ES2984037T3 - Barra de mandrilar dotada de accionadores electrodinámicos para contrarrestar las vibraciones, y máquina herramienta dotada de dicha barra - Google Patents

Abstract

Barra de mandrilar con actuadores electrodinámicos para contrarrestar vibraciones y máquina herramienta provista de una barra de este tipo. La barra de mandrilar (BF) está provista de una pared (P), un rebaje interno (LI) y un eje longitudinal (Z), comprendiendo la barra de mandrilar (BF), en su rebaje interno (LI): - un primer actuador electrodinámico (100) provisto de bobinas (101, 102) asociadas a una masa móvil (110) y un conjunto de resortes (120, 121) que están dispuestos para definir una primera dirección de actuación (X) perpendicular al eje longitudinal (Z) de la barra de mandrilar; - un segundo actuador electrodinámico (200) provisto de bobinas (201, 202) asociadas a una masa móvil (210) y un conjunto de resortes (220, 221) que están dispuestos para definir una segunda dirección de actuación (Y) perpendicular tanto a la primera dirección de actuación (X) como al eje longitudinal (Z) de la barra de mandrilar. Los actuadores permiten así contrarrestar las vibraciones en las direcciones (X, Y) perpendiculares al eje longitudinal (Z) de la barra. El eje longitudinal también define la dirección de perforación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Barra de mandrilar dotada de accionadores electrodinámicos para contrarrestar las vibraciones, y máquina herramienta dotada de dicha barra

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere al sector de las barras de mandrilar, así como al de las máquinas herramienta que comprenden dicha barra.

La Patente CN 107 989 958 A muestra una barra de mandrilar según el preámbulo de la primera reivindicación.

Estado de la técnica anterior

Para mecanizar una pieza, una máquina herramienta utiliza a menudo una barra de mandrilar (más conocida con el nombre de “boring bar”, en terminología anglosajona) para realizar un orificio en una pieza a mecanizar.

En utilización, la barra de mandrilar está dispuesta para desplazarse según su eje longitudinal para mecanizar la pieza. La barra de mandrilar solo se mantiene en voladizo con respecto a la máquina herramienta por uno de sus extremos, formando el otro de sus extremos, destinado a entrar en contacto con la pieza a mecanizar, un extremo libre. Durante el mecanizado de una pieza, el extremo libre de la barra de mandrilar en contacto con la pieza a mecanizar oscila en el plano perpendicular a su eje longitudinal.

Para evitar o, como mínimo, limitar estas vibraciones perjudiciales para la calidad y la estabilidad del mecanizado, existen ya numerosas soluciones, pasivas o activas.

Entre las soluciones pasivas, se encuentra el batidor dinámico, que consiste en una solución de tipo masaresorte cuya frecuencia natural está sintonizada con la frecuencia de resonancia del modo de flexión de la barra de mandrilar, para contrarrestar las vibraciones del extremo libre de la barra de mandrilar. Asimismo, se encuentran soluciones consistentes en colocar una masa flotante en un fluido viscoso para amortiguar los movimientos del extremo libre de la barra de mandrilar.

Las soluciones activas consisten en prever sensores (por ejemplo acelerómetros) para medir las vibraciones experimentadas por la barra de mandrilar, estando asociados los sensores a accionadores, y una unidad de procesamiento de datos y control (procesador) que recibe, a la entrada, datos de los sensores y emite, a la salida, comandos para los accionadores.

Los accionadores permiten, por lo tanto, contrarrestar las vibraciones experimentadas por la barra de mandrilar sobre la base de los datos medidos por los sensores.

El enfoque activo permite, en concreto, ampliar el espectro de frecuencias de vibración del modo de flexión de la barra de mandrilar que pueden ser contrarrestadas.

Se utilizan diferentes tipos de accionadores para implementar las soluciones activas.

Muy a menudo, el accionador es un accionador piezoeléctrico al que está asociado una masa móvil. El desplazamiento de la masa móvil, a la frecuencia adecuada, permite por lo tanto contrarrestar las vibraciones experimentadas por el extremo libre de la barra de mandrilar. Se podrá hacer referencia, por ejemplo, al documento de Patente US 5,558,477.

Sin embargo, los accionadores piezoeléctricos no permiten generar desplazamientos muy importantes de la masa móvil (la tasa de deformación máxima de una cerámica piezoeléctrica generalmente no supera el 0,1 %) y no pueden generar contravibraciones suficientes para amortiguar las del extremo libre de la barra de mandrilar más que cuando la barra de mandrilar vibra a frecuencias relativamente altas, lo que suele ser el caso de barras de menor diámetro, también más cortas. En efecto, la fuerza F generada por una masa móvil es proporcional al producto de su masa M por la aceleración A que experimenta (Newton). Para una masa móvil determinada, por ejemplo una viga vibratoria de una longitud determinada, por tanto incrustada por un lado y libre por el otro, la aceleración A experimentada corresponde al producto de su desplazamiento d (en su lado libre) bajo el efecto del piezoeléctrico, por la pulsación al cuadrado, w2. Y esta pulsación es de dirección proporcional a la frecuencia f, según la relación w = 2.n.f. De este modo, si la barra vibra a una frecuencia relativamente alta, un accionador piezoeléctrico, aunque genere desplazamientos limitados, puede generar fuerzas suficientes para contrarrestar las vibraciones.

