ES2196995B2 - Contrapunto con control automatico de posicion y fuerza. - Google Patents
Contrapunto con control automatico de posicion y fuerza.Info
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Abstract
Contrapunto con control automático de posición y fuerza, que incluye una base (1), un cuerpo (2) unido a dicha base (1), una caña (3) desplazable con un punto de centrado (7) para la fijación de una pieza, un motor (5) que desplaza la caña (3), un encoder rotativo (11) en el motor (5), un encoder lineal (10) que determina la posición de la caña (3), un muelle (8) alojado en la caña (3), y medios que presionan el muelle (8) cuando el punto de centrado (7) está en contacto con la pieza, siendo dicho contrapunto gobernado por un control numérico (12). La posición de la caña (3) se controla mediante el encoder rotativo (11) y mediante el encoder lineal (10), y la presión que el punto de centrado (7) ejerce contra la pieza se controla comparando la señal del encoder rotativo (11) con la señal del encoder lineal (10).
Description
Contrapunto con control automático de posición y
fuerza.
La presente invención se refiere a contrapuntos
de máquinas herramientas, y más concretamente a contrapuntos que
tienen un control automático de la posición del punto de centrado y
de la fuerza de apriete que ejerce dicho punto de centrado contra el
extremo libre de la pieza a mecanizar.
Son conocidos contrapuntos que incluyen una caña
desplazable en cuyo extremo se sitúa el punto de centrado con el que
se fija la pieza a mecanizar. Son conocidos también contrapuntos en
los que el ajuste de la posición del punto de centrado y el ajuste
de la fuerza de apriete que dicho punto de centrado. ejerce contra
la pieza son controlados manualmente por el operario.
También existen contrapuntos en los que el
control de posición y de fuerza es automático. JP06055310 describe
un contrapunto y un método para el control de dicho contrapunto.
Dicho contrapunto se desplaza longitudinalmente con respecto a la
pieza a mecanizar mediante un motor gobernado por control numérico.
En el momento en que el contrapunto contacta con el extremo de la
pieza a mecanizar, el control numérico compara la posición
longitudinal real del contrapunto (obtenida de manera indirecta
mediante un encoder rotativo que detecta la rotación del motor) con
la posición teórica que debería tener. Si la desviación es mayor
que un valor umbral prefijado, se genera una señal de control.
Para controlar la fuerza de apriete que el
contrapunto ejerce contra la pieza, se establece una correlación
entre la desviación de la posición media en el encoder rotativo y
la fuerza de apriete ejercida contra la pieza. Así, el control
numérico acciona el motor una vez está el contrapunto en contacto
con dicha pieza hasta que en el encoder rotativo del motor se mide
la desviación de posición correspondiente a la fuerza de apriete
que se pretende ejercer contra dicha pieza. Por tanto, dicha fuerza
se mide de manera indirecta, se hace una estimación de la
misma.
Por otra parte, el cuerpo del contrapunto es
rígido, lo cual limita la precisión de la fuerza que dicho
contrapunto ejerce contra la pieza.
En el mismo sentido, la Patente US 4852434 da a
conocer un contrapunto que comprende una caña móvil que es
accionada en desplazamiento por un motor, a través de un sistema de
tuerca y husillo, en el extremo de la cual va incorporado el punto
de apoyo contra la pieza a mecanizar, incluyendo dicha caña en su
interior un muelle axial en el que se apoya el punto extremo,
mientras que en relación con el eje del motor de desplazamiento de
la caña va dispuesto un encoder rotativo, y el contrapunto va
provisto con una célula de carga que mide el esfuerzo que el muelle
ejerce en cada momento contra la pieza.
Con esta solución el desplazamiento total de la
caña es controlado únicamente por el encoder rotativo, es decir
desde la posición inicial de situación de la caña hasta el contacto
del punto con la pieza a mecanizar y el subsiguiente
desplazamiento, en el que se produce la compresión del muelle
interior de la caña, hasta conseguir la fuerza de aprieto deseada
contra la pieza. En este caso no hay un control del momento de
contacto del punto contra la pieza, por lo que no existe un
control específico del desplazamiento de aprieto comprimiendo el
muelle, resultando difícil de determinar el ajuste de la fuerza del
aprieto con precisión.
