ES2141816T5 - Procedimiento de posicionamiento de un portapiezas en una maquina de mecanizado, asi como portapiezas correspondiente. - Google Patents

Abstract

EN UN PROCESO PARA EL POSICIONAMIENTO DE UN SOPORTE (1) DE PIEZA DE TRABAJO EN UNA MAQUINA DE MECANIZADO SE HA PREVISTO QUE EL SOPORTE (1) DE LA PIEZA DE TRABAJO SE COLOQUE EN UNA POSICION CORRESPONDIENTE DE FORMA PROXIMA A LA POSICION TEORICA Y QUE SE FIJE. A CONTINUACION SE DETERMINA SU POSICION REAL POR MEDIO DE DOS MARCAS (22,23) DE REFERENCIA APLICADAS EN EL SOPORTE (1) DE LA PIEZA DE TRABAJO. LA CALIBRACION DE LA PIEZA DE TRABAJO (50,51,52,53,54) SUJETADA EN EL SOPORTE (1) SE CONSIGUE EN UN LUGAR DE MEDIDA EQUIPADO DE FORMA ESPECIAL PARA ELLO. LOS DATOS DE MEDIDA ASI AVERIGUADOS SE TRANSMITEN A LA MAQUINA DE MECANIZADO. LA POSICION EFECTIVA DE LA PIEZA (50,51,52,53,54) DE TRABAJO SOBRE LA MAQUINA DE MECANIZADO PUEDE SER CALCULADA DE ACUERDO CON LA POSICION DE LAS MARCAS (22,23) DE REFERENCIA. SE PROPONE ADEMAS UN SOPORTE (1) DE PIEZA DE TRABAJO, QUE MUESTRA AL MENOS DOS MARCAS (22,23) DE REFERENCIA DISPUESTAS A UNA DISTANCIA HORIZONTAL DE UNA CON RESPECTO A OTRA, PARA REGISTRAR SU POSICION EN LA DIRECCION X Y EN LA DIRECCION Y, ASI COMO LA POSICION ANGULAR ALREDEDOR DEL EJE Z. A TRAVES DE UN PROCESO DE ESTE TIPO Y UN SOPORTE (1) DE PIEZA DE TRABAJO CONFIGURADO DE ACUERDO CON LA INVENCION PUEDE SER DETERMINADA SU POSICION EN LA SITUACION FIJADA DE FORMA MAS EXACTA QUE LOS PROCESOS CONOCIDOS HASTA AHORA, ADEMAS UN SOPORTE (1) DE PIEZA DE TRABAJO DE ESTE TIPO, EJECUTADO SIN ELEMENTO DE CENTRADO HABITUAL, SE FABRICA ESENCIALMENTE CON COSTE ADECUADO.

Description

Procedimiento de posicionamiento de un portapiezas en una máquina de mecanizado, así como portapiezas correspondiente.

La invención se refiere a un procedimiento para el posicionamiento de un soporte de piezas de trabajo en una máquina de mecanización así como a un soporte de piezas de trabajo correspondiente y a la utilización de un soporte de piezas de trabajo de este tipo según la reivindicación 25.

Para poder accionar las máquinas de procesamiento a ser posible sin interrupción prolongada, las piezas de trabajo que deben mecanizarse se empotran ya fuera de la máquina de mecanización en soportes de piezas de trabajo y se determina y se fija la posición de estas piezas de trabajo dentro del soporte de piezas de trabajo, preferentemente en un puesto de medición especialmente instalado para ello. En este caso, sirven como referencia los medios de fijación o de sujeción previstos normalmente en el soporte de piezas de trabajo, con los que se alinea de forma definida el soporte de piezas de trabajo durante el empotramiento sobre la mesa de mecanización de la máquina de procesamiento, es decir, que al menos un medio de fijación o de sujeción define una referencia de posición.

Estos medios de fijación o de sujeción comprenden en la mayoría de los casos pivotes de centrado, que sobresalen frente al soporte de piezas de trabajo y encajan durante la sujeción del soporte de la pieza de trabajo sobre la mesa de mecanización en orificios que están dispuestos de manera correspondiente en la mesa de mecanización y de esta manera alinean en posición de manera definida tanto el soporte de la pieza de trabajo como también las piezas de trabajo empotradas en él frente a la máquina de mecanización. Los orificios de centrado pueden estar dispuestos naturalmente también en el soporte de la pieza de trabajo y los pivotes de centrado pueden estar dispuestos en la mesa de mecanización.

La posición exacta de cada pieza de trabajo en el soporte de la pieza de trabajo se define en general por medio de dos ejes, que se encuentran perpendiculares entre sí, en dirección-X y en dirección-Y, así como con referencia a la posición angular en torno al eje-Z. La posición de las piezas de trabajo en dirección-Z es exactamente tan importante en relación con la mecanización de estas piezas de trabajo, sin embargo es mucho menos crítica en cuanto a la determinación o posicionamiento.

Se conocen procedimientos para el empotramiento en posición definida de soportes de piezas de trabajo con una o varias pieza(s) fijadas en ellos y que deben mecanizarse en numerosas variantes. Los requerimientos que se plantean a tales procedimientos varían en gran medida con la exactitud de mecanización deseada de las piezas de trabajo. Si una pieza de trabajo debe mecanizarse, además, en varias etapas sobre varias máquinas de mecanización parcialmente diferentes, el soporte de la pieza de trabajo debe empotrarse y soltarse varias veces. En este caso, además de la exactitud de posicionamiento absoluta, es importante sobre todo también una alta reproducibilidad de la posición durante el empotramiento respectivo del soporte de la pieza de trabajo, por ejemplo sobre la mesa de mecanización de la máquina de mecanización.

En las consideraciones siguientes relacionadas con el procedimiento para el posicionamiento de soportes de piezas de trabajo así como las formas de realización de soportes de piezas de trabajo se parte especialmente de que deben requerirse o conseguirse una exactitud de mecanización de las piezas de trabajo empotradas en el soporte de la pieza de trabajo en el intervalo de algunas milésimas hasta algunas centésimas de milímetro.