Esto es mucho más difícil para una barra que vibra a bajas frecuencias, habitualmente una barra larga de mayor diámetro.

Por supuesto, para compensar esto, se pueden prever accionadores piezoeléctricos que generen desplazamientos mayores, lo que simplemente significa accionadores piezoeléctricos más potentes y, en consecuencia, más voluminosos. Esta solución resulta en la práctica inadecuada para determinadas barras de mandrilar, que definen un volumen interno limitado, a menos que se instalen fuera de la barra de mandrilar, lo que generalmente no es deseado.

Más recientemente, se ha propuesto utilizar un accionador electromagnético, siempre asociado a una masa móvil. Por ejemplo, se podrá hacer referencia al documento de Patente CN108927538 A.

En este enfoque, un accionador comprende cuatro electroimanes distribuidos a intervalos regulares a lo largo de la circunferencia interior de la barra de mandrilar. De este modo, los electroimanes pueden funcionar por parejas (electroimanes que son diametralmente opuestos), bajo el efecto de un módulo de control electrónico que permite, por lo tanto, el desplazamiento de la masa móvil, situada radialmente interna con respecto a los electroimanes.

De este modo es posible controlar la dirección de desplazamiento de la masa móvil (de tipo hierro dulce), radialmente interna con respecto a los electroimanes, en cualquier dirección contenida en el plano perpendicular al eje longitudinal de la barra de mandrilar.

Por otra parte, con un accionador electromagnético, es posible generar fuerzas relativamente grandes, incluso en un espacio pequeño, por ejemplo el definido por el volumen interno de una barra de mandrilar. De hecho, con un accionador electromagnético, la fuerza generada es inversamente proporcional al cuadrado del entrehierro entre el electroimán y la masa móvil. De este modo, y a diferencia del accionador piezoeléctrico, es posible generar fuerzas importantes, incluso cuando la barra de mandrilar funciona a frecuencias relativamente bajas.

Sin embargo, el comportamiento no lineal de este tipo de accionador requiere un control mucho más difícil de implementar que con un accionador piezoeléctrico.

Esta no linealidad puede, ciertamente, ser moderada, limitando el posible desplazamiento de la masa móvil para que finalmente tenga un comportamiento casi lineal, pero esto se realiza, por consiguiente, en detrimento de la fuerza que puede generar el accionador electromagnético, con el riesgo de ver finalmente su comportamiento a bajas frecuencias menos adecuado para contrarrestar, a frecuencias tan bajas, vibraciones del extremo libre de la barra de mandrilar.

Por el contrario, cuando se acepta plenamente este comportamiento no lineal, es necesario evitar que el entrehierro en funcionamiento sea demasiado bajo, o incluso nulo, lo que es perjudicial para la vida útil del accionador. Asimismo, se considera habitualmente en el diseño un gran entrehierro (que está definido según la dirección radial del accionador). Esto limita, por lo tanto, la aplicabilidad a entornos con limitaciones de espacio, como es el caso del volumen interno de una barra de mandrilar. Para compensar esto, es posible aumentar la intensidad que recorre las diferentes bobinas, puesto que la fuerza generada es proporcional a esta intensidad al cuadrado, pero esto va en detrimento de un mayor gasto de energía.

Resumen de la invención

Un objetivo de la invención es proponer una solución que no presenta como mínimo uno de los inconvenientes mencionados anteriormente.

En concreto, un objetivo de la invención es poder proponer una barra de mandrilar dotada de como mínimo un accionador capaz de generar fuerzas importantes, por ejemplo para poder contrarrestar vibraciones de baja frecuencia, especialmente bien adaptado al entorno limitado de una barra de mandrilar y fácil de controlar.

Para ello, la invención propone una barra de mandrilar dotada de una pared, de un alojamiento interno y de un eje longitudinal, comprendiendo dicha barra de mandrilar, en su alojamiento interno: - un primer accionador electrodinámico, que comprende bobinas que rodean una masa móvil dotada de como mínimo un imán permanente así como, a cada lado de la masa móvil, como mínimo un resorte montado en la masa móvil, estando dispuesto el conjunto para definir una primera dirección de accionamiento perpendicular al eje longitudinal de la barra de mandrilar; - un segundo accionador electrodinámico, dotado de bobinas que rodean una masa móvil dotada de como mínimo un imán permanente así como, a cada lado de la masa móvil, como mínimo un resorte montado sobre la masa móvil, estando dispuesto el conjunto para definir una segunda dirección de accionamiento tanto perpendicular a la primera dirección de accionamiento como al eje longitudinal de la barra de mandrilar.

