionamiento secuencial de los diversos elementos puede llevarse a cabo automáticamente ordenado por la unidad de control y mando.

A continuación se efectúa la segunda medida de desequilibrio.

En base a las dos medidas efectuadas se determina, de modo conocido, el valor de desequilibrio en cantidad y posición angular.

El ciclo de corrección comporta, por tanto, la rotación correspondiente de los anillos 10 con respecto al portaherramientas 3, actuando sobre los anillos de equilibrado 10 y sobre los medios de bloqueo 40 de cada par del modo ya descrito en relación a las Figuras 3 y 4, es decir, primero sobre un par y luego sobre el otro par.

Si el portaherramientas equilibrado de esta modo entra en los límites de tolerancia, éste es liberado por el mandril, en caso contrario se efectúa un segundo ciclo de corrección como el ahora descrito.

El ciclo completo de equilibrado puede ser efectuado automáticamente.

La invención descrita consigue importantes ventajas.

Ésta realiza un equipo de equilibrado automático, en el que la fuerza de friccionamiento sustancialmente elevada de los anillos 10 evita con certeza desplazamientos angulares indeseados de los mismos y, por tanto, alteraciones del estado de equilibrio del cuerpo giratorio durante las aceleraciones y las desaceleraciones y la elaboración de la máquina. De este modo se garantiza una mayor estabilidad de equilibrado.

Nótese a este respeto que la invención se aparta fundamentalmente de la técnica conocida, que propone anillos de equilibrado dispuestos sobre el cuerpo giratorio con friccionamiento necesariamente bajo, porque en caso contrario los medios de posicionamiento no serían capaces de girar angularmente los anillos.

El equipo según la invención permite además un posicionamiento de los anillos calculado y controlado por cantidades infinitesimales, y por tanto, una gran finura de regulación de los anillos y consecuentemente un equilibrado sumamente preciso.

La necesidad de parar la máquina para efectuar el equilibrado se ve compensada, por tanto, por una mejor capacidad de equilibrado, que evita generalmente la necesidad de correcciones.

En el equipo según la invención no son necesarios cojinetes para el soporte de los anillos 10, así que es posible reducir las dimensiones y los costes del mismo.

El equipo es capaz también de equilibrar con la máxima precisión cuerpos giratorios a velocidades elevadas, por ejemplo 40.000-50.000 rev./min.

Además la ausencia de imanes o elementos magnéticos permite al equipo según la invención funcionar sin problemas incluso en presencia de líquidos y/o de virutas o materiales ferrosos u otras escorias metálicas.

Los anillos 10 pueden ser contenidos en un espacio axial de dimensiones muy reducidas, así que no se crean pares indeseados desequilibrantes en el plano axial del cuerpo giratorio a equilibrar.

El equipo según la invención se puede aplicar fácilmente a máquinas existentes, ya que sólo requiere montar sobre el cuerpo giratorio los anillos de equilibrado con los medios de fricción correspondientes, mientras que todos los demás elementos del equipo encuentran espacio en el exterior del cuerpo giratorio. Al no requerir montar dispositivos eléctricos o electrónicos sobre el cuerpo giratorio, el equipo puede ser fácilmente dimensionado, tanto para portaherramientas de pequeñas dimensiones como de grandes dimensiones.

Además mejora la aplicabilidad industrial del equilibrado automático en centros de trabajo que funcionan a alta velocidad.

La invención es susceptible de numerosas modificaciones y variantes, además de las ya descritas. Así, por ejemplo, también en el caso de aplicación del equipo en centros de trabajo (Figuras 1-4) podrían ser previstos más de dos anillos de equilibrado 10, por ejemplo dos pares distanciados de anillos arrimados para realizar un equilibrado dinámico sobre dos planos. O bien la máquina equilibradora de la Fig. 7 podría ser dotada con un solo par de anillos de equilibrado. El equipo podría ser aplicado a máquinas con eje de rotación horizontal en vez de vertical. El engranaje de posicionamiento 29 podría ser dispuesto a un nivel fijo y podría desplazar axíalmente el mandril 2 a las posiciones de engarce del engranaje 29 con los anillos 10.

Podrían ser previstos dos engranajes de posicionamiento 29, uno para cada anillo 10, engarzables al mismo tiempo con los anillos 10 y accionables en rotación independientemente el uno del otro para la regulación angular selectiva de los anillos 10.

Los anillos 10 podrían estar formados cada uno de ellos por una polea dentada, y los medios de posicionamiento podrían estar constituidos por una correa dentada. En lugar de dos elementos de bloqueo 43 podría estar previsto un solo elemento, montado sobre una estructura desplazable axialmente con respecto a los anillos 10 y engarzable cada vez con uno de los anillos. Los anillos podrían tener cada uno una serie de agujeros 16, distribuidos circunferencialmente, sólo una parte de los cuales aloja en su momento las masas calibradas 17, en función de la capacidad de equilibrado requerida.