Por el documento DE-PS 31 15 586 se conoce un procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 independiente, por ejemplo un dispositivo de dos partes para el empotramiento de piezas de trabajo pequeñas, que comprende un mandril de sujeción y un soporte de pieza de trabajo que se puede fijar en él. El mandril de sujeción posee para el posicionamiento pivotes de centrado sobresalientes, que encajan en orificios de centrado que están dispuestos de manera correspondiente en el soporte de la pieza de trabajo. Por medio de dos parejas de pivote/orificio de este tipo que cooperan en cada caso entre sí se garantiza una determinación de la posición del soporte de la pieza de trabajo y con ello de las piezas de trabajo empotradas en el mismo. Con una de las parejas de pivote/orificio debe realizarse en este caso la determinación en la dirección-X y en la dirección-Y, mientras que por medio de la otra pareja debe fijarse la posición angular alrededor del eje-Z.

Para conseguir con un dispositivo de este tipo una alta exactitud de empotramiento, es imprescindible que tanto los pivotes de centrado como también los orificios de centrado estén dispuestos de una manera muy precisa con respecto a su posición relativa entre sí. Puesto que solamente de esta manera se garantiza una colaboración perfecta durante el encaje de los pivotes en los orificios. No obstante, esto lleva consigo un gasto de fabricación grande y, por lo tanto, costes correspondientemente altos.

Otro problema de un dispositivo de este tipo se plantea por los pivotes de centrado cónicos utilizados en la mayoría de los casos, puesto que por medio de ambas parejas de pivote/orificio se define la posición en dirección-X y en dirección-Y en cada caso de manera independiente entre sí, con la consecuencia de que la posición geométrica está sobredeterminada.

En el caso de dispositivos y bastidores grandes, estos inconvenientes aparecen, naturalmente, más intensificados, puesto que en éstos, el interés de una posición lo más estable y exacta posible, las parejas de pivotes/orificios individuales están dispuestas lo más alejadas posible entre sí. En una disposición de este tipo de las parejas de pivotes/orificios es un inconveniente que, por ejemplo, debido a dilatación térmica del dispositivo, se perjudica la exactitud alcanzable, de manera que en dispositivos con una longitud de aproximadamente 50 cm, la exactitud de la sujeción o bien la reproducibilidad de la posición del soporte de la pieza de trabajo puede variar en el intervalo de varias centésimas de milímetro.

Para reducir al mínimo estos problemas, la Firma solicitante ha propuesto ya un dispositivo conocido por el documento EP-A2-0 403 428, por cuyo medio se reducen en gran medida los inconvenientes mencionados anteriormente. Este dispositivo presenta un soporte de piezas de trabajo provisto con orificios de centrado y designado como alojamiento de la pieza de trabajo, cuyos orificios de centrado cooperan con pivotes de centrado que están dispuestos de manera correspondiente sobre una mesa de mecanización. En este caso, está previsto un primer grupo de orificios de centrado y de pivotes de centrado, que determina la posición del alojamiento de la pieza de trabajo en la dirección-X y en la dirección-Y y de esta manera define el punto cero propiamente dicho. Para definir la posición angular del alojamiento de la pieza de trabajo alrededor del eje-Z, está previsto en la dirección-X un segundo grupo de orificios de centrado y de pivotes de centrado, dispuesto a distancia del primer grupo. Para definir la posición angular alrededor del eje-Z adicionalmente todavía en dirección-Y, puede estar previsto todavía otro tercer grupo de orificios de centrado y de pivotes de centrado, dispuesto a distancia del primero y del segundo grupo. Por medio de una configuración de este tipo del dispositivo se consigue una precisión no alcanzada hasta ahora en relación con la exactitud de la posición del alojamiento de la pieza de trabajo, puesto que, por ejemplo, las modificaciones de la longitud del alojamiento de la pieza de trabajo condicionadas térmicamente no se manifiestan en un desplazamiento indefinido del punto cero.

Las explicaciones anteriores se han referido en cada caso a una cooperación definida, precisa de los elementos de centrado durante el empotramiento del dispositivo o bien del soporte de la pieza de trabajo. En este caso, se ha partido de que por medio de una cooperación definida de los elementos de centrado durante el empotramiento del dispositivo o bien del soporte de la pieza de trabajo se consigue de manera automática también un posicionamiento correspondientemente exacto del soporte de la pieza de trabajo así como de las piezas de trabajo empotradas en él.

No obstante, ahora se ha comprobado que incluso con un punto cero definido, estable, del soporte de la pieza de trabajo, en determinadas circunstancias, la posición de las piezas de trabajo empotradas en soportes de piezas de trabajo de este tipo puede variar con relación a los elementos de centrado o bien al punto cero definido por medio de los elementos de centrado en general en el intervalo de algunas centésimas de milímetro.

Las causas de ello habría que buscarlas en primer lugar en modificaciones de la dimensión del soporte de la pieza de trabajo y/o de la mesa de mecanización condicionadas térmicamente. Por medio de una modificación de la longitud del soporte de la pieza de trabajo se desplazan las piezas de trabajo empotradas en él con relación a su punto cero. Cuanto mayor es la distancia entre el punto cero y las piezas de trabajo empotradas en el soporte de la pieza de trabajo, mayor es naturalmente el error absoluto. Además, por medio de una modificación de la longitud del soporte de la pieza de trabajo se modifica también la distancia entre los elementos de centrado individuales dispuestos en el soporte de la pieza de trabajo. Una modificación de la dimensión de la mesa de mecanización se manifiesta en una modificación de la distancia de los pivotes de centrado o de los orificios de centrado colocados en la mesa de mecanización. También el punto cero mecánico de la máquina determinado por medio de los elementos de centrado dispuestos en la mesa de mecanización se puede desplazar de esta manera frente al punto cero teórico de la máquina.