La barra de mandrilar según la invención puede incluir como mínimo una de las siguientes características, tomadas solas o en combinación:

- el primer accionador electrodinámico y el segundo accionador electrodinámico están situados uno tras otro según el eje longitudinal de la barra de mandrilar;

- el primer accionador electrodinámico comprende una primera bobina y una segunda bobina situada opuesta a la primera bobina, en una primera dirección perpendicular al eje longitudinal de la barra de mandrilar, estando dispuesto dicho como mínimo un imán permanente entre dos capas realizadas de un material magnético blando;

- el primer accionador comprende una tercera bobina, situada frente a la segunda bobina en dicha primera dirección, y en el que la masa móvil está dotada de un segundo imán permanente dispuesto entre dos capas realizadas de un material magnético blando;

- el segundo accionador electrodinámico comprende una primera bobina y una segunda bobina situada frente a la primera bobina, en una segunda dirección tanto perpendicular a dicha primera dirección como al eje longitudinal de la barra de mandrilar, estando dispuesto dicho como mínimo un imán permanente entre dos capas realizadas de un material magnético blando;

- el segundo accionador comprende una tercera bobina situada frente a la segunda bobina en dicha segunda dirección, y en el que la masa móvil está dotada de un segundo imán permanente dispuesto entre dos capas realizadas de un material magnético blando;

- la masa móvil y, por consiguiente, cada bobina, tiene dimensiones mayores según el eje longitudinal de la barra de mandrilar, que en el plano perpendicular a dicho eje longitudinal;

- el o cada accionador electrodinámico comprende, a cada lado de la masa móvil, una pluralidad de resortes yuxtapuestos según la dirección de accionamiento del accionador considerado;

- el o cada accionador comprende espárragos insertados en los resortes;

- la pared comprende, a nivel del o de cada accionador, como mínimo dos tapas desmontables, diametralmente opuestas de manera sustancial, dispuestas frente a uno de los resortes montados en la masa móvil;

- la pared está dotada de una pluralidad de orificios que se extienden según la dirección definida por el eje longitudinal de la barra de mandrilar;

- el accionador situado más cerca de una herramienta de corte de la barra de mandrilar tiene una dirección de accionamiento que se fusiona con una dirección radial de vibración de la herramienta de corte;

- la longitud acumulada, definida según dicho eje longitudinal de la barra de mandrilar, del primer accionador y del segundo accionador, no sobrepasa el 30 % de la longitud total de la barra de mandrilar.

La invención se refiere asimismo a una máquina herramienta que comprende: - una barra de mandrilar según la invención, comprendiendo además dicha barra de mandrilar, en su alojamiento interior, como mínimo un sensor de vibraciones capaz de detectar vibraciones en un plano perpendicular al eje longitudinal de la barra de mandrilar, - como mínimo un procesador, configurado para recibir los datos enviados desde dicho como mínimo un sensor de vibraciones, procesarlos y controlar el primer accionador y el segundo accionador sobre la base de los datos procesados de este modo.

La barra de mandrilar de dicha máquina herramienta puede comprender, además, en su alojamiento interior: un primer sensor de vibraciones, configurado y dispuesto, dentro de la barra de mandrilar, para detectar vibraciones en dicha primera dirección; y un segundo sensor de vibraciones, configurado y dispuesto, dentro de la barra de mandrilar, para detectar vibraciones en dicha segunda dirección.

Breve descripción de las figuras

Otras características y ventajas de la invención aparecerán durante la lectura de la descripción detallada que sigue, para cuya comprensión se hará referencia a los dibujos adjuntos, y para los cuales:

[Figura 1] la figura 1 representa una barra de mandrilar, según la invención, durante el mecanizado de una pieza;

[Figura 2] la figura 2 representa la barra de mandrilar de la figura 1 antes del mecanizado, en su extremo en el que está situada la herramienta de corte;

[Figura 3] la figura 3 es una vista esquemática de la barra de la figura 1, tomada en sección, al nivel de los accionadores utilizados en dicha barra;

[Figura 4] la figura 4 es una vista longitudinal, en sección, de un accionador electrodinámico utilizado en dicha barra;

[Figura 5] la figura 5 es una vista, en perspectiva y en sección, del accionador electrodinámico de la figura 4;

[Figura 6] la figura 6 es una vista, en perspectiva, del accionador electrodinámico de la figura 4, parcialmente montado;

[Figura 7] la figura 7 es una vista, en perspectiva y en sección parcial, del accionador electrodinámico de la figura 4;

[Figura 8] la figura 8 representa, en la vista en sección de la figura 4, las líneas del campo magnético dentro del accionador electrodinámico cuando este último está en funcionamiento;

[Figura 9] la figura 9 es una vista, en perspectiva, de un resorte utilizado en el accionador electrodinámico representado en la figura 4, cuando este último está en funcionamiento;

[Figura 10] la figura 10 muestra sensores utilizados en la barra de mandrilar según la invención;

[Figura 11] la figura 11 es un diagrama de bloques de un sistema de control-mando utilizado en una máquina herramienta que comprende la barra de mandrilar según la invención.

