Dispositivo de medición de desequilibrio.

Dispositivo para medir el desequilibrio rotacional de un objeto,

que comprende

- una base de máquina (1),

- una unidad de husillo (7) con un portahusillo (29) y con un husillo (11) que está soportado de forma giratoria alrededor de un eje de giro (9) en el portahusillo (29) y que lleva en uno de sus dos extremos un acoplamiento (13) para la fijación del objeto (17),

- una suspensión de soporte (49) que guía el portahusillo (29) de forma orientable en un sentido de medición predeterminado para fuerzas de desequilibrio, mediante la cual la unidad de husillo (7) puede fijarse a la base de máquina (1);

- un electromotor (5) que acciona el husillo (11) de forma rotatoria y

- una disposición de sensores (61) que durante la rotación del husillo (11) mide la fuerza de desequilibrio en el sentido de medición predeterminado.

donde la unidad de husillo (7) y el electromotor (5) están reunidos formando un primer módulo premontado y la suspensión de soporte (49) y la disposición de sensores (61) forman un segundo módulo, y donde los dos módulos llevan elementos de unión (77) asignados uno a otro de forma indexada para la fijación separable de los módulos uno a otro durante el servicio, caracterizado por que también el segundo módulo está realizado como módulo premontado que está fijado como módulo a la base de máquina (1) pudiendo desmontarse.

Dispositivo de medición de desequilibrio.

La invención se refiere a un dispositivo para medir el desequilibrio rotacional de un objeto, por ejemplo de un elemento de máquina o de un portaherramientas.

El husillo de máquinas-herramienta rotatorias modernas, por ejemplo taladradoras o fresadoras, trabajan a números de revoluciones muy elevados de 20.000 rev./min. y más. A estos números de revoluciones, incluso si sólo existe un ligero desequilibrio se producen elevadas fuerzas centrífugas que no sólo solicitan los cojinetes de husillo de la máquina-herramienta, sino además empeoran la durabilidad de la herramienta y el resultado de tratamiento. Por ello, habitualmente, el portaherramientas se equilibra en máquinas equilibradoras como se conocen por ejemplo por el documento WO00/45983, con o sin herramienta insertada, antes del uso en la máquina-herramienta.

Para poder medir el desequilibrio con la precisión suficiente, según el tamaño y el sentido, existen las máximas exigencias en cuanto a la ausencia de desequilibrio y el ajuste de la máquina equilibradora, dado que un desequilibrio propio de la máquina equilibradora falsificaría el resultado de medición. Maneras de reducir en gran medida el desequilibrio propio de la máquina equilibradora se describen en el documento WO00/45983.

Por el DE2700098A1 se conoce una máquina equilibradora en la que el objeto que ha de equilibrarse, en este caso una rueda de bicicleta, se dispone directamente sobre el árbol de un electromotor para evitar engranajes de unión adicionales entre el motor y el objeto que ha de ser equilibrado, que tienden a vibraciones parásitas. El motor se sujeta en una base de máquina a través de ballestas pudiendo orientarse transversalmente con respecto a su árbol y está pretensado por un resorte pretensor contra un convertidor de fuerza estacionario con respecto a la base de máquina. En una primera forma de realización, el motor se sujeta en un cuadro que a través de ballestas está suspendido en un segundo cuadro, estando sujeto el convertidor de fuerza entre los dos cuadros. En una segunda forma de realización, el motor está atornillado sobre una placa de soporte horizontal que se apoya en la base de máquina por una parte a través de un bulón roscado y por otra parte a través de dos convertidores de fuerza.

En el documento EP1239275A2 de prioridad más antigua, pero publicado posteriormente, se describe una máquina equilibradora, cuya unidad de husillo está fijada a través de bulones roscados a una placa de soporte estacionaria con respecto a la base de máquina. Entre un portahusillo en el que está colocado de forma giratoria el husillo que soporta el objeto que ha de ser desequilibrado y la placa de soporte están sujetos sensores de fuerza. El motor que acciona los husillos está sujeto de forma estacionaria en la base de máquina, por separado del portahusillo, y a través de un accionamiento de correa está acoplado con el husillo.