Todo esto aparece todavía en una medida más intensificada en sistemas de sujeción sobredeterminados como se describe, por ejemplo, en el documento DE-PS 31 15 586. Además, un coeficiente de dilatación térmica diferente de la mesa de mecanización frente al soporte de la mesa de trabajo provoca inexactitudes adicionales. Si se añaden, además, otros factores como por ejemplo altos pesos de empotramiento y/o altas fuerzas de tensión, en los que el material del soporte de la pieza de trabajo presenta una cierta elasticidad (deformación elástica sobre el tiempo), entonces se reduce de nuevo la exactitud de posicionamiento alcanzable. Se entiende por sí mismo que los dispositivos o soportes de piezas de trabajo grandes reaccionan a ello de manera más intensa que los pequeños.

Además, hay que observar que tales soportes de piezas de trabajo constituidos en general de varias partes deberían fabricarse de acero absolutamente idéntico, puesto que el acero de diferentes series de fabricación puede presentar de nuevo propiedades diferentes con relación al coeficiente de dilatación térmica o a la deformabilidad elástica.

Además, otras fuentes de error conocidas desde hace mucho tiempo y que se suman en el caso más desfavorable pueden influir negativamente en la exactitud de la posición tanto del soporte de la pieza de trabajo como también de las piezas de trabajo empotradas en él. Causas posibles de ello son:

\circ

Tolerancias durante la fabricación de los pivotes de centrado.

\circ

Tolerancias durante la fabricación de los orificios de centrado.

\circ

Tolerancias durante la fijación tanto de los pivotes de centrado en el soporte de la pieza de trabajo como también de los orificios de centrado en la mesa de trabajo de la máquina de mecanización.

Para reducir al mínimo estas tolerancias, debe tolerarse un gasto de mecanización alto, lo que repercute naturalmente en costes correspondientemente altos para los elementos de centrado (parejas de pivotes-orificios) así como para todo el soporte de la pieza de trabajo.

Por lo tanto, para evitar en gran medida los inconvenientes mencionados anteriormente, sería ventajoso que la referencia de la posición del soporte de la pieza de trabajo fuera independiente de los medios de fijación o de empotramiento. Esto significa, con otras palabras, que la inexactitud existente forzosamente durante el empotramiento de un soporte de la pieza de trabajo o bien la discrepancia entre el punto cero teórico de la máquina y el punto cero del soporte de la pieza de trabajo determinado mecánicamente por medio de la cooperación de los elementos de centrado, no tiene ninguna influencia sobre la exactitud de posicionamiento o la exactitud de mecanización de las piezas de trabajo empotradas en el soporte de la pieza de trabajo. También sería deseable substituir los elementos de centrado muy caros de fabricar por elementos más sencillos o bien eliminarlos totalmente. Otro deseo sería, por último todavía detectar todas las eventuales modificaciones de la dimensión del soporte de la pieza de trabajo, o bien todos los eventuales desplazamientos de las piezas de trabajo empotradas con relación al punto cero mecánico de la máquina y corregir por cálculo las coordenadas de las piezas de trabajo empotradas con relación a estas modificaciones de la dimensión o los desplazamientos.

La publicación JP-A-62 226 308 se refiere a un procedimiento para el control de un robot, que está provisto con un sensor visual. En efecto, se trata del control del miembro de agarre del robot con la ayuda de una copia electro-óptica de un objeto que debe manipularse en una fase de inicialización, siendo detectadas las coordenadas por marcas de referencia colocadas en el objeto que debe manipularse, y de la exploración de las coordenadas de las mismas marcas de referencia con un detector de posición durante la fase de trabajo para la corrección respectiva del ajuste del miembro de agarre cuando cambia la posición de los objetos iguales que deben manipularse. Durante la aplicación de este método para el posicionamiento de un soporte de la pieza de trabajo en una máquina de mecanización no se podrían cumplir de ninguna manera los requerimientos de exactitud planteados aquí (mayor exactitud que algunas milésimas o centésimas de milímetro). Una exactitud de este tipo tampoco es necesaria durante la manipulación de piezas de trabajo por medio de un robot.

La publicación "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol. 28, Nº 8, Enero de 1986, describe un procedimiento para la alineación exacta de una pieza de trabajo sobre una mesa de trabajo, hasta que un primer pasador de ajuste cónico encaja en un primer taladro de ajuste de la pieza de trabajo. Luego se fija la pieza de trabajo en la zona de este primer taladro de ajuste, de tal manera que se puede girar alrededor del eje del taladro de ajuste. A continuación, la pieza de trabajo se gira hasta que un segundo pasador de ajuste cónico encaja en un segundo taladro de ajuste de la pieza de trabajo. Por último, la pieza de trabajo se ajusta también en la zona de este segundo taladro de ajuste. También aquí se plantean problemas descritos en la introducción; apenas parece posible un posicionamiento exacto en el sentido de la invención.

La publicación DE-A-37 13 131 describe un dispositivo de tope para la alineación de piezas de trabajo en una máquina para el mecanizado electroerosivo con alambre controlada numéricamente. Consta de dos partes, que están provistas con ranuras para la verificación de la posición de superficies de referencia de estas partes. Las dos partes presentan, además, en cada caso dos taladros de referencia y están provistas con rótulos, para indicar una distancia media entre los taladros de referencia y otra distancia entre, por una parte, el centro de los taladros de referencia y, por otra parte, la superficie de referencia. Por medio del dimensionado de los agujeros de referencia, cuya distancia es conocida exactamente, debe determinarse la medida de la ditalación térmica del tope.

Por lo tanto, el cometido de la invención es proponer un procedimiento para el posicionamiento de un soporte de la pieza de trabajo en una máquina de mecanización, por medio de la cual se puede fijar la posición del soporte de la pieza de trabajo y con ello de las piezas de trabajo empotradas en él en una máquina de mecanización de una manera más exacta que hasta ahora.

Otro cometido de la invención consiste en desarrollar un soporte de piezas de trabajo, de tal manera que se pueda reconocer de una manera sencilla su posición exacta dentro de la máquina de mecanización.