Descripción detallada de la invención

En la descripción siguiente, X, Y y Z designan tres ejes ortogonales dos a dos.

En la figura 1 se ha representado una barra de mandrilar BF durante el mecanizado de una pieza PU. La barra de mandrilar BF está fija, y es la pieza mecanizada PU la que gira. En el extremo libre de la barra de mandrilar BF alojada en la pieza mecanizada PU está dispuesta una herramienta de corte OC que se ve en la figura 2 y en cuya punta se han representado los ejes X, Y y Z.

En esta barra de mandrilar BF, se observa la presencia de dos accionadores 100, 200, integrados en la barra de mandrilar BF. Cabe señalar que el primer accionador 100 y el segundo accionador 200 están situados uno tras otro según el eje longitudinal Z de la barra de mandrilar BF.

La figura 3 esquematiza la barra de mandrilar BF de la figura 1 en una vista en sección longitudinal.

La barra de mandrilar BF está dotada de una pared P, un alojamiento interno LI y un eje longitudinal Z.

La barra de mandrilar BF comprende, en su alojamiento interno LI, un primer accionador 100 electrodinámico dotado de bobinas 101, 102 asociadas con una masa móvil 110 dentro de la cual está dispuesto como mínimo un imán permanente, a cada lado del cual está montado como mínimo un resorte 120, 121. Todos estos componentes, a saber, las bobinas 101, 102, la masa móvil 110 y los resortes 120, 121 están dispuestos para definir una primera dirección de accionamiento X perpendicular al eje longitudinal Z de la barra de mandrilar BF.

Un accionador electrodinámico permite generar fuerzas mucho mayores que las que probablemente se generarían con un accionador piezoeléctrico, por otra parte, sin presentar los inconvenientes de un accionador electrodinámico, puesto que el comportamiento de un accionador electrodinámico es lineal (la fuerza de Laplace F = BLI solo depende de términos de orden 1, siendo B, el campo magnético en el entrehierro, L la longitud de una bobina e I, la intensidad de la corriente que pasa por la bobina). Además, el valor del entrehierro no se ve afectado por el desplazamiento de la masa móvil.

Este accionador 100 electrodinámico se describe con mayor precisión a continuación con el apoyo de las figuras 4 a 7.

El primer accionador 100 electrodinámico comprende una primera bobina 101 y una segunda bobina 102 situada opuesta, según la primera dirección X perpendicular al eje longitudinal Z de la barra de mandrilar, a la primera bobina 101.

El primer accionador 100 electrodinámico comprende asimismo una masa móvil 110 dotada de como mínimo un imán permanente 111 dispuesto entre dos capas 113, 115 de un material magnético blando. La masa móvil 110 también está rodeada por la primera bobina 101 y por la segunda bobina 102 para definir un entrehierro E, entre las bobinas 101, 102 y dicho como mínimo un imán permanente 111, definido en un plano perpendicular a dicha primer dirección X.

El primer accionador 100 electrodinámico comprende también como mínimo dos resortes 120, 121 montados en la masa móvil 110, estando montado cada uno de dichos como mínimo dos resortes a cada lado de la masa móvil 110 según dicha primera dirección X. Es ventajoso prever un resorte 120, 121 a cada lado de la masa móvil, puesto que se hace que la masa móvil se desplace en la dirección definida por el eje, pero en un sentido o en el otro según este eje.

Un resorte 120, 121 puede tener diferentes tipos de forma. Por ello, y ventajosamente, es conveniente que su forma implique una mayor rigidez en las dos direcciones perpendiculares a la dirección de accionamiento del accionador 100. Esto permite garantizar el guiado de la masa móvil según la dirección de accionamiento. La figura 9 también representa cómo se deforma el resorte 120, 121 mostrado en las figuras 4 a 7, según la primera dirección X, cuando es solicitado por la masa móvil 110. En el presente caso, el resorte 120, 121 tiene forma de lámina plana y, más concretamente una lámina plana en forma de “ocho aplanado” según la dirección Y. Los orificios OR permiten el montaje, mediante espárragos o medios equivalentes apropiados, sobre una columna central<c>C1, CC2 de la masa móvil 110 mientras que las partes externas centrales del resorte 120, 121 están montadas de manera fija sobre una parte fija del accionador 100 electrodinámico. Por ello, es una parte central PC del resorte 120, 121 la que se deforma bajo la acción de la masa móvil 110. Se comprende que el primer accionador 100 tiene, de este modo, una dirección de accionamiento definida por dicha primera dirección X según la cual se puede garantizar la amortiguación de las vibraciones. La flecha F representa la dirección de accionamiento del primer accionador 100.

