ES2594878T3

ES2594878T3 - Dispositivo de sujeción

Info

Publication number: ES2594878T3
Application number: ES13763005.9T
Authority: ES
Inventors: Andreas Buschbeck; Matthias Breitwieser; Dieter PEITER; Angelika STORK
Original assignee: Schenck RoTec GmbH
Current assignee: Schenck RoTec GmbH
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2016-12-23
Anticipated expiration: 2033-08-28
Also published as: BR112014030488A2; US20150202694A1; CN104379282A; EP2890512A1; CA2875061A1; BR112014030488B1; DE102012108066A1; DE102012108066B4; US9610638B2; MX2015002356A; RU2015111191A; CN104379282B; RU2638872C2; JP6203845B2; PL2890512T3; EP2890512B1; CA2875061C; WO2014033148A1; MX353918B; JP2015528396A

Abstract

Dispositivo de sujeción (1) para sujetar una pieza de máquina determinada para girar alrededor de un eje de giro en una máquina equilibradora que comprende una unidad de alojamiento (2) con una abertura de alojamiento (9) céntrica con respecto al eje de giro, en la que puede insertarse axialmente un vástago de acoplamiento de la pieza de máquina, una pinza de sujeción (10) dispuesta en la abertura de alojamiento (9) y una unidad de activación (18) que puede moverse axialmente con respecto a la unidad de alojamiento (2), guiada en esta, para activar la pinza de sujeción (10), presentando la unidad de activación (18) un vástago (20) guiado de manera deslizante axialmente en un orificio céntrico (19) de la unidad de alojamiento (2), en un extremo del vástago (20) un cuerpo de sujeción (21) que activa la pinza de sujeción (10), en otro extremo del vástago un cuerpo de aplicación de fuerza (22) y varios resortes de compresión (30, 31), que están dispuestos entre la unidad de alojamiento (2) y el cuerpo de aplicación de fuerza (22), caracterizado por que los resortes de compresión (30, 31) están dispuestos y/o diseñados de tal manera que las fuerzas de resorte que actúan sobre el cuerpo de aplicación de fuerza (22) cuando la pinza de sujeción (10) está tensada cargan de manera asimétrica el cuerpo de aplicación de fuerza (22) con respecto al eje del vástago (20).

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de sujecion

La invencion se refiere a un dispositivo de sujecion para sujetar una pieza de maquina determinada para girar alrededor de un eje de giro, en particular un portaherramientas de una herramienta para perforar, fresar o amolar en una maquina equilibradora.

Los dispositivos de sujecion del tipo indicado se usan con preferencia para sujetar herramientas que pueden accionarse con una gran revolucion en una maquina equilibradora. Al equilibrio de herramientas de este tipo se imponen altas exigencias, ya que las herramientas equilibradas de manera insuficiente pueden conducir a una merma de la calidad de mecanizacion. Para poder satisfacer las altas exigencias a la calidad de equilibrado se requiere una sujecion centrica precisa de las herramientas que van a equilibrarse con ayuda de un dispositivo de sujecion dispuesto en el husillo de la maquina equilibradora.

Por el documento WO 00/45983 A1 se conoce un dispositivo de sujecion previsto en una maquina equilibradora de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 para sujetar un alojamiento de herramienta, en el que una unidad de cuerpo basico, que esta fijada en un husillo de maquina accionado de modo giratorio alrededor de un eje de giro, presenta una abertura de alojamiento centrica con respecto al eje de giro, en la que puede introducirse axialmente un vastago de acoplamiento del alojamiento de herramienta. En la abertura de alojamiento esta dispuesta una pinza de sujecion que actua en el vastago de acoplamiento y puede accionarse mediante una unidad de accionamiento de pinza que puede graduarse axialmente con respecto a la unidad de cuerpo basico, guiada en esta. La unidad de accionamiento de pinza esta guiada por duplicado por dos pares de superficies de deslizamiento en la unidad de cuerpo basico. Para conseguir una alta precision de guiado, estos pares pueden realizarse como ajustes de paso, aunque con la consecuencia de que la unidad de accionamiento de pinza puede graduarse solo con marcha muy dura con respecto a la unidad de cuerpo basico. Unas tolerancias mayores permiten una graduacion con marcha mas suave de la unidad de accionamiento de pinza. No obstante, los errores de marcha concentrica ocasionados por estas tolerancias pueden injerirse en los resultados de medicion y pueden perjudicar considerablemente la reproducibilidad de las mediciones.