Para la solución de estos cometidos se proponen el procedimiento indicado en la parte de caracterización de la reivindicación 1 así como las características indicadas en la parte de caracterización de la reivindicación 17.

Por último, en la reivindicación 25 se propone todavía una utilización para un soporte de piezas de trabajo de este tipo.

Por medio de un procedimiento de este tipo descrito en la reivindicación 1 se consigue que esté definida o bien que se pueda determinar la posición del soporte de la pieza de trabajo por primera vez de forma independiente de tolerancias de los elementos de sujeción y de centrado.

En un desarrollo preferido del procedimiento, se propone, además, que adicionalmente después de la fijación del soporte de la pieza de trabajo en el lugar de mecanización y antes de la mecanización propiamente dicha de las piezas de trabajo, se determine/n la/s distancia/s entre las marcas de referencia y que, en el caso de una modificación determinada de esta distancia, a partir de la medición en el lugar de medición, se corrija/n la/s posición/es de las piezas de trabajo empotradas, en relación con la modificación, por medio de cálculo por la máquina de mecanización en dirección-X y/o en dirección-Y. De esta manera se pueden compensar en gran medida las repercusiones de modificaciones de la longitud del soporte de la pieza de trabajo que están condicionadas térmicamente.

Debido a la presencia de dos marcas de referencia, colocadas a distancia horizontal entre sí, en el soporte de la pieza de trabajo, se puede detectar muy exactamente su posición real, tanto en dirección-X y en dirección-Y como también con relación a su posición angular alrededor del eje-Z. De esta manera, los elementos tensores, que sirven al mismo tiempo como elementos de centrado, se pueden fabricar mucho más sencillos y con ello todo el soporte de la pieza de trabajo se puede fabricar a coste esencialmente más favorable, sin que se perjudique con ello la exactitud de la sujeción.

En una forma de realización preferida del soporte de la pieza de trabajo está previsto, además, que el bastidor de sujeción propiamente dicho esté configurado en una sola pieza. Una configuración de este tipo tiene la ventaja de que todo el bastidor está fabricado del mismo material, por lo tanto de que no se emplean materiales diferentes con propiedades diferentes, y de que tampoco se producen tolerancias a través del montaje del bastidor.

A continuación se explica en detalle el procedimiento propuesto y un ejemplo de realización del soporte de la pieza de trabajo de acuerdo con la invención con la ayuda de dibujos. En los dibujos:

La figura 1 muestra una vista desde arriba sobre el soporte de la pieza de trabajo.

La figura 2 muestra una vista lateral del soporte de la pieza de trabajo en una sección longitudinal a lo largo de la línea A-A en la figura 1, sin piezas de trabajo empotradas.

La figura 3 muestra una vista lateral del soporte de la pieza de trabajo en una sección transversal a lo largo de la línea B-B en la figura 1 sin piezas de trabajo empotradas; y

La figura 4 muestra una vista esquemática de una célula de medición y de equipamiento así como de una máquina de mecanizado erosivo con alambre en cada caso con soporte de la pieza de trabajo empotrado y equipado, y de un ordenador.

La figura 1 muestra un ejemplo de un soporte de la pieza de trabajo 1 en una vista desde arriba. El soporte de la pieza de trabajo 1 consta esencialmente de un bastidor de sujeción 2 rectangular de una sola pieza con dos lados longitudinales 3, 4 y dos lados frontales 5, 6 así como varios listones de sujeción 7, 8, 9. Entre el primer listón de sujeción 7 y el segundo listón de sujeción 8 están empotradas dos piezas de trabajo 50, 51 rectangulares y entre el segundo listón de sujeción 8 y el tercer listón de sujeción 9 están empotradas tres piezas de trabajo cilíndricas 52, 53, 54. Los dos lados laterales 3, 4 presentan, a lo largo de sus lados interiores, en cada caso una cavidad 11 en forma de escalón con taladros roscados 12 realizados en el interior. Para poder amarrar los tres listones de sujeción 7, 8, 9 representados, éstos poseen a ambos lados un brazo de soporte 14 con una ranura longitudinal 15 configurada en cada caso. Los listones de sujeción 7, 8, 9 se encuentran con estos brazos de soporte 14 en las cavidades 11 de los lados longitudinales 3, 4 y están fijados allí por medio de tornillos 16 enroscados en los taladros roscados 12 de los lados longitudinales 3, 4. Dos de los tres listones de sujeción 7, 8 poseen en su extremo inferior un tope 18, sobre el que se apoyan las piezas de trabajo 50, 51 durante el empotramiento. El tercer listón de sujeción 9 posee escotaduras 19 en forma de V, en las que se pueden fijar cuerpos redondos 52, 53, 54. Estos tres listones de sujeción 7, 8, 9 no representan en este caso ejemplos de realización exclusivos.

En el ejemplo de realización mostrado aquí, el soporte de la pieza de trabajo 1 presenta sobre su lado inferior cuatro elementos de sujeción indicados por medio de líneas 21 representadas con trazos para la fijación del soporte de la pieza de trabajo 1 en una célula de medición y de equipamiento así como en una máquina de mecanización. La distancia entre los dos elementos de sujeción 21 dispuestos en el lado frontal izquierdo 6 es en este caso más pequeña que la distancia entre los dos elementos de sujeción 21 dispuestos en el lado frontal derecho 5. El soporte de la pieza de trabajo 1 se centra de manera aproximada por medio de estos elementos de sujeción 21 durante el empotramiento y se alinea claramente a través de su disposición asimétrica. Se conoce el principio de soportes de piezas de trabajo 1 configuradas de esta manera, por lo que no es necesario tratarlo en detalle en este lugar. La disposición y el principio de los elementos de sujeción 21 mostrados aquí solamente representan un ejemplo de realización posible. Naturalmente, son concebibles todavía otras variantes numerosas. Por ejemplo, también sería posible prescindir totalmente de elementos de sujeción y/o de centrado colocados en el soporte de la pieza de trabajo y preverlos en el lado de la máquina.