El objeto de la invención es el de proporcionar
un contrapunto con control automático de posición y do fuerza, tal
como se describe en las reivindicaciones.
El contrapunto de la invención incluye una base,
un cuerpo unido a dicha base, una caña que se desplaza
longitudinalmente con respecto a dicho cuerpo y que tiene en su
extremo un punto de centrado para la fijación de una pieza a
mecanizar, un motor con un eje mediante cuyo giro se desplaza la
caña y un encoder rotativo que detecta la rotación de dicho eje,
siendo dicho contrapunto gobernado por un control numérico.
El contrapunto incluye también un encoder lineal
que determina la posición de la caña, un muelle precargado alojado
longitudinalmente en el interior de la caña, y medios que desplazan
la caña hasta que dicha caña hace tope con la pieza a mecanizar y a
continuación presionan dicho muelle.
El empleo de dicho muelle permite que la
precisión de la fuerza de apriete que el punto de centrado ejerce
contra la pieza sea mayor que en el caso de contrapuntos rígidos, ya
que la constante K del muelle será más estable que la constante K
que pueda tener un sistema rígido.
El método según el cual opera el contrapunto es
el siguiente: la caña se desplaza hasta que el punto de centrado
hace tope con la pieza a mecanizar. En ese momento, el control
numérico controla la posición de la caña no sólo mediante la señal
recibida del encoder rotativo del motor, sino también mediante la
señal recibida del encoder lineal unido a la caña, con lo cual hay
un doble control de la posición.
Una vez está el punto de centrado en contacto con
la pieza, el control numérico controla la fuerza de apriete que
dicho punto de centrado ejerce contra la pieza comparando la señal
recibida del encoder rotativo del motor con la señal recibida del
encoder lineal unido a la caña. Dado que se conoce la constante K
del muelle y la fuerza de apriete que ha de ejercerse contra la
pieza, se puede determinar cuánto más tiene que girar el eje del
motor para que se ejerza dicha fuerza.
El contrapunto incluye también un sensor de
presión que determina la fuerza de apriete que ejerce el muelle.
Así, el control numérico también conoce la presión ejercida por el
punto de centrado contra la pieza mediante la señal recibida de
dicho sensor de presión, con lo cual también hay un doble control de
fuerza.
En una realización, el contrapunto de la
invención tiene medios para el posicionamiento transversal del punto
de centrado que incluyen una pieza flexible intermedia entre la base
y el cuerpo, y un eje roscado acoplado a una primera tuerca fijada a
dicho cuerpo y una segunda tuerca fijada a dicha base. Ya que ambas
tuercas tienen distinto paso, el punto de centrado se alinea
mediante el giro de dicho eje roscado, siendo dicho giro gobernado
por el control numérico.
La Fig. 1 es una vista en alzado y en corte de
una realización de la invención.
La Fig. 2 es una vista en perfil según el corte
II-II de la Fig. 1.
Con referencia a las figuras 1 y 2, el
contrapunto de la invención incluye una base 1, un cuerpo 2 unido a
dicha base 1, una caña 3 que se desplaza longitudinalmente con
respecto a dicho cuerpo 2 y que tiene en su extremo un punto de
centrado 7 para la fijación de una pieza a mecanizar, un motor 5 con
un eje 6 mediante cuyo giro se desplaza la caña 3, un encoder
rotativo 11 que detecta la rotación de dicho eje 6. El contrapunto
es controlado por un control numérico 12.
El contrapunto incluye también un encoder lineal
10 que determina la posición de la caña 3, un muelle 8 precargado
alojado longitudinalmente en el interior de la caña 3, y medios que
desplazan la caña 3 hasta que dicha caña 3 hace tope con la pieza y
a continuación presionan dicho muelle 8.
Los medios que desplazan la caña 3 incluyen un
empujador 18 retenido en rotación y enroscado en un eje roscado 9
unido al eje 6 del motor 5 mediante un acoplamiento elástico 17, y
un casquillo 19 unido a dicho empujador 18 y enfrentado al muelle
8.