Para evitar estas desventajas se sabe, ademas, por la publicacion mencionada, como guiar la unidad de accionamiento de pinza axialmente por medio de una disposicion de cuerpos rodantes cuyos cuerpos rodantes ruedan en superficies de rodadura de la unidad de cuerpo basico y de la unidad de accionamiento de pinza. La disposicion de cuerpos rodantes debe posibilitar una grna axial de marcha suave, aunque precisa, de la unidad de accionamiento de pinza, en particular cuando los cuerpos rodantes estan instalados con pre-tension entre la unidad de cuerpo basico y la unidad de accionamiento de pinza.

La invencion tiene por objetivo crear un dispositivo de sujecion del tipo indicado que pueda activarse con marcha suave y pueda fabricarse de manera economica.

Segun la invencion, este objetivo se soluciona mediante un dispositivo de sujecion con las caractensticas indicadas en la reivindicacion 1. En las reivindicaciones adicionales se indican configuraciones ventajosas del dispositivo de sujecion.

El dispositivo de sujecion segun la invencion comprende una unidad de alojamiento con una abertura de alojamiento centrica con respecto al eje de giro, en la que puede insertarse axialmente un vastago de acoplamiento de una pieza de maquina, una pinza de sujecion dispuesta en la abertura de alojamiento y una unidad de activacion que puede moverse axialmente con respecto a la unidad de alojamiento, guiada en esta, para activar la pinza de sujecion, presentando la unidad de activacion un vastago guiado de manera axialmente deslizante en un orificio centrico de la unidad de alojamiento, en un extremo del vastago un cuerpo de sujecion que activa la pinza de sujecion, en el otro extremo del vastago un cuerpo de aplicacion de fuerza y varios resortes de compresion, que estan dispuestos entre la unidad de alojamiento y el cuerpo de aplicacion de fuerza, y estando dispuestos y/o disenados los resortes de compresion de tal manera que las fuerzas de resorte que actuan sobre el cuerpo de aplicacion de fuerza cuando la pinza de sujecion esta tensada cargan de manera asimetrica el cuerpo de aplicacion de fuerza con respecto al eje del vastago.

La invencion se basa en el conocimiento de que puede conseguirse una alta calidad de equilibrado incluso cuando el dispositivo de sujecion presenta un desequilibrio limitado en la posicion de sujecion en la que se lleva a cabo la medicion de desequilibrio. De hecho, este desequilibrio puede medirse de manera exacta y separarse, mediante calculo, del componente de desequilibrio de la pieza de maquina durante la deteccion del desequilibrio total del dispositivo de sujecion y de la pieza de maquina que va a equilibrarse. No obstante, para un modo de proceder de este tipo es esencial que el desequilibrio medido del dispositivo de sujecion, que, por ejemplo, puede ocasionarse por una excentricidad de la unidad de activacion guiada por deslizamiento con marcha suave y, por tanto, no totalmente sin holgura, no cambie tras cada procedimiento de sujecion, sino que conserve su ubicacion y tamano tras cada procedimiento de sujecion.