No obstante, en el soporte de la pieza de trabajo 1 representado aquí es esencial que ambos lados frontales 5, 6 del bastidor de soporte 2 presenten en cada caso una marca de referencia en forma de un taladro de paso 22, 23. Estos dos taladros 22, 23 se encuentran diagonalmente opuestos y están dispuestos en la zona de dos esquinas del bastidor de sujeción 2. Los taladros 22, 23 sirven como marcas de referencia y definen la posición del soporte de la pieza de trabajo 1 en dirección-X y en dirección-Y así como con relación a su posición angular alrededor del eje-Z. Por lo demás, en las otras dos esquinas del bastidor de sujeción 2 se indican todavía otros dos taladros por medio de círculos 24, 25 representados con líneas de trazos. De esta manera, debe indicarse la posibilidad de que el bastidor de sujeción 2 pueda presentar en general también tres, cuatro o incluso más taladros.

Un sistema de coordenadas 26 definido por los dos taladros 22, 23 se indica por medio de una abscisa 27 representada esquemáticamente así como por medio de una ordenada 28 correspondiente. Para la ilustración de la/s posición/es de las piezas de trabajo 50, 51, 52, 53, 54 empotradas con relación al sistema de coordenadas 26 representado se representa, de una pieza de trabajo 51 rectangular, una línea designada con x para la ordenada 28 y una línea designada con y para la abscisa 27. De manera correspondiente, se representan líneas equivalentes para la pieza de trabajo cilíndrica 52 superior.

En la figura 2 se muestra el soporte de la pieza de trabajo 1 en una vista lateral en sección a lo largo de la línea A-A representada en la figura 1. Las piezas de trabajo representadas en la figura 1 así como diversas líneas ocultas se han omitido en esta representación en favor de una mayor claridad. Por lo demás, son evidentes dos de los cuatro elementos de sujeción 21 que se distancian hacia abajo. Estos elementos de sujeción 21 sirven para el empotramiento y fijación del soporte de la pieza de trabajo 1, siendo realizada la sujeción propiamente dicha por medios mecánicos, preferentemente por medio de fuerza de resorte, y siendo realizado el aflojamiento por medios neumáticos. De esta manera se asegura que también en el caso de una fuga en el sistema neumático o en el caso de una interrupción de la corriente, se mantenga fijado el soporte de la pieza de trabajo. El dispositivo de sujeción está diseñado en este caso de forma que se retiene por sí mismo, de modo que incluso en el caso de una caída de la presión, el soporte de la pieza de trabajo 1 se mantiene fijo con seguridad en su posición.

Por último, la figura 3 muestra el soporte de la pieza de trabajo 1 todavía en una segunda sección a lo largo de la línea B-B en la figura 1. A partir de esta representación se deduce el perfil del listón de sujeción 7.

A partir de la figura 4, en cada caso en representación esquemática, se deducen un lugar de medición en forma de una célula de medición y de equipamiento 30, una máquina para el mecanizado erosivo con alambre 40 en una vista lateral así como un ordenador 45. La célula de medición y de equipamiento 30 sirve, como el nombre indica, para el equipamiento del soporte de la pieza de trabajo 1 y para la detección de las posiciones de las piezas de trabajo 5X empotradas en el soporte de la pieza de trabajo 1. Puesto que tales células de medición y de equipamiento 30 así como el procedimiento correspondiente para la determinación de las posiciones de la pieza de trabajo son conocidos en sí y por sí y no están en relación inmediata con la invención propiamente dicha, las explicaciones siguientes se limitan a lo esencial.

La célula de medición y de equipamiento 30 representada comprende esencialmente una mesa de medición 31 así como un brazo de medición 33 apoyado en un bastidor 32 con sensor de medición 34 dispuesto en el extremo. El ordenador 45 necesario para el funcionamiento de una célula de medición y de equipamiento 30 de este tipo está conectado con la célula de medición y de equipamiento 30 por medio de una línea de datos 35 representada simbólicamente. El brazo de medición 33 es desplazable en dirección-X, Y y Z, siendo medida y registrada la desviación respectiva del brazo de medición 33 en dirección-X y en dirección-Y con la ayuda de medios de medición incorporados. Para conseguir un posicionamiento definido exacto del soporte de la pieza de trabajo 1 en dirección-Z, están dispuestas superficies de apoyo en la mesa de medición 31, preferentemente en la zona del dispositivo de sujeción dispuesto para el empotramiento del soporte de la pieza de trabajo 1. Sobre estas superficies de apoyo se encuentra el bastidor de sujeción durante el empotramiento con su lado inferior plano. Por lo tanto, no es necesario detectar la desviación del brazo de medición 33 en dirección-Z. No obstante, la desviación del brazo de medición 33 en dirección-X y en dirección-Y se puede detectar, procesar, preparar y almacenar digitalmente por medio del ordenador 45.

Preferentemente, antes de la medición de las posiciones propiamente dichas de la pieza de trabajo, que están indicadas por medio de varias piezas de trabajo 5X representadas esquemáticamente, se calculan las posiciones de los taladros de referencia presentes en el soporte de la pieza de trabajo 1. A tal fin, el sensor de medición 34 se introduce en el taladro respectivo y se explora la pared de su taladro en al menos tres puntos, preferentemente desplazados de 90 a 150º. Tan pronto como el sensor de medición 34 toca la pared del taladro, se establece la posición respectiva del brazo de medición 33 frente a un punto cero de la célula de medición (referencia) en dirección-X y en dirección-Y y se almacena. Por medio de la exploración de tres puntos se puede determinar claramente el centro del taladro respectivo. A continuación, se establece por cálculo un sistema de coordenadas virtual, definido por la posición de los dos taladros o bien de su centro, sobre el soporte de la pieza de trabajo 1. Ahora se pueden determinar las posiciones o coordenadas de las piezas de trabajo 5X empotradas en el soporte de la pieza de trabajo 1 con relación al sistema de coordenadas virtual. A tal fin, se desplaza el sensor de medición 34 desde al menos dos lados, 90º en cada caso, se aproxima a las piezas de trabajo 5X empotradas y se fija y se almacena la posición del brazo de medición 33 durante el contacto de las piezas de trabajo 55 en dirección-X y en dirección-Y. De esta manera se determinan todas las posiciones o coordenadas de las piezas de trabajo 55 empotradas y se registran con relación al sistema de coordenadas virtual, definido por la posición de los dos taladros. Este ciclo de medición completo se controla en este caso, preferentemente guiado por menú, a través del ordenador 45 y se almacenan los datos de medición en este último.

