Procedimiento para el equilibrado dinámico de una estructura giratoria (1) que gira alrededor de un eje longitudinal,

por medio de un aparato que incluye dos sensores de detección de la vibración (7,8), dos dispositivos de equilibrado asociados (9,10) y medios de procesamiento y control (20) adaptados para el procesamiento de señales emitidas de salida desde los dos sensores de detección de la vibración (7,8) y para controlar dichos dispositivos de equilibrado (9,10), el procedimiento incluyendo las fases de: - la disposición de cada sensor de detección de la vibración y su dispositivo de equilibrado asociado cerca de una sección de verificación, las dos secciones de verificación (S1, S2) estando separadas a lo largo de dicho eje longitudinal y - el control del funcionamiento de los dispositivos de equilibrado (9,10) sobre la base de las señales (V01,V02) de los dos sensores de detección de la vibración (7,8), caracterizado porque las señales (V01,V02) de los dos sensores de detección de la vibración (7,8) son procesadas juntas (33;53,54) para conseguir una o más señales combinadas (VC;VC1,VC2) y el funcionamiento (35,36;57,58) de dichos dos dispositivos de equilibrado (9,10) está controlado (34;55,59,60) sobre la base de los valores de dichas una o más señales combinadas (VC;VC1,VC2)

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento para el equilibrado dinámico de una estructura giratoria que gira alrededor de un eje longitudinal, por medio de un aparato que incluye todos sensores de detección de la vibración, dos dispositivos de equilibrado asociados y medios de procesamiento y control adaptados para el procesamiento de señales emitidas de salida desde los dos sensores de detección de la vibración y para controlar los dispositivos de equilibrado, el procedimiento incluyendo las fases de la disposición de cada sensor de detección de la vibración y su dispositivo de equilibrado asociado cerca de una sección de verificación, las dos secciones de verificación estando separadas a lo largo del eje longitudinal y del control del funcionamiento de los dispositivos de equilibrado sobre la base de las señales de los dos sensores de detección de la vibración.

La invención también se refiere a un aparato para implantar dicho procedimiento.

Antecedentes técnicos

El problema del equilibrado de las muelas abrasivas de las máquinas de rectificar es conocido desde hace tiempo.

Vibraciones indeseadas generalmente se presentan en una máquina de rectificar y son generadas por las condiciones de falta de equilibrio de la muela abrasiva debido a diversas razones posibles que dependen de la propia muela abrasiva, como los defectos de forma y/o de constitución (falta de homogeneidad de los materiales, errores de concentricidad entre la superficie de abrasión exterior y el taladro de centraje interior, etc.), un montaje impreciso al husillo giratorio (causando de este modo que el centro de gravedad de la muela esté separado del eje de giro) y, en general, deterioros debidos al desgaste y/o la fragmentación que ocurre durante el mecanizado de las piezas de trabajo. Estas

formación de salientes e introducen cargas y tensiones que pueden dañar a la máquina-herramienta.

Aparatos de equilibrado o equilibradores conocidos se acoplan a la muela abrasiva y comprenden masas móviles, accionadas por motores eléctricos que ajustan la colocación de las masas, en el transcurso del giro de la muela, a lo largo de trayectorias radiales o angulares a fin de compensar las condiciones de falta de equilibrio anteriormente mencionadas. Los motores de accionamiento son también parte del aparato, giran junto con el mismo y la muela abrasiva y se les suministra energía y se controlan mediante una fuente de energía exterior estacionaria, por medio de una conexión eléctrica que incluye, por ejemplo, un colector de escobillas y anillos colectores, o por medio de una conexión sin

contacto, por ejemplo del tipo inductivo.

Las características (como, por ejemplo, la amplitud) de las vibraciones generadas como consecuencia de la falta de equilibrio son recogidas mediante el procesamiento de señales provistas por un sensor apropiado y son visualizadas o procesadas en un conjunto apropiado (que a menudo comprende, también, la fuente de suministro de energía anteriormente mencionada) para proveer señales equilibrado adecuadas y para controlar los motores para accionar las masas móviles.

Un aparato de equilibrado que comprende las características anteriormente mencionadas se revela en la patente americana US-A-3698263.