En la figura 8, se representan en concreto las líneas de campo LC1 generadas por los imanes permanentes 111, 112 dispuestos en la masa móvil del accionador electrodinámico mostrado en las figuras 4 a 7. El imán permanente 111 tiene una magnetización (Norte-Sur) que es según la primera dirección X. Ocurre lo mismo para el imán permanente 112, pero en el sentido opuesto. Tal como se puede ver en esta figura 8 (sección longitudinal en el plano XZ), la parte de estas líneas de campo que pasa a través del entrehierro E está orientada según la dirección Z.

Cuando se hace circular la corriente con el diagrama de alimentación de las bobinas 101, 102 proporcionado en la figura 4 (también una sección longitudinal en el plano XZ), se ve que la corriente está orientada según el eje Y en las bobinas 101, 102 situadas opuestas y, además, con los signos “+” y “-”, que la corriente se inyecta en sentidos opuestos en las dos bobinas 101, 102. Al estar orientadas las líneas de campo magnético según el eje Z en el entrehierro E, se genera por consiguiente una fuerza de Laplace F según la dirección X. Se podría sostener un razonamiento similar si se razonase en el plano de corte YZ, con un campo magnético orientado entonces según el eje Y en el entrehierro y una corriente que circula según el eje Z en las bobinas 101, 102, para generar, no obstante, una fuerza de Laplace siempre orientada según el eje X.

En la figura 8, el eje X define por consiguiente la dirección de accionamiento del accionador.

La barra de mandrilar BF comprende, además, en su alojamiento interno LI, un segundo accionador 200 electrodinámico dotado de bobinas 201, 202 asociadas con una masa móvil 210 a cada lado de la cual está montado como mínimo un resorte 220, 221. Todos estos componentes, a saber las bobinas 201, 202, la masa móvil 210 y los resortes 220, 221, están dispuestos para definir una segunda dirección de accionamiento Y, tanto perpendicular a la primera dirección de accionamiento X como al eje longitudinal Z de la barra de mandrilar BF.

Ventajosamente, el segundo accionador 200 electrodinámico es idéntico al primer accionador 100 electrodinámico. Sin embargo, el segundo accionador 200 electrodinámico está orientado de manera diferente que el primer accionador 100 electrodinámico, para contrarrestar las vibraciones en la dirección Y. Asimismo, el diseño representado en las figuras 4 a 7 también describe el segundo accionador 200 electrodinámico. Sin embargo, por razones de legibilidad, se ha hecho referencia a los diferentes componentes del segundo accionador 200 electrodinámico solo en la figura 4.

Por lo tanto, el segundo accionador 200 electrodinámico comprende una primera bobina 201, así como una segunda bobina 202 situada opuesta, en la segunda dirección Y, tanto perpendicular a dicha primera dirección X como al eje longitudinal Z de la barra de mandrilar, a la primera bobina. 201.

El segundo accionador 200 comprende, asimismo, una masa móvil 210 dotada de como mínimo un imán permanente 211 dispuesto entre dos capas 213, 215 de un material magnético blando. La masa móvil 210 está rodeada por la primera bobina 201 y por la segunda bobina 202 para definir un entrehierro E, entre las bobinas 201, 202 y dicho como mínimo un imán permanente 211, definido en un plano perpendicular a dicha segunda dirección Y.

El segundo accionador 200 comprende, además, como mínimo dos resortes 220, 221 montados en la masa móvil 210, estando montado cada uno de dichos como mínimo dos resortes a cada lado de la masa móvil 210 según dicha segunda dirección Y. Tal como ya se ha indicado anteriormente para el primer accionador 100, es ventajoso prever un resorte 220, 221 a cada lado de la masa móvil, puesto que se hace que la masa móvil se desplace en la dirección definida por el eje, pero en un sentido o en el otro según este eje. De manera más general, todo lo que se ha dicho anteriormente acerca de las propiedades del resorte para el primer accionador 100, concretamente con respecto a la figura 9, es aplicable en este caso.

Se comprende, por consiguiente, que el segundo accionador 200 tiene una dirección de accionamiento definida por dicha segunda dirección Y a lo largo de la cual se puede garantizar la amortiguación de las vibraciones. La flecha F representa la dirección de accionamiento del segundo accionador 100, es decir, en este caso la segunda dirección Y, que corresponde a la dirección de desplazamiento de la masa móvil 210. Los comentarios realizados anteriormente con el apoyo de la figura 8 son aplicables en este caso.