Como máquina de mecanización se emplea en este ejemplo de realización una máquina para el mecanizado erosivo con alambre 40. Los componentes esenciales de esta máquina para el mecanizado erosivo con alambre 40, que se deducen de esta representación, son una mesa de mecanización 41, una cabeza de guía del alambre 42 que se puede mover en dirección-X y en dirección-Y así como el alambre de erosión 43 propiamente dicho. La máquina para el mecanizado erosivo con alambre 40 está conectada con el ordenador 45 a través de una línea de datos 46.

Para la explicación del procedimiento descrito a continuación para el posicionamiento del soporte de la pieza de trabajo 1 sobre la máquina de mecanización 40 se hace referencia, además de a la figura 4, a la figura 1. En este caso, se entiende por sí mismo que el procedimiento de acuerdo con la invención o un procedimiento equivalente se puede emplear también en una máquina de mecanización discrecionalmente diferente de la máquina para el mecanizado erosivo con alambre 40 descrita a continuación.

Después de que se ha determinado en la célula de medición y de equipamiento 30 la posición de las piezas de trabajo 50, 51, 52, 53, 54 empotradas en el soporte de la pieza de trabajo 1 con relación a los dos taladros de referencia 22, 23, se almacenan las coordenadas de la pieza de trabajo, con relación al sistema de coordenadas virtual, y se transmiten, por ejemplo a través de una conexión de la red o bien a través de una línea de datos 46, a la/s máquina/s de mecanización 40. A continuación, se afloja el soporte de la pieza de trabajo 1, se transporta al lugar de mecanización y se fija en su posición sobre la mesa de mecanización 41 de la máquina para el mecanizado erosivo con alambre 40 por medio de empotramiento inamovible. Un posicionamiento exacto del soporte de la pieza de trabajo 1 en la dirección del eje-Z se garantiza también aquí de nuevo por medio de la cooperación de superficies de apoyo, dispuestas en la mesa de mecanización 41, con el lado inferior plano del bastidor de sujeción. Por medio de los elementos de sujeción 21 dispuestos en el soporte de la pieza de trabajo 1 se posiciona de manera aproximada el soporte de la pieza de trabajo 1 en dirección-X y en dirección-Y y se alinea exactamente sobre algunas décimas de milímetros. Si existiera el deseo de alinear más exactamente el soporte de la pieza de trabajo 1, se podrían disponer naturalmente todavía elementos de centrado adicionales. No obstante, puesto que la posición de los taladros de referencia 22, 23 con relación a los elementos de sujeción 21 es conocida, es suficiente una exactitud de empotramiento de algunas décimas de milímetro para que la máquina para el mecanizado erosivo con alambre pueda detectar los taladros de referencia 22, 23 y pueda conducir el alambre de erosión 43 de la manera conocida, por ejemplo por medio de un chorro de agua, a través del taladro de referencia 22, 23 y se pueda agarrar y sujetar sobre su lado inferior con la ayuda de medios conocidos existentes.

Después de la introducción y sujeción del alambre de erosión 43 se detecta la pared del taladro de nuevo en tres puntos desplazados en cada caso de 90 a 150º. Por medio de una medición de la resistencia entre el alambre de erosión 43 y el soporte de la pieza de trabajo 1 se puede determinar muy exactamente en qué punto respectivo o bien en qué desviación de la cabeza de guía del alambre 42, el alambre de erosión 43 toca la pared del taladro. Por medio de este método se puede determinar o calcular, por lo tanto, de manera extraordinariamente precisa el punto medio del taladro. Este método tiene, además, la gran ventaja de que los puntos de referencia se miden directamente con la "herramienta de mecanización" y de que de esta manera se reducen al mínimo las posibilidades de error así como se excluyen las tolerancias mecánicas. Después de la determinación del segundo y en todo caso del tercero y del cuarto punto medio de referencia del taladro se conoce por la máquina de mecanización el sistema de coordenadas virtual 26 del soporte de la pieza de trabajo 1. De esta manera, el sistema de coordenadas virtual 26 se puede superponer, junto con las coordenadas de la pieza de trabajo determinadas en el lugar de medición, al sistema de coordenadas de la máquina de mecanización, con lo que la máquina para el mecanizado erosivo con alambre 40 conoce las posiciones exactas de las piezas de trabajo 50, 51, 52, 53, 54, empotradas con relación a sus ejes de referencia-X e Y así como con respecto a la posición angular alrededor del eje-Z u puede comenzar el proceso de mecanización propiamente dicho.

Para que se pueda realizar un procedimiento de este tipo es necesario, naturalmente, que la máquina de mecanización 40 disponga de un software correspondiente. No obstante, puesto que tales programas son conocidos, se puede prescindir en este lugar de su descripción detallada. El intercambio de datos entre la célula de medición y de equipamiento 30 y la máquina de mecanización 40 se puede realizar, naturalmente, también por medio de un soporte de datos, por ejemplo en forma de un disquete, si la máquina de mecanización 40 dispone de un aparato de lectura o unidad correspondiente.

El procedimiento según la invención asegura de esta manera que, independientemente de ciertas tolerancias inevitables durante la fabricación así como durante la sujeción y alineación del soporte de la pieza de trabajo 1, se conozcan las posiciones de las piezas de trabajo 50, 51, 52, 53, 54 individuales con una cota máxima de exactitud antes del comienzo del proceso de mecanización.