Claims (17)

1. Equipo para el equilibrado de cuerpos giratorios (13), en particular de portaherramientas (3) con herramientas (4) giratorias a alta velocidad, que comprende al menos dos anillos de equilibrado (10) dispuestos axialmente arrimados y coaxiales entre sí sobre el cuerpo giratorio (13) a equilibrar, dichos anillos (10) estando desequilibrados y giratorios con dicho cuerpo (13) se pueden girar angularmente con respecto a dicho cuerpo (13), medios de detección (18, 19, 20, 21, 23) aptos para determinar el desequilibrio de dicho cuerpo giratorio (13) y para detectar la posición angular de dichos anillos (10) con respecto a dicho cuerpo giratorio (13), y medios de posicionamiento angular (27) conectados operativamente a dichos medios de detección (18, 19, 20, 21, 23) aptos para efectuar una rotación angular entre dichos anillos (10) y dicho cuerpo giratorio (13) para llevar dichos anillos (10) a una posición angular relativa correspondiente al equilibrio de dicho cuerpo giratorio (13), caracterizada por el hecho de que dichos medios de posicionamiento (27) comprenden dispositivos de posicionamiento (29, 40) engarzables selectivamente con dichos anillos (10) en posición de parada de dicho cuerpo giratorio (13), y medios motores (30, 41) aptos para efectuar una rotación angular de dichos anillos (10) o de dicho cuerpo giratorio (13) en la posición de engarce recíproco de dichos dispositivos de posicionamiento (29, 40) y de dichos anillos (10).

2. Equipo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que están previstos medios de fricción aptos para impedir desplazamientos angulares de dichos anillos (10) en la fase de desengarce por dichos dispositivos de posicionamiento (29, 40).

3. Equipo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que dichos anillos (10) presentan cada uno de ellos un dentado de accionamiento (28) y porque dichos dispositivos de posicionamiento comprenden al menos un engranaje de posicionamiento (29) engarzable selectiva y sucesivamente con el dentado (28) de cada uno de dichos anillos (10), dichos medios motores comprenden un servomotor (30) para el accionamiento en rotación de dicho engranaje de posicionamiento (29) en la posición engarzad con dichos anillos (10) y en la posición de parada de dicho cuerpo giratorio (13).

4. Equipo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que dichos dispositivos de posicionamiento (29) son llevados por una estructura de soporte (31) móvil paralelamente al eje (A) de dicho cuerpo giratorio (13) al menos entre una primera y una segunda posición operativa, en la que dichos dispositivos de posicionamiento (29) son respectivamente engarzables con uno u otro de dichos anillos (10).

5. Equipo según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicha estructura de soporte (31) comprende una corredera (32) montada fluidamente sobre un montante (35) de soporte fijable a la mesa (39) de una máquina operadora, en concreto una máquina herramienta.

6. Equipo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que dichos anillos (10) están constituidos cada uno de ellos por una polea dentada y porque dichos medios de posicionamiento (27) comprenden una correa dentada para el accionamiento en rotación de dicha polea dentada.

7. Equipo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos dispositivos de posicionamiento comprenden medios de bloqueo (40) de dichos anillos (10) y porque dichos medios motores comprenden un servomotor (30) para la rotación angular de dicho cuerpo giratorio (13), dicho servomotor (30) es activable cuando dichos medios de bloqueo (40) engarzan selectivamente dichos anillos (10).

8. Equipo según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que dichos medios de bloqueo (40) comprenden elementos de bloqueo (43) insertables selectivamente en respectivas muescas (42) de dichos anillos (10).

9. Equipo según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que dichas muescas (42) están creadas en la superficie circunferencial de dichos anillos (10) y porque dichos elementos de bloqueo (43) se pueden mover radialmente con respecto a dichos anillos (10) entre una posición no operativa, en la que están desengarzados de dichas muescas (42), y una posición operativa, en la que están engarzados con dichas muescas (42).

10. Equipo según una o más de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por el hecho de que dichos anillos (10) están dispuestos sobre un eje (5) de un portaherramientas (3) accionado en rotación por un mandril (2) de una máquina operadora, en particular una máquina herramienta, y porque dichos medios de bloqueo (40) son llevados por una estructura fija (35, 44) de dicha máquina operadora.

11. Equipo según una o más de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por el hecho de que dichos anillos (10) están dispuesto sobre un eje (5) de un portaherramientas (3) accionado en rotación por un mandril (2) de una máquina operadora, en particular una máquina herramienta, y porque dichos medios de bloqueo (40) están dispuestos sobre una estructura (46) llevada por un soporte (47) de dicho mandril (2).

12. Equipo según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que dichos medios de bloqueo (40) están dispuestos sobre una corredera (48) que corre paralelamente al eje de rotación de dicho mandril (2).

\newpage

13. Equipo según una o más de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por el hecho de que dichos anillos (10) están dispuestos sobre un eje (5) de un portaherramientas (3) accionado en rotación por un mandril (2) de una máquina equilibradora (49), y porque dichos medios de bloqueo (40) son llevados por una estructura fija (56) de dicha máquina equilibradora (49).

14. Equipo según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que dicha estructura fija se extiende paralelamente al eje de dicho mandril (2) y porque dichos medios de bloque (40) son soportados correderos a lo largo de dicha estructura fija (56).

15. Equipo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que dichos anillos (10) presentan cada uno de ellos un fresado de desequilibrio.

16. Equipo según una o más de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por el hecho de que dichos anillos (10) presentan cada uno de ellos al menos un agujero en el que está fijada una masa calibrada (17) que tiene un peso específico diferente al de los anillos (10).

17. Equipo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que entre dichos anillos (10) y dicho cuerpo giratorio (13) están previstos medios de fricción regulables.