EQUIPO PARA EL EQUILIBRADO DE CUERPOS GIRATORIOS, EN PARTICULAR DE PORTAHERRAMIENTAS CON HERRAMIENTAS GIRATORIAS A ALTA VELOCIDAD.

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)

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,...

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).

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.