A continuación se indican todavía algunas posibilidades adicionales de ninguna manera exahustivas, que ofrece un procedimiento de este tipo u otro procedimiento ampliado derivado del mismo.

Con tres taladros de referencia se puede dimensionar al mismo tiempo el tercer taladro como taladro de control y se puede "calcular" el sistema de coordenadas virtual.

Si el soporte de la pieza de trabajo 1 presenta, por ejemplo, cuatro taladros de referencia, entonces de esta manera se pueden determinar también todas las eventuales modificaciones de la longitud lineal del soporte de la pieza de trabajo 1 y se pueden corregir de manera correspondiente las coordenadas de la pieza de trabajo.

La disposición de los taladros de referencia se puede elegir, naturalmente, libremente. Así, por ejemplo, sería posible colocar los taladros en los listones de sujeción. Esto tendría la ventaja de que los taladros estarían dispuestos más cerca en las piezas de trabajo.

En una variante especial del procedimiento está previsto colocar el punto cero del sistema de coordenadas virtual en el centro del soporte de la pieza de trabajo 1. De esta manera, se consigue que todas las eventuales modificaciones de la longitud del soporte de la pieza de trabajo 1, con relación a su punto cero, influyan solamente como máximo con el 50% de toda la modificación de la longitud sobre la exactitud.

En un desarrollo preferido del procedimiento está previsto, además, que después de la fijación del soporte de la pieza de trabajo 1 en la máquina de mecanización 40 se determina/n la/s distancia/s entre las marcas de referencia 22, 23 y se compara/n con la distancia determinada en el lugar de medición 30, y que en el caso de una modificación determinada de esta distancia, se corrija/n la/s posición/es de las piezas de trabajo 50, 51, 52, 53, 54 empotradas, en relación con la modificación, por medio de cálculo por la máquina de mecanización 40. De esta manera se pueden compensar en gran medida las repercusiones de modificaciones de la longitud del soporte de la pieza de trabajo 1 condicionadas, por ejemplo, térmicamente, tanto en dirección-X y/o en dirección-Y.

Otra variante del procedimiento prevé transmitir las coordenadas determinadas en el lugar de medición 30 a un medio de memoria electrónico, dispuesto en el soporte de la pieza de trabajo 1. Como medio de memoria de este tipo son apropiados elementos semiconductores o cintas magnéticas, que pueden almacenar las informaciones sin energía. La transmisión de datos desde la memoria de semiconductores o cintas magnéticas sobre un aparato lector correspondiente se realiza con preferencia sin contacto, por ejemplo a través de un sistema de frecuencia portadora, mientras que para la transmisión de energía está previsto un campo alterno inductivo. Por medio de estos elementos de memoria es posible una asignación segura, libre de confusión, de los datos a las piezas de trabajo empotradas.

En resumen, se puede establecer que por medio de una fijación de la posición de cada pieza de trabajo con relación a dos marcas de referencia en el soporte de la pieza de trabajo durante el empotramiento del soporte de la pieza de trabajo no debe prestarse tanta atención a la exactitud máxima posible en la dirección-X y en la dirección-Y. Con otras palabras, esto significa que el soporte de la pieza de trabajo se puede empotrar de forma "inexacta", puesto que por medio de los dos taladros de referencia se puede determinar la "inexactitud". De esta manera se pueden emplear, naturalmente, instalaciones de sujeción mucho más sencillas, que se pueden fabricar a coste esencialmente más barato.

Un elemento importante en un procedimiento de este tipo es el software, puesto que éste tiene una influencia también decisiva sobre las posibilidades de corrección y la exactitud. Con un gasto de software correspondiente se puede determinar, sin embargo, la posición del sistema de coordenadas virtual y con ello la posición de las piezas de trabajo empotradas en el soporte de la pieza de trabajo con exactitud casi discrecional.

Para completar, hay que mencionar todavía que en lugar de marcas de referencia en forma de taladros se pueden emplear, naturalmente, también otras marcas de referencia opcionales, por ejemplo en forma de elevaciones, cavidades, ranuras, marcas ópticas y similares.

Claims (25)

1. Procedimiento para el posicionamiento de un soporte de piezas de trabajo y de piezas de trabajo empotradas en el mismo en una máquina de procesamiento, caracterizado porque

a) en primer lugar se dimensionan en un lugar de medición (30) las coordenadas de cada pieza de trabajo (50, 51, 52, 53, 54), empotradas en el soporte de la pieza de trabajo (1), con relación a un sistema de coordenadas (26) virtual, definido en el soporte de la pieza de trabajo por al menos dos marcas de referencia (22, 23) colocadas a distancia horizontal entre sí en el soporte de la pieza de trabajo (1),

b) porque el soporte de la pieza de trabajo (1) se lleva a continuación sobre la mesa de mecanización de la máquina de mecanización a una posición correspondiente al menos aproximadamente a la posición teórica y se fija y a continuación se determina su posición real mediante exploración de las marcas de referencia (22, 23) con relación a al menos un eje de referencia de la máquina de mecanización (40) y se almacena, y

c) porque el sistema de coordenadas (26) virtual, definido por las marcas de referencia (22, 23), junto con las coordenadas de las piezas de trabajo (50, 51, 52, 53, 54) empotradas en el soporte de la pieza de trabajo (1), se superpone mediante cálculo al sistema de coordenadas de la máquina de mecanización (40).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en el lugar de medición se determinan y/o registran adicionalmente la/s distancia/s entre las marcas de referencia (22, 23).