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Segun la invencion, esto se consigue mediante una carga asimetrica con respecto al vastago del cuerpo de aplicacion de fuerza con ayuda de los resortes de compresion. Los resortes de compresion dispuestos de manera estacionaria entre la unidad de alojamiento y el cuerpo de aplicacion de fuerza generan de esta manera un par de giro que actua sobre el cuerpo de aplicacion de fuerza y el vastago, que trata de girar el cuerpo de aplicacion de fuerza y el vastago alrededor de un eje, que esta en perpendicular en un plano definido que pasa por el eje de vastago. Mediante este par de giro se aprieta el vastago en una direccion que esta en este plano contra la pared del orificio centrico de la unidad de alojamiento en el que esta guiado, de modo que, como consecuencia de la holgura que existe en la grna, adopta una ubicacion excentrica definida en el orificio de la unidad de alojamiento. De manera correspondiente, el cuerpo de aplicacion de fuerza unido de manera firme con el vastago obtiene tambien una ubicacion igualmente excentrica. Esta excentricidad estable por el efecto de fuerza asimetrico de los resortes de compresion ocasiona un desequilibrio definido que puede detectarse en una marcha de prueba y puede compensarse matematicamente en mediciones de desequilibrio posteriores. La excentricidad que se ajusta esta establecida, en lo que respecta a su magnitud, por la holgura de la grna de deslizamiento y, en lo que respecta a su direccion, por la disposicion y/o el diseno de los resortes de compresion y, por tanto, puede reproducirse con cada procedimiento de sujecion. Por tanto, puede prescindirse de una grna sin holgura de la unidad de activacion mediante disposiciones de cuerpos rodantes y ajustes estrechos, por lo que puede conseguirse una reduccion clara de los costes de fabricacion para el dispositivo de sujecion.

Habitualmente se pretensan los resortes de compresion del dispositivo de sujecion durante su instalacion. Cuando la unidad de activacion del dispositivo de sujecion se mueve a la posicion de sujecion, los resortes de compresion se siguen tensando mas alla de la pre-tension inicial. Para conseguir de manera sencilla una carga asimetrica del cuerpo de aplicacion de fuerza, segun la invencion puede estar pretensado al menos uno de los resortes de compresion con mayor intensidad que los otros. La mayor fuerza de resorte del resorte de compresion pretensado con mayor intensidad puede alcanzarse mediante una longitud de instalacion menor o mediante una longitud de resorte mayor en el caso de una longitud de instalacion dada.

Otra posibilidad ventajosa para alcanzar la carga asimetrica puede consistir tambien en el uso de al menos un resorte de compresion con una curva caractenstica de resorte mas pronunciada con respecto a los otros resortes de compresion.

Segun una propuesta adicional de la invencion puede alcanzarse la carga asimetrica del cuerpo de aplicacion de fuerza mediante una disposicion no simetrica de varios resortes de compresion en el cuerpo de aplicacion de fuerza. En este caso, los resortes de compresion pueden ser iguales e instalarse con la misma pre-tension.

El numero de los resortes de compresion puede ser par o impar. Ha resultado ser especialmente ventajoso el uso de cinco resortes de compresion que estan dispuestos a distancia regular en el cuerpo de aplicacion de fuerza, teniendo dos resortes de compresion no adyacentes una misma pre-tension mas alta y los otros resortes de compresion una misma pre-tension mas baja. Con una disposicion de este tipo de los resortes de compresion se consigue una alineacion bastante fiable de las fuerzas de par de giro y, con ello, una excentricidad de la unidad de activacion con respecto a la unidad de alojamiento, que puede reproducirse entre lfmites estrechos.

Los resortes de compresion pueden estar dispuestos en el dispositivo de sujecion segun la invencion en orificios del cuerpo de aplicacion de fuerza y de la unidad de alojamiento, pudiendo provocarse mediante diferentes profundidades de orificio la diferencia en la pre-tension de los resortes de compresion.

El vastago de la unidad de activacion puede estar apoyado de manera ventajosa con una holgura que garantiza un movimiento de marcha suave en cojinetes de deslizamiento, que estan dispuestos en el orificio de la unidad de alojamiento. Como cojinetes de deslizamiento pueden usarse cojinetes de deslizamiento autolubricantes.