Por el DE4037745A1 se conoce una máquina equilibradora para herramientas rotatorias, cuyo husillo acoplable con la herramienta forma al mismo tiempo el rotor de un electromotor que acciona el husillo. Una carcasa de husillo que soporta el husillo de forma giratoria lleva un cilindro de aire comprimido, cuyo émbolo está desacoplado de una pinza de acoplamiento que introduce la herramienta rotatoria a tracción en un alojamiento en el lado del husillo, durante el equilibrado, pero que puede accionar la pinza de acoplamiento para dejar libre la herramienta rotacional. Finalmente, por el documento US4063461 se conoce una máquina equilibradora, cuyo husillo accionado por el electromotor, que soporta el objeto que ha de ser equilibrado, soporta un transductor angular. El transductor angular comprende un disco que rota con el husillo y que presenta marcas legibles en dos pistas concéntricas por dos sensores. Mientras una de las pistas comprende una multitud de marcas de paso angular equidistantes, la otra pista presenta una sola marca que representa una posición angular básica.

Mientras durante la fabricación de la máquina equilibradora puede garantizarse una alta precisión, en caso de una reparación "in situ" de máquinas convencionales no se puede lograr un grado de precisión correspondiente. No obstante, la devolución de la máquina equilibradora para el ajuste exacto en fábrica acarrea un elevado gasto por el peso total habitualmente elevado de la máquina.

La invención tiene el objetivo de proporcionar una manera de lograr una fácil reparación "in situ" de un dispositivo de medición de desequilibrio.

Partiendo de un dispositivo conocido por el documento DE2700098A1 para medir el desequilibrio rotacional de un objeto, este objetivo se consigue mediante las características indicadas en la reivindicación 1.

Un dispositivo de este tipo comprende

- una base de máquina,

- una unidad de husillo con un portahusillo y con un husillo que está soportado de forma giratoria alrededor de un eje de giro en el portahusillo y que lleva en uno de sus dos extremos un acoplamiento para la fijación del objeto,

- una suspensión de soporte que guía el portahusillo de forma orientable en un sentido de medición predeterminado para fuerzas de desequilibrio, transversalmente con respecto al sentido de medición predeterminado para fuerzas de desequilibrio, pero de forma rígida, para la fijación de la unidad de husillo a la

base de máquina;

- un electromotor que acciona el husillo de forma rotatoria y

- una disposición de sensores que durante la rotación del husillo mide la fuerza de desequilibrio en el sentido de medición predeterminado.

La unidad de husillo y el electromotor están reunidos formando un primer módulo premontado, y la suspensión de soporte y la disposición de sensores están reunidos formando un segundo módulo premontado. Los dos módulos llevan elementos de unión asignados uno a otro de forma indexada para la fijación separable de los módulos uno a otro durante el servicio.

Los componentes relevantes para la precisión de medición están reunidos formando módulos que pueden premontarse individualmente, por ejemplo en la fábrica de producción, y ajustarse y comprobarse según los requerimientos. En caso de un defecto de uno de los módulos, el módulo defectuoso puede reemplazarse in situ sin que sea necesario un ajuste posterior. Los elementos de unión asignados unos a otros de forma indexada, aseguran la alineación correcta de los módulos unos respecto a otros. En particular, no es necesario modificar in situ la base de máquina difícil de transportar por su peso normalmente elevado.

Los dos módulos pueden ser partes integrantes de una máquina equilibradora prevista exclusivamente para fines de equilibrado. Sin embargo, la invención no se limita a este caso de aplicación. Los dos módulos también pueden realizar la función de medición de desequilibrio en combinación con otras máquinas o aparatos. Por ejemplo, el dispositivo de medición de desequilibrio puede ser parte integrante de un aparato de contracción que introduce la herramienta por contracción en un portahusillo, tal como se describe por ejemplo en el documento WO01/89758A1. También resulta ventajosa la combinación del dispositivo de medición de desequilibrio con un aparato de ajuste previo que determina o ajusta la longitud de referencia de una herramienta sujeta en un portaherramientas. Finalmente, el dispositivo de medición de desequilibrio también puede ser parte integrante de la máquinaherramienta misma.

Otro objetivo es mejorar la ausencia de desequilibrio del dispositivo de medición de desequilibrio. Se ha mostrado que, en caso de un posible desequilibrio propio del motor, el electromotor reunido con el portahusillo formando un módulo puede generar vibraciones que reducen la precisión de medición. Si el electromotor está dispuesto de forma axialmente paralela al lado del husillo con un desplazamiento con respecto al eje de giro del husillo, lo que es deseable por razones de una estructura mecánica sencilla, el electromotor ejerce sobre la disposición de sensores, a través del portahusillo, un momento en voladizo modulado por posibles vibraciones por desequilibrio. Para mantener lo más bajo posible este momento en voladizo, para reducir el brazo de momento, el electromotor debe estar dispuesto a la menor distancia posible con respecto a la disposición de sensores. Para este objetivo sirve que el electromotor esté dispuesto de tal forma que un plano que comprende los ejes de giro del electromotor y del husillo esté inclinado hacia un plano longitudinal axial, perpendicular con respecto al sentido de medición predeterminado, del husillo.