De los comentarios anteriores se comprende, por cierto, que cada uno de los accionadores 100, 200 está dedicado, en funcionamiento, al tratamiento de las vibraciones generadas por el extremo libre EL de la barra de mandrilar BF según una sola dirección X o Y, que son ortogonales, lo que permite finalmente tratar las vibraciones en todo el plano perpendicular al eje longitudinal Z de la barra de mandrilar BF.

De manera ventajosa, el primer accionador 100 electrodinámico comprende una tercera bobina 103, situada frente a la segunda bobina 102 según dicha primera dirección X. Por otra parte, de manera ventajosa, la masa móvil 110 está dotada de un segundo imán permanente 112 dispuesto entre dos capas 113, 117 de un material magnético blando. De manera más precisa, la capa 113 de material magnético blando está en contacto con cada imán permanente 111, 112. Cabe señalar que el accionador 100 electrodinámico puede funcionar correctamente sin una tercera bobina y sin un segundo imán permanente. Sin embargo, el hecho de prever varios imanes permanentes, cada uno de ellos delgado y rodeado por ambos lados por un material magnético blando, permite mejorar la eficacia del accionador electrodinámico. Las líneas de campo generadas en el accionador 100 electrodinámico, en funcionamiento, con esta tercera bobina 103 y este segundo imán permanente 112, bobina 103 en la que la intensidad circula en la misma dirección que en la primera bobina 101, son las líneas de campo LC2.

También de manera ventajosa, el segundo accionador 200 comprende una tercera bobina 203 situada frente a la segunda bobina 202 en dicha segunda dirección Y. De manera ventajosa, la masa móvil 201 está dotada de un segundo imán permanente 212 dispuesto entre dos capas 213, 217 de un material magnético blando. De manera más precisa, la capa 213 de material magnético blando está en contacto con cada imán permanente 211, 212. Las ventajas y efectos proporcionados por este diseño se han descrito anteriormente. La masa móvil 110, 210 de cada accionador 100, 200 (y, en consecuencia, las bobinas que lo rodean) tiene dimensiones mayores a según el eje longitudinal Z de la barra de mandrilar BF, que en el plano XY perpendicular a dicho eje longitudinal Z. En consecuencia, ocurre lo mismo con las bobinas 101 a 103 y 201 a 203, cuya longitud L puede por lo tanto ser aumentada, sin multiplicar el número de vueltas alrededor de la masa móvil. Esta mayor dimensión longitudinal permite generar más fuerzas que si hubiésemos optado por una dimensión longitudinal similar a la dimensión transversal (plano XY). De hecho, hay que recordar que, para un accionador electrodinámico, la fuerza de Laplace F vale F = BLI, donde B es el campo magnético en el entrehierro E, L la longitud de la bobina e I la intensidad de la corriente que pasa por la bobina.

La disposición del accionador 100, 200 electrodinámico permite, por lo tanto, aprovechar al máximo la longitud de la barra de mandrilar BF para, en el espacio limitado de la barra, poder generar fuerzas mayores. Sin embargo, desde un punto de vista práctico, sigue siendo ventajoso que la longitud acumulada de los dos accionadores 100, 200 siga siendo inferior o igual al 30 % de la longitud de la barra de mandrilar BF. De hecho, es ventajoso que los accionadores 100, 200 estén situados en el extremo de la barra de mandrilar BF destinado a estar cerca de la pieza a mecanizar PU (lugar donde se generan las vibraciones). Por lo tanto, si la longitud acumulada de los dos accionadores 100, 200 es demasiado grande, entonces su eficacia es menor.

Por otra parte, tal como se puede observar en la figura 2, es interesante colocar el accionador más cercano a la herramienta de corte OC con una dirección de accionamiento DA que se fusione con la dirección radial de vibración de la herramienta de corte. De hecho, en el mecanizado, son principalmente los movimientos radiales de la barra de mandrilar BF los que provocan defectos de mecanizado. En las figuras adjuntas, es el segundo accionador 200 (eje Y, dirección radial). Por lo tanto, el primer accionador 100 tiene una dirección de accionamiento que se fusiona con la dirección de vibración tangencial de la herramienta de corte OC (eje X). En consecuencia, para contrarrestar las vibraciones es más eficaz colocar el accionador cuya dirección de accionamiento se fusiona con la dirección radial (eje Y) lo más cerca posible de la fuente de las vibraciones que el accionador (200) situado lo más cerca posible de una herramienta de corte (OC) de la barra de mandrilar (BF) tiene una dirección de accionamiento (DA) que se fusiona con una dirección radial de vibración de la herramienta de corte (OC).