Para poder mover la unidad de activacion en contra de la fuerza de los resortes de compresion de manera neumatica o hidraulica a una posicion de aflojamiento, el cuerpo de aplicacion de fuerza puede ser un embolo de una disposicion de embolo-cilindro, que esta dispuesta de manera coaxial en el husillo giratorio de una maquina equilibradora.

La invencion se describe en mas detalle a continuacion mediante un ejemplo de realizacion representado en el dibujo. El dibujo muestra un corte longitudinal a traves de un dispositivo de sujecion segun la invencion.

El dispositivo de sujecion 1 representado esta determinado para insertarse en el extremo abierto de un husillo hueco de una maquina equilibradora. El dispositivo de sujecion 1 presenta una unidad de alojamiento 2 que esta compuesta por dos partes unidas entre sf por tornillos, una parte de alojamiento 3 y una parte de apoyo 4. Un reborde 5 con orificios de fijacion 6 en la parte de alojamiento 3 sirve para fijar la unidad de alojamiento 2 en el lado frontal del husillo hueco. Para centrar de manera exacta con respecto al husillo hueco, la parte de alojamiento 3 esta dotada en su lado exterior de una superficie de centrado 7. Por la parte de alojamiento 3 se extiende en direccion axial un orificio pasante 8, que presenta una abertura de alojamiento 9 centrica que esta determinada para el alojamiento de un vastago de acoplamiento de cono pronunciado hueco normalizado de una herramienta.

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Evidentemente, la parte de alojamiento 3 puede estar configurada tambien con una abertura de alojamiento disenada de manera diferente para alojar vastagos de acoplamiento de otra forma.

En el orificio pasante 8 se encuentra una pinza de sujecion 10, que esta fijada por tornillos con un reborde 11 en una entalladura anular 12 configurada en la parte de apoyo 4. La pinza de sujecion 10 presenta una seccion de casquillo 13 ranurada varias veces en una parte de su longitud en direccion longitudinal, que se adentra en la abertura de alojamiento 9 y esta dotada en su extremo ranurado de allf de un reborde de sujecion 14. Al tensar un vastago de acoplamiento insertado en la abertura de alojamiento 9, el reborde de sujecion 14 con una superficie de sujecion 15 salva un talon de sujecion configurado en la abertura del vastago de acoplamiento.

La activacion de la pinza de sujecion 10 se realiza por medio de una unidad de activacion 18, que presenta un vastago 20 dispuesto en un orificio 19 central de la parte de apoyo 4, que porta en su extremo asociado a la pinza de sujecion 10 un cuerpo de sujecion 21 y en su extremo opuesto que sobresale de la parte de apoyo 4 esta unido de manera firme con un cuerpo de aplicacion de fuerza 22 en forma de disco. Entre el cuerpo de sujecion 21 y el cuerpo de aplicacion de fuerza 22, el vastago 20 esta dotado de una seccion grna cilmdrica y guiado en cojinetes de deslizamiento 23, 24 que estan dispuestos en el orificio 19. La seccion grna del vastago 20 tiene en los cojinetes de deslizamiento 23, 24 una holgura del orden de 30 a 50 |im, por lo que se garantiza una movilidad axial de marcha suave del vastago 20. El cuerpo de sujecion 21 tiene una superficie de sujecion 25 conica, que interacciona con superficies de sujecion 26 conicas en el extremo ranurado de la seccion de casquillo 13 para extender el reborde de sujecion 14. En su extremo vuelto hacia el vastago 20, el cuerpo de sujecion 21 forma un tope 27 que limita el movimiento de la unidad de activacion 18 en una direccion que aumenta la distancia entre la parte de apoyo 4 y el cuerpo de aplicacion de fuerza 22.

En las superficies vueltas una hacia otra de la parte de apoyo 4 y del cuerpo de aplicacion de fuerza 22 se encuentran en igual disposicion orificios de alojamiento 28, 29 enfrentados unos a otros, en los que estan dispuestos resortes de compresion 30, 31 pretensados configurados como resortes de compresion helicoidales. Mediante los resortes de compresion 30, 31 se mantiene la unidad de activacion 18 en la posicion de tope representada en el dibujo, en la que el cuerpo de sujecion 21 con el tope 27 se apoya en la parte de apoyo 4.