También sirve para reducir errores... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para medir el desequilibrio rotacional de un objeto, que comprende

-una base de máquina (1) ,

-una unidad de husillo (7) con un portahusillo (29) y con un husillo (11) que está soportado de forma giratoria alrededor de un eje de giro (9) en el portahusillo (29) y que lleva en uno de sus dos extremos un acoplamiento

(13) para la fijación del objeto (17) ,

-una suspensión de soporte (49) que guía el portahusillo (29) de forma orientable en un sentido de medición predeterminado para fuerzas de desequilibrio, mediante la cual la unidad de husillo (7) puede fijarse a la base de máquina (1) ;

-un electromotor (5) que acciona el husillo (11) de forma rotatoria y

-una disposición de sensores (61) que durante la rotación del husillo (11) mide la fuerza de desequilibrio en el sentido de medición predeterminado.

donde la unidad de husillo (7) y el electromotor (5) están reunidos formando un primer módulo premontado y la suspensión de soporte (49) y la disposición de sensores (61) forman un segundo módulo, y donde los dos módulos llevan elementos de unión (77) asignados uno a otro de forma indexada para la fijación separable de los módulos uno a otro durante el servicio, caracterizado por que también el segundo módulo está realizado como módulo premontado que está fijado como módulo a la base de máquina (1) pudiendo desmontarse.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el electromotor (5) está dispuesto y fijado al portahusillo (29) de forma axialmente paralela al lado del husillo (11) con un desplazamiento con respecto al eje de giro (9) del husillo (11) .

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado por que el electromotor (5) está dispuesto de tal forma que un plano que comprende los ejes de giro del electromotor (5) y del husillo (11) está inclinado hacia un plano longitudinal axial, perpendicular con respecto al sentido de medición predeterminado, del husillo (11) .

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el electromotor (5) y el portahusillo

(29) están abridados a un yugo de unión (35) común en el mismo lado de éste.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por que el extremo del husillo (11) , alejado del acoplamiento de fijación (13) , se encuentra en unión de accionamiento con el electromotor (5) mediante una correa de accionamiento (47) sinfín.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el acoplamiento de fijación (13) de la unidad de husillo (1) presenta un dispositivo de accionamiento neumático, cuyo suministro de aire comprimido comprende un acoplamiento giratorio de aire comprimido que está sujeto en el portahusillo (29) estando en engrane giratorio permanente con el husillo (5) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que el acoplamiento de giro de aire comprimido (109) está previsto de forma céntrica respecto al eje de giro (9) del husillo (11) en un brazo de soporte (111) dispuesto exclusivamente dentro de la zona envuelta por la correa de accionamiento (47) .

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la suspensión de soporte (49) comprende dos elementos de soporte (51, 53) unidos entre ellos de forma orientable, uno de los cuales puede unirse con el portahusillo (29) , mientras que el otro puede unirse con la base de máquina (1) , y porque la disposición de sensores (61) presenta al menos un sensor de fuerza sujeto entre los dos elementos de soporte (51, 53) .

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por que los elementos de soporte (51, 53) están dispuestos a una distancia uno respecto a otro y se mantienen unidos por al menos un distanciador (55) rígido en el sentido de distancia y flexible transversalmente con respecto a este al menos en el sentido de medición, especialmente por varios distanciadores (55) de este tipo.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por que los distanciadores (55) están realizados como ballestas, cuyo plano de ballesta se extiende perpendicularmente con respecto al sentido de medición.

11. Dispositivo según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado por que los elementos de soporte (51, 53) presentan salientes (57, 59) que sobresalen uno hacia otro por pares y entre los que está dispuesto el sensor de fuerza.

12. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por que los elementos de soporte (51b, 53b) están dispuestos a una distancia uno respecto a otro y se mantienen unidos por al menos un distanciador (115) flexible en el sentido de distancia que define el sentido de medición y sustancialmente rígido transversalmente con respecto a este.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado por que el distanciador (115) está realizado como resorte de brazos en forma de U.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado por que la disposición de sensores (61) presenta dos sensores de fuerza que están dispuestos a una distancia entre ellos en el sentido del eje de giro (9) del husillo (11) y sujetos entre los dos elementos de soporte (51, 53) y que están apoyados en simetría especular en los dos elementos de soporte (51, 53) con respecto a un plano longitudinal axial, perpendicular con respecto al sentido de medición de fuerza, del husillo (11) .