El equilibrado automático de muelas abrasivas generalmente tiene lugar de un modo heurístico, es decir sobre la base de ciclos para el desplazamiento de las dos masas en el dispositivo de equilibrado a fin de reducir continuamente la vibración detectada por el sensor hasta que se obtiene su completa eliminación o en cualquier caso su reducción a valores aceptables. Por ejemplo, es posible controlar, en el transcurso del giro, los desplazamientos angulares de las masas, tomados juntos y/o individualmente, en un sentido y/o en el otro, sobre la base de la tendencia de la señal del sensor de detección de la vibración, hasta que dicha señal alcance el cero o un valor muy próximo a cero.

Los equilibrados automáticos que utilizan criterios deterministas, es decir procedimientos de equilibrado que incluyen la realización de ciclos de prueba que permiten calcular la disposición (por ejemplo la disposición angular) de las masas que es capaz de equilibrar el sistema, son más difíciles y caros de aplicar a rotores de máquinas-herramienta, ya que se requiere verificar continuamente la disposición (por ejemplo la disposición angular) de las masas móviles en el dispositivo. Los procedimientos deterministas son más frecuentes en los equilibrados accionados manualmente, por ejemplo para el equilibrado de ruedas de automóviles, en donde pesos de equilibrado son añadidos por un operario, en posiciones angulares indicadas mediante indicadores visuales, para reducir la falta de equilibrio estático. Un procedimiento determinista de este tipo se describe en la patente americana US-A-4854168. Sin embargo, si las dimensiones de la colocación longitudinal de la muela abrasiva son mayores que, o incluso comparables con, sus dimensiones diametrales (como en el caso de muelas abrasivas de máquinas de rectificar sin centros), o si la máquina-herramienta tiene dos muelas abrasivas acopladas al mismo árbol, en posiciones longitudinalmente separadas, un dispositivo de equilibrado individual que funciona, en sustancia, a lo largo de un plano transversal no es suficiente para conseguir el equilibrado apropiado. De hecho, además de la falta de equilibrio denominado "estático" en un área específica, no es posible despreciar el equilibrado del par dinámico, causado por el hecho de que el eje de giro no coincide, en general, con el eje de inercia del sistema giratorio. En casos similares es conocido utilizar dos dispositivos de equilibrado, sustancialmente idénticos entre sí y dispuestos en posiciones longitudinalmente separadas, para llevar a cabo un equilibrado dinámico de la muela abrasiva o del sistema de muela abrasiva y árbol.

La solicitud de patente DE-A-2345664, a la cual se refiere el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 8 de la presente solicitud de patente, describe un procedimiento y un aparato asociado para el equilibrado dinámico de una muela abrasiva alargada para una máquina de rectificar sin centros, a lo largo de dos secciones transversales con relación al eje longitudinal, por medio de dos dispositivos cada uno de ellos incluyendo un sensor de detección de la vibración y un conjunto asociado con masas móviles, cada dispositivo estando dispuesto en una de las dos secciones. Los conjuntos de procesamiento, suministro de energía y control se conectan alternativamente a los dos dispositivos de equilibrado, para controlar en secuencia los desplazamientos de las masas de cada uno de los dispositivos sobre la base de la señal recibida por el sensor de detección de la vibración asociado.

En términos generales, el aparato y el procedimiento descritos en la solicitud de patente alemana no consiguen resultados satisfactorios. De hecho, se ha observado que aunque cada operación de equilibrado en cada una de las dos secciones determina desplazamientos de las masas asociadas de tal modo que las vibraciones detectadas por el sensor asociado se reducen a cero o a un mínimo, el desplazamiento de las masas en una sección modifica, en general, las vibraciones detectadas en la otra sección, de un modo que depende directamente de la elasticidad de la estructura de soporte de la masa giratoria, más específicamente de la elasticidad transversal al giro. Por esta razón, el aparato y el procedimiento según la solicitud de patente DE-A-2345664 proveen resultados aceptables únicamente si se aplican a estructuras con características muy particulares pero, en términos generales, no permiten superar el problema del equilibrado dinámico correcto de sistemas giratorios.

Revelación de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento de equilibrado y un aparato para el equilibrado dinámico de sistemas giratorios, más específicamente estructuras alargadas que incluyen herramientas tales como muelas abrasivas, que permiten eliminar o reducir a un mínimo las vibraciones indeseadas de un modo que sea rápido, seguro y sustancialmente que no dependa de las características estructurales del sistema giratorio.

Éste y otros objetos se consiguen mediante un procedimiento según la reivindicación 1 y mediante un aparato según...