Ventajosamente, el o cada accionador 100, 200 electrodinámico comprende, a cada lado de la masa móvil 110, 210, una pluralidad de resortes yuxtapuestos según la dirección de accionamiento del accionador considerado. Esto es también lo que se puede ver en las figuras 4 a 7. Un solo resorte a cada lado de la masa móvil 110 puede resultar suficiente para obtener la rigidez deseada. Sin embargo, un resorte demasiado grueso puede tener dificultades para soportar un número elevado de ciclos (comportamiento en fatiga). Asimismo, puede ser interesante reducir el grosor del resorte 120, 121, estando definido este grosor en la dirección X, para mejorar el comportamiento en fatiga. Esto, sin embargo, da lugar a una variación de la rigidez del resorte 120, 121 en esta misma dirección, que por otra parte puede ser corregida mediante el empleo de varios resortes, en concreto idénticos, yuxtapuestos según esta misma dirección X.

Asimismo, ventajosamente, el o cada accionador 100, 200 comprende espárragos PG1, PG2, PG3, PG4 (PG’1, PG’3) insertados en los resortes. Estos espárragos tienen la función de proporcionar una rigidez adicional a los resortes en la dirección de accionamiento del accionador considerado. Esta rigidez adicional es interesante para garantizar, para determinadas barras de mandrilar, que la frecuencia natural del accionador 100, 200 corresponda a la frecuencia fundamental de la barra de mandrilar.

Estos espárragos también pueden proporcionar una ayuda a los resortes, para mejorar, si es necesario, la guía proporcionada por los resortes en la dirección de accionamiento, y esto disponiendo espárragos más rígidos en las direcciones perpendiculares a la dirección de accionamiento de la masa móvil.

Cabe señalar que la pared P de la barra de mandrilar BF comprende ventajosamente, a nivel del o de cada accionador 100, 200, como mínimo dos tapas desmontables C1, C2, diametralmente opuestas de manera sustancial, dispuestas frente a uno de los resortes montados en la masa móvil 101, 201. La presencia de estas tapas C1, C2 permite instalar, cambiar o garantizar el ajuste de los resortes 120, 121, 220, 221.

También se observa que la pared P de la barra de mandrilar BF está dotada de una pluralidad de orificios O que se extienden en la dirección definida por el eje longitudinal Z de dicha barra de mandrilar. Estos orificios permiten en concreto pasar diferentes cables, por ejemplo los cables que proporcionan la alimentación eléctrica a cada accionador 100, 200 electrodinámico.

Tal como se puede ver en la figura 10, la barra de mandrilar BF también puede incluir, en su alojamiento interior LI, como mínimo un sensor de vibraciones 301 configurado y dispuesto, dentro de la barra de mandrilar BF, para detectar vibraciones en el plano XY.

Para ello, se puede prever un solo sensor de vibraciones 301 multidireccional, capaz de medir vibraciones en como mínimo las dos direcciones X e Y. Puede ser en concreto un acelerómetro.

Alternativamente, también es posible prever un primer sensor de vibraciones 301 configurado y dispuesto, dentro de la barra de mandrilar BF, para detectar vibraciones en la primera dirección X, y un segundo sensor de vibraciones 302 configurado y dispuesto, dentro de la barra de mandrilar BF, para detectar vibraciones en la segunda dirección Y. Cada sensor 301, 302 puede ser entonces un acelerómetro, en concreto unidireccional. Ventajosamente, los dos sensores 301,302 están dispuestos entonces en el mismo plano XY, plano definido en una dimensión Z dada a lo largo de la barra de mandrilar BF.

Tal como se muestra esquemáticamente en la figura 11, la invención también se refiere a una máquina herramienta 400 que comprende una barra de mandrilar BF según la invención, comprendiendo además dicha barra de mandrilar BF, en su alojamiento interior LI, como mínimo un sensor de vibraciones 301, 302 capaz de detectar las vibraciones en un plano XY perpendicular al eje longitudinal Z de la barra de mandrilar BF y, como mínimo, un procesador PRO configurado para recibir los datos de dicho como mínimo un sensor de vibraciones 301,302, procesarlos y controlar el primer accionador 100 y el segundo accionador 200 sobre la base de los datos procesados de este modo. Todo lo que es implementado por el procesador es conocido por los expertos en la materia y, por consiguiente, no se detalla.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Barra de mandrilar (BF), dotada de una pared (P), un alojamiento interno (LI) y un eje longitudinal (Z),caracterizada por quedicha barra de mandrilar (BF) comprende en su alojamiento interno (LI):

- un primer accionador (100) electrodinámico, que comprende bobinas (101, 102) que rodean una masa móvil (110) dotada de como mínimo un imán permanente (111) así como, a cada lado de la masa móvil, como mínimo un resorte (120, 121) montado en la masa móvil, estando dispuesto el conjunto para definir una primera dirección de accionamiento (X) perpendicular al eje longitudinal (Z) de la barra de mandrilar;

- un segundo accionador (200) electrodinámico dotado de bobinas (201, 202) que rodean una masa móvil (210) dotada de como mínimo un imán permanente (211) así como, a cada lado de la masa móvil, como mínimo un resorte (220, 221) montado en la masa móvil, estando dispuesto el conjunto para definir una segunda dirección de accionamiento (Y) tanto perpendicular a la primera dirección de accionamiento (X) como al eje longitudinal (Z) de la barra de mandrilar.