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la posición del soporte de la pieza de trabajo (1) se determina mecánicamente en dirección-Z.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la posición del soporte de la pieza de trabajo (1) se determina en dirección-Z por medio de al menos dos marcas de referencia colocadas a distancia vertical.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las posiciones de las marcas de referencia (22, 23) en el lugar de medición (30) se exploran mecánica u ópticamente.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el dimensionado de la/s posición/es de la pieza de trabajo o bien de las piezas de trabajo (50, 51, 52, 53, 54) en el lugar de medición se realiza por medio de un sensor de medición, que detecta la/s pieza/s de trabajo (50, 51, 52, 53, 54) en al menos dos puntos desplazados en un ángulo de 90º.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el dimensionado de la/s posición/es de la pieza de trabajo o bien de las piezas de trabajo (50, 51, 52, 53, 54) se realiza ópticamente, por ejemplo por medio de un rayo láser, siendo explorada cada pieza de trabajo (50, 51, 52, 53, 54) en al menos dos puntos desplazados en un ángulo de 90º.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que como máquina de mecanización se emplea una máquina para el mecanizado erosivo con alambre (40), caracterizado porque las posiciones de las marcas de referencia (22, 23) formadas preferentemente por medio de taladros se dimensionan por medio del alambre de erosión (43).

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque para la determinación de la posición del punto medio del taladro se detectan las paredes del taladro por medio del alambre de erosión (43) en al menos tres puntos desplazados preferentemente de 90 a 150º, siendo calculada en cada caso la posición del alambre de erosión (43) durante su contacto con la pared del taladro y siendo calculada a partir de ello la posición del punto medio.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque después de la fijación del soporte de la pieza de trabajo (1) en la máquina de mecanización (40) se determina/n adicionalmente la/s distancia/s entre las marcas de referencia (22, 23) y se compara/n con la/s distancia/s medidas en el punto de medición (30), y porque en el caso de que exista una desviación predeterminada de estos valores, se corrigen las coordenadas de cada pieza de trabajo (50, 51, 52, 53, 54) empotradas con respecto al origen virtual, en relación con la desviación medida de las marcas de referencia (22, 23), por medio de cálculo en la máquina de mecanización (40) en dirección-X y/o en dirección-Y.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el origen virtual del sistema de coordenadas se coloca aproximadamente en el centro de una recta que conecta las dos marcas de referencia (22, 23).

12. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los valores detectados en el lugar de medición (30) se transmiten por medio de una interfase (46), por ejemplo a través de una red, a la máquina de mecanización (40).

13. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los valores de medición detectados en el lugar de medición (30) se transmiten a un medio de memoria y se inscriben en éste por medio de un aparato lector dispuesto en la máquina de mecanización (40).

14. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los valores detectados en el lugar de medición (30) se transmiten a un medio de memoria disponible en el soporte de la pieza de trabajo (1).

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque los valores de medición se llaman del medio de memoria sin contacto por medio de un aparato lector colocado en la máquina de mecanización (40) y se inscriben en la máquina de mecanización (40).

16. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el soporte de la pieza de trabajo (1) se fija mecánicamente, con preferencia por medio de fuerza de resorte, en el lugar de medición (30) y/o en la máquina de mecanización (40) y se suelta neumáticamente.

17. Soporte de pieza de trabajo (1) para la realización del procedimiento descrito en una de las reivindicaciones anteriores, para el empotramiento de una o varias piezas de trabajo (50, 51, 52, 53, 54), donde el soporte de la pieza de trabajo (1) para la mecanización de la/s pieza/s de trabajo (50, 51, 52, 53, 54) se puede fijar sobre una mesa de mecanización (41) de una máquina de mecanización (40) y presenta un bastidor de sujeción (2) con al menos un tope para el posicionamiento del eje-Z del soporte de la pieza de trabajo (1) así como al menos dos marcas de referencia de la posición (22, 23) colocadas a distancia horizontal entre sí, caracterizado porque el soporte de la pieza de trabajo (1) está provisto con al menos tres marcas de referencia (22, 23; 24; 25) para la detección de su posición tanto en dirección-X como en dirección-Y como también con relación a su posición angular en torno al eje-Z, el soporte de la pieza de trabajo (1) presenta elementos de sujeción (21) para la fijación en el lugar de medición (30) o bien en la máquina de mecanización (40)y porque los elementos de sujeción (21) están configurados al mismo tiempo como elementos de centrado para el centrado al menos aproximado y la alineación clara del soporte de la pieza de trabajo (1) sobre la máquina de mecanización (40).

18. Soporte de la pieza de trabajo (1) de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque dos marcas de referencia (22, 23) están dispuestas diagonalmente opuestas entre sí en el soporte de la pieza de trabajo (1).

19. Soporte de la pieza de trabajo (1) de acuerdo con las reivindicaciones 17 ó 18, caracterizado porque éste presenta una forma al menos aproximadamente rectangular y las marcas de referencia (22, 23, 24, 25) están dispuestas en la zona de las esquinas.

20. Soporte de la pieza de trabajo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque las marcas de referencia están formadas por taladros (22, 23, 24, 25).

21. Soporte de la pieza de trabajo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque su lado inferior o bien el lado inferior del bastidor de sujeción (2) presenta para el posicionamiento de los ejes Z al menos una superficie de apoyo que está destinada a cooperar con superficies de apoyo que están presentes de manera correspondiente en la máquina de mecanización (40) o bien en su mesa de mecanización (41).

22. Soporte de la pieza de trabajo (1) de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque el bastidor de sujeción (2) está configurado en una sola pieza.

23. Soporte de la pieza de trabajo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 22, caracterizado porque éste presenta un soporte de datos para el almacenamiento de la/s posición/es de la pieza de trabajo o bien de las coordenadas y, dado el caso, de otros datos.

24. Soporte de la pieza de trabajo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 23, caracterizado porque éste presenta adicionalmente al menos dos marcas de referencia, colocadas a distancia horizontal entre sí, para la detección de su posición en dirección-Z.

25. Utilización de un soporte de piezas de trabajo (1), que está configurado según una de las reivindicaciones 17 a 24, como bastidor de sujeción para piezas de trabajo (50, 51, 52, 53, 54) en máquinas herramientas, especialmente en máquinas de mecanizado erosivo con alambre (40).