1. Procedimiento para el equilibrado dinámico de una estructura giratoria (1) que gira alrededor de un eje longitudinal, por medio de un aparato que incluye dos sensores de detección de la vibración (7,8), dos dispositivos de equilibrado asociados (9,10) y medios de procesamiento y control (20) adaptados para el procesamiento de señales emitidas de salida desde los dos sensores de detección de la vibración (7,8) y para controlar dichos dispositivos de equilibrado (9,10), el procedimiento incluyendo las fases de:

- la disposición de cada sensor de detección de la vibración y su dispositivo de equilibrado asociado cerca de una sección de verificación, las dos secciones de verificación (S1, S2) estando separadas a lo largo de dicho eje longitudinal y

- el control del funcionamiento de los dispositivos de equilibrado (9,10) sobre la base de las señales (V01,V02) de los dos sensores de detección de la vibración (7,8),

caracterizado porque las señales (V01,V02) de los dos sensores de detección de la vibración (7,8) son procesadas juntas (33;53,54) para conseguir una o más señales combinadas (VC;VC1,VC2) y el funcionamiento (35,36;57,58) de dichos dos dispositivos de equilibrado (9,10) está controlado (34;55,59,60) sobre la base de los valores de dichas una o más señales combinadas (VC;VC1,VC2).

2. El procedimiento según la reivindicación 1 en el que el funcionamiento (35,36) de los dos dispositivos de

equilibrado (9,10) está controlado de un modo simultáneo e independiente uno con respecto al otro.

3. El procedimiento según la reivindicación 1 en el que el funcionamiento (57,58) de los dos dispositivos de equilibrado (9,10) está controlado de un modo secuencial uno con respecto al otro.

4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que las señales (V01,V02) de los dos sensores de detección de la vibración (7,8) son procesadas juntas (33) para conseguir sólo una (VC) de dichas una o más señales combinadas (VC;VC1,VC2) y el funcionamiento (35,36) de ambos de dichos dispositivos de equilibrado (9,10) está controlado (34) sobre la base de los valores de dicha sólo una señal combinada (VC).

5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que las señales de los dos sensores de detección de la vibración (7,8) son procesadas (33;53,34) para conseguir dichas una o más señales combinadas (VC;VC1,VC2) como una o más combinaciones de los módulos (V01,V02) de la señales indicativas de las vibraciones de dichas dos secciones de verificación (S1,S2).

6. El procedimiento según la reivindicación 5 en el que la por lo menos una (VC) de dichas una o más señales combinadas (VC;VC1,VC2) se obtiene como la suma de dichos módulos (V01,V02).

7. El procedimiento según la reivindicación 5 en el que la por lo menos una (VC) de dichas una o más señales

combinadas (VC;VC1,VC2) se obtiene como la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de dichos módulos (V01,V02).

8. El procedimiento según la reivindicación 5 en el que las dichas una o más señales combinadas (VC;VC1,VC2) se obtiene como una o más combinaciones lineales de dichos módulos (V01,V02).

9. Aparato para el equilibrado dinámico de una estructura giratoria (1) que gira alrededor de un eje longitudinal, por medio de un procedimiento según la reivindicación 1, en el que dichos medios de procesamiento y control (20) incluyen dos conjuntos de procesamiento y control (23,24), cada conjunto de procesamiento y control estando adaptado para controlar uno de dichos dispositivos de equilibrado (9,10).

10. El aparato según la reivindicación 9 en el que cada uno de dichos dispositivos de equilibrado incluye masas de equilibrado (11,13;12,14) móviles bajo el control de los conjuntos asociados de procesamiento y control (23,24).

11. El aparato según la reivindicación 10 en el que cada unos de dichos dispositivos de equilibrado (9,10) incluye un par de dichas masas de equilibrado (11,13;12,14), las masas siendo excéntricas con respecto al eje longitudinal y angularmente móviles alrededor del mismo.

12. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, que incluyen circuitos de filtrado y detección (21,22) adaptados para recibir señales enviadas por los sensores de detección de la vibración (7,8) y para proveer

- 20 -señales (V01,V02) indicativa es de la tendencia de los módulos asociados.

13. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, para el equilibrado dinámico de una estructura 5 giratoria (1) de una máquina de rectificar que incluye un husillo (3) y dos muelas abrasivas (5,6) acopladas al husillo en posiciones separadas a lo largo del eje longitudinal, en el que dichos dispositivos de equilibrado (9,10) están acoplados a las muelas abrasivas (5,6) y son giratorios con

10 las mismas.