El resorte de compresion 30 tiene un numero de espiras mayor y una longitud de sujecion mas corta que el resorte de compresion 31. El resorte de compresion 30 genera, por tanto, una fuerza de pre-tension mayor, mediante la que se genera en el cuerpo de aplicacion de fuerza 22 un par de giro que actua en sentido antihorario alrededor de una perpendicular con respecto al plano del dibujo. El par de giro se sostiene con ayuda del vastago 20 en los cojinetes de deslizamiento 23, 24. Esto conlleva que el vastago 20 se apriete en direccion del resorte de compresion 31 contra el cojinete de deslizamiento 24 y en direccion del resorte de compresion 30 contra el cojinete de deslizamiento 23. El vastago 20 obtiene, por ello, en la situacion de sujecion descrita, una ubicacion sin holgura definida ineqmvocamente, a pesar de la holgura de deslizamiento existente, dentro de los cojinetes de deslizamiento 23, 24, que esta determinada exclusivamente por la carga asimetrica del cuerpo de aplicacion de fuerza 22 con ayuda de los resortes de compresion 30, 31 y, por tanto, puede repetirse en cada procedimiento de sujecion.

La posicion de sujecion de la unidad de activacion 18 explicada anteriormente y representada en el dibujo no se corresponde de manera precisa con la posicion de sujecion al tensar un vastago de acoplamiento. Mas bien, al tensar un vastago de acoplamiento, la unidad de activacion 18 se desplaza en tal medida, en primer lugar, en direccion de la abertura de alojamiento 9 tensando los resortes de compresion 30, 31, hasta que el cuerpo de sujecion 21 con su extremo grueso sale de la pinza de sujecion 10, de modo que la pinza de sujecion 10 puede contraerse por resorte y puede reducir el diametro exterior del reborde de sujecion 14 para posibilitar la insercion del vastago de acoplamiento en la abertura de alojamiento 9. Este movimiento de aflojamiento de la unidad de activacion 18 se genera habitualmente mediante actuacion de presion neumatica sobre el cuerpo de aplicacion de fuerza 22 dispuesto en un cilindro. Para la posterior sujecion del reborde de acoplamiento insertado se disminuye la presion que actua sobre el cuerpo de aplicacion de fuerza 22 y mediante la fuerza de los resortes de compresion 30, 31, el cuerpo de sujecion 21 con su superficie de sujecion 25 se presiona contra las superficies de sujecion 26 de la pinza de sujecion 10. Por ello, la pinza de sujecion 10 se extiende y el vastago de acoplamiento se fija en la abertura de alojamiento 9. En la posicion final tensada de la unidad de activacion 18, en la que todas las fuerzas estan en equilibrio con las fuerzas generadas por los resortes de compresion 30, 31, esta sostenido el cuerpo de sujecion 21 en la pinza de sujecion 10, encontrandose el tope 27 todavfa a una distancia del extremo adyacente de la parte de apoyo 4. La fuerza de resorte de los resortes de compresion 30, 31 es, en esta posicion de sujecion, mayor que en la posicion de tope descrita anteriormente, aunque tambien la diferencia entre las fuerzas de los resortes de compresion 30, 31 y el par de giro causado de esta manera es correspondientemente mayor, de modo que el apriete radial descrito anteriormente del vastago 20 contra los cojinetes de deslizamiento 23, 24 se realiza de la misma manera. De esta manera, el dispositivo de sujecion 1 se encuentra en el estado tensado en una ubicacion definida ineqmvocamente con excentricidad definida del vastago 20 y del cuerpo de aplicacion de fuerza 22. Un desequilibrio que resulte de ello puede detectarse y compensarse durante la medicion de desequilibrio.