2. Barra de mandrilar (BF), según la reivindicación 1,caracterizada por queel primer accionador (100) electrodinámico y el segundo accionador (200) electrodinámico están situados uno tras otro a lo largo del eje longitudinal (Z) de la barra de mandrilar.

3. Barra de mandrilar (BF), según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queel primer accionador (100) electrodinámico comprende una primera bobina (101) y una segunda bobina (102) situada frente a la primera bobina (101), según una primera dirección (X) perpendicular al eje longitudinal (Z) de la barra de mandrilar, estando dicho como mínimo un imán permanente (111) dispuesto entre dos capas (113, 115) realizadas de un material magnético blando.

4. Barra de mandrilar (BF), según la reivindicación anterior,caracterizada por queel primer accionador (100) comprende una tercera bobina (103), situada frente a la segunda bobina (102) en dicha primera dirección (X), ypor quela masa móvil (101) está dotada de un segundo imán permanente (112) dispuesto entre dos capas (213, 217) realizadas de un material magnético blando.

5. Barra de mandrilar (BF), según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queel segundo accionador (200) electrodinámico comprende una primera bobina (201) y una segunda bobina (202) situada frente a la primera bobina (201), en una segunda dirección (Y) tanto perpendicular a dicha primera dirección (X) como al eje longitudinal (Z) de la barra de mandrilar, estando dispuesto dicho como mínimo un imán permanente (211) entre dos capas (213, 215) realizadas de un material magnético blando.

6. Barra de mandrilar (BF), según la reivindicación anterior,caracterizada por queel segundo accionador (200) comprende una tercera bobina (203) situada frente a la segunda bobina (202) en dicha segunda dirección (Y), ypor quela masa móvil (201) está dotada de un segundo imán permanente (212) dispuesto entre dos capas (213, 217) realizadas de un material magnético blando.

7. Barra de mandrilar (BF), según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quela masa móvil (101, 201) y, por lo tanto, cada bobina (101, 102, 103, 201, 202, 203) tiene dimensiones mayores a lo largo del eje longitudinal (Z) de la barra de mandrilar (BF) que en el plano (XY) perpendicular a dicho eje longitudinal (Z).

8. Barra de mandrilar (BF), según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queel o cada accionador (100, 200) electrodinámico comprende, a cada lado de la masa móvil (110, 210), una pluralidad de resortes yuxtapuestos según la dirección de accionamiento (X, Y) del accionador considerado.

9. Barra de mandrilar (BF), según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queel o cada accionador (100, 200) comprende espárragos (PG1, PG2, PG3, PG4) insertados en los resortes.

10. Barra de mandrilar (BF), según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quela pared (P) comprende, a nivel del o de cada accionador (100, 200), como mínimo dos tapas desmontables (C1, C2), diametralmente opuestas de manera sustancial, dispuestas enfrente de uno (120, 220) de los resortes (120, 121; 220, 221) montados en la masa móvil (110, 210).

11. Barra de mandrilar (BF), según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quela pared (P) está dotada de varios orificios (O) que se extienden en la dirección definida por el eje longitudinal (Z) de la barra de mandrilar.

12. Barra de mandrilar (BF), según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queel accionador (200) situado más cerca de una herramienta de corte (OC) de la barra de mandrilar (BF) tiene una dirección de accionamiento (DA) que se fusiona con una dirección radial de vibración de la herramienta de corte (OC).

13. Barra de mandrilar (BF) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quela longitud acumulada, definida a lo largo del eje longitudinal (Z) de la barra de mandrilar, del primer accionador (100) y del segundo accionador (200) no sobrepasa el 30 % de la longitud total de la barra de mandrilar (BF).

14. Máquina herramienta (400), que comprende:

- una barra de mandrilar (BF), según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo, además, dicha barra de mandrilar (BF), en su alojamiento interior (LI), como mínimo un sensor de vibraciones (301, 302) capaz de detectar vibraciones en un plano (XY) perpendicular al eje longitudinal (Z) de la barra de mandrilar (BF),

- como mínimo un procesador, configurado para recibir datos de dicho como mínimo un sensor de vibraciones (301, 302), procesarlos y controlar el primer accionador (100) y el segundo accionador (200) sobre la base de los datos procesados de este modo.

15. Máquina herramienta (400), según la reivindicación anterior,caracterizada por quela barra de mandrilar (BF) comprende, en su alojamiento interior (LI):

- un primer sensor de vibraciones (301), configurado y dispuesto, dentro de la barra de mandrilar (BF), para detectar vibraciones en dicha primera dirección (X), y

- un segundo sensor de vibraciones (302) configurado y dispuesto, dentro de la barra de mandrilar (BF), para detectar vibraciones en dicha segunda dirección (Y).