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado por que a cada sensor de fuerza (61) está asignado un elemento de resorte (67) que pretensa el sensor de fuerza (61) en el sentido de medición de fuerza predeterminado.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado por que el sensor de fuerza (61) y el elemento de resorte

(67) asignado están apoyados en serie en uno de los dos elementos de soporte (51, 53) estando pretensados, y el otro elementos de soporte (51) está apoyado en el sensor de fuerza (61) en el recorrido de fuerza entre el sensor de fuerza (61) y el elemento de resorte (67) .

17. Dispositivo según la reivindicación 15 ó 16, caracterizado por que el sensor de fuerza (61) o/y el elemento de resorte (67) están sujetos bilateralmente entre soportes articulados, especialmente bolas o puntas, en el sentido de medición de fuerza.

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por que los elementos de unión (77) de los dos módulos presentan superficies de juntura (79, 81) previstos para el contacto mutuo que permiten un posicionamiento predeterminado en el sentido de medición predeterminado y en al menos un sentido perpendicular respecto a este.

19. Dispositivo según la reivindicación 18, caracterizado por que los elementos de unión están realizados como guía de cola de milano (77) y comprenden medios de apriete (83) para la fijación.

20. Dispositivo según la reivindicación 19, caracterizado por que el sentido de deslizamiento de la guía de cola de milano (77) se extiende en el sentido del eje de giro (9) del husillo (11) .

21. Dispositivo según la reivindicación 19 ó 20, caracterizado por que la guía de cola de milano (77) presenta superficies de juntura de cola de milano (79, 81) , una (81) de las cuales está conformada directamente en el portahusillo (29) .

22. Dispositivo según la reivindicación 21, caracterizado por que el portahusillo (29) tiene sustancialmente un contorno exterior cilíndrico que encierra por fuera la superficie guía de cola de milano (81) .

23. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 22, caracterizado por que a la guía de cola de milano (77) está asignado en el sentido de deslizamiento un tope final (89) indexado.

24. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 23, caracterizado por que la guía de cola de milano (77) presenta superficies de guía de cola de milano (79, 81) asignadas una a otra, con escotaduras de bayoneta (85, 87) que permiten su ensamblaje transversalmente con respecto al sentido de deslizamiento de la guía de cola de milano (77) .

25. Dispositivo según una de las reivindicaciones 18 a 24, caracterizado por que los elementos de unión (77) están previstos en el portahusillo (29) y en la suspensión de soporte (49) .

26. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizado por que a uno de los extremos axiales del husillo (11) , especialmente en el extremo que soporta el acoplamiento de fijación (13) para el objeto (17) , está fijado un elemento de superficie anular (93) , cuya circunferencia está provista de un soporte de información (95; 113) magnético u óptico tanto para una información que representa el ángulo de giro como para una información que representa la posición de giro de punto cero y porque con el portahusillo (29) está unida una disposición de cabezales lectores (97; 972) para la lectura de dicha información.

27. Dispositivo según la reivindicación 26, caracterizado por que el soporte de información (95; 113) presenta dos pistas de información (99) una al lado de otra que la disposición de cabezales lectores (97; 97a) explora por separado.

28. Dispositivo según la reivindicación 26 ó 27, caracterizado por que el soporte de información está realizado como sección de cinta magnética (95) que está pegada en la circunferencia del elemento de superficie anular (93) y cuyos extremos que hacen tope uno con otro están cortados oblicuamente en el plano de la cinta.

29. Dispositivo según la reivindicación 28, caracterizado por que la información que presenta el ángulo de giro o/y la posición de giro de punto cero solapa también la zona de la juntura de corte oblicuo (101) de la sección de cinta magnética (95) .

30. Dispositivo según la reivindicación 26 ó 27, caracterizado por que el soporte de información está realizado como soporte de información óptico, explorable a trasluz, especialmente en forma de un disco anular (113) .

31. Dispositivo según una de las reivindicaciones 26 a 30, caracterizado por que el elemento de superficie anular

(93) presenta en su superficie opuesta al husillo (11) marcas ópticas de grado angular (103) . 10