En el ejemplo de realizacion descrito anteriormente se muestran por motivos de simplificacion solo dos resortes de compresion. No obstante, en el caso de dispositivos de sujecion del tipo descrito se usa habitualmente un numero mayor de resortes de compresion. Para conseguir la carga asimetrica del cuerpo de aplicacion de fuerza requerida

segun la invencion es conveniente, por tanto, dotar a varios de los resortes de compresion existentes de una mayor pre-tension. Ha resultado ser especialmente ventajosa una disposicion de cinco resortes de compresion que estan dispuestos a distancia regular y a la misma distancia con respecto al eje del vastago entre la unidad de alojamiento y el cuerpo de aplicacion de fuerza, generando al menos dos resortes de compresion no inmediatamente adyacentes 5 una fuerza de resorte mayor en comparacion con los otros resortes de compresion. Los dos resortes de compresion mas potentes y el tercer resorte de compresion que esta entre los mismos generan, en este caso, un par de giro inequvocamente alineado, mediante el que puede llevarse la unidad de activacion en la posicion de sujecion con precision de repeticion a una ubicacion excentrica sin holgura.

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REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de sujecion (1) para sujetar una pieza de maquina determinada para girar alrededor de un eje de giro en una maquina equilibradora que comprende una unidad de alojamiento (2) con una abertura de alojamiento (9) centrica con respecto al eje de giro, en la que puede insertarse axialmente un vastago de acoplamiento de la pieza de maquina, una pinza de sujecion (10) dispuesta en la abertura de alojamiento (9) y una unidad de activacion (18) que puede moverse axialmente con respecto a la unidad de alojamiento (2), guiada en esta, para activar la pinza de sujecion (10), presentando la unidad de activacion (18) un vastago (20) guiado de manera deslizante axialmente en un orificio centrico (19) de la unidad de alojamiento (2), en un extremo del vastago (20) un cuerpo de sujecion (21) que activa la pinza de sujecion (10), en otro extremo del vastago un cuerpo de aplicacion de fuerza (22) y varios resortes de compresion (30, 31), que estan dispuestos entre la unidad de alojamiento (2) y el cuerpo de aplicacion de fuerza (22), caracterizado por que los resortes de compresion (30, 31) estan dispuestos y/o disenados de tal manera que las fuerzas de resorte que actuan sobre el cuerpo de aplicacion de fuerza (22) cuando la pinza de sujecion (10) esta tensada cargan de manera asimetrica el cuerpo de aplicacion de fuerza (22) con respecto al eje del vastago (20).
2. Dispositivo de sujecion segun la reivindicacion 1, caracterizado por que los resortes de compresion (30, 31) estan pretensados, estando pretensado al menos uno de los resortes de compresion (30, 31) con mayor intensidad que los otros.
3. Dispositivo de sujecion segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la curva caractenstica de resorte de al menos uno de los resortes de compresion (30, 31) es diferente de las curvas caractensticas de resorte de los otros resortes de compresion (30, 31).
4. Dispositivo de sujecion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los resortes de compresion (30, 31) estan dispuestos de manera asimetrica en el cuerpo de aplicacion de fuerza (22).
5. Dispositivo de sujecion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el numero de los resortes de compresion (30, 31) es impar.
6. Dispositivo de sujecion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cinco resortes de compresion estan dispuestos a distancia regular en el cuerpo de aplicacion de fuerza (22), teniendo dos resortes de compresion no adyacentes una misma pre-tension mas alta, los otros una misma pre-tension mas baja.
7. Dispositivo de sujecion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los extremos de los resortes de compresion (30, 31) estan dispuestos en orificios de alojamiento (28, 29) del cuerpo de aplicacion de fuerza (22) y de la unidad de alojamiento (2).
8. Dispositivo de sujecion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el vastago (20) esta apoyado con holgura en cojinetes de deslizamiento (23, 24).
9. Dispositivo de sujecion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el cuerpo de aplicacion de fuerza (22) es un embolo de una disposicion de embolo-cilindro, que esta configurada para mover neumaticamente la unidad de activacion (18) a una posicion de aflojamiento.