Mediante el giro del eje 6 del motor 5 se gira
también el eje roscado 9, lo cual provoca el desplazamiento del
empujador 18, ya que dicho empujador 18 no puede girar. El casquillo
19 se desplaza junto con el empujador 18 sobre un vástago 21,
estando el muelle 8 dispuesto alrededor de dicho vástago 21.
El desplazamiento del empujador 18 y el casquillo
19 produce a su vez el desplazamiento de toda la caña 3 en la medida
en que dicha caña 3 no encuentra oposición en su avance. Cuando la
caña 3 hace tope con la pieza a mecanizar, dicha caña 3 queda
inmovilizada, con lo cual, si el eje roscado 9 sigue girando, el
casquillo 19 comprime el muelle 8.
El control numérico 12 controla la posición de la
caña 3 cuando dicha caña 3 hace tope con la pieza mediante la señal
recibida del encoder rotativo 11 y también mediante la señal
recibida del encoder lineal 10. El control numérico 12 compara la
posición real de la caña 3, obtenida directamente mediante el
encoder lineal 10 e indirectamente mediante el encoder rotativo 11,
con la posición teórica que debería tener según el programa cargado.
Si hay una desviación mayor que un umbral preestablecido, el proceso
se detiene. Por otra parte, si la posición obtenida mediante el
encoder lineal 10 y mediante el encoder rotativo 11 no coinciden,
también se detiene el proceso, ya que se ha producido un error.
El control numérico 12 controla la fuerza de
apriete que el punto de centrado 7 de la caña 3 ejerce contra la
pieza a mecanizar comparando la señal recibida del encoder rotativo
11 con la señal recibida del encoder lineal 10 a medida que gira el
eje 6 del motor 5. Dividiendo la fuerza de apriete que se ha de
ejercer contra la pieza por la constante K del muelle 8, el control
numérico 12 sabe cuánto debe avanzar el empujador 18 para que se
ejerza dicha fuerza. El control numérico controla dicho avance
mediante el encoder rotativo 11.
El contrapunto incluye también un sensor de
presión 16 que determina la fuerza de apriete que ejerce el muelle
8, con lo cual el control numérico 12 también conoce la presión
ejercida por el punto de centrado 7 contra la pieza mediante la
señal recibida de dicho sensor de presión 16.
Así, tras avanzar el empujador 18 lo suficiente
en función de la constante K del muelle y la fuerza teórica a
ejercer, el control numérico 12 determina la desviación en la fuerza
ejercida contra la pieza, comparando la fuerza real ejercida medida
mediante dicho sensor de presión 16 con la fuerza teórica que habría
que ejercer.
Si la desviación en la fuerza ejercida es nula,
el proceso de ajuste de la posición longitudinal y de la fuerza ha
concluido. Si la desviación en la fuerza ejercida entra dentro de un
rango preestablecido, se lleva a cabo un ajuste complementario de la
fuerza ejercida desplazando el empujador 18 hasta que la fuerza
medida mediante el sensor de presión 16 coincida con la fuerza
teórica a ejercer. Si la desviación en la fuerza ejercida está fuera
de dicho rango preestablecido, se genera una señal de error.
La invención incluye el método para el ajuste de
la posición longitudinal y de la fuerza que ya ha sido descrito
junto con las características del contrapunto.
En la realización de las figuras 1 y 2, el
contrapunto tiene medios para el posicionamiento transversal del
contrapunto que incluyen una pieza flexible 4 intermedia entre la
base 1 y el cuerpo 2, un eje roscado 20 acoplado a una primera
tuerca 13 fijada al cuerpo 2 y una segunda tuerca 14 fijada a la
base 1. Las roscas de ambas tuercas 13 y 14 tienen distinto paso y
el punto de centrado 7 se alinea mediante el giro de dicho eje
roscado 20. Dicho giro se lleva a cabo mediante un motor 21
gobernado por el control numérico 12. Dicho control numérico 12
conoce la posición transversal de la pieza a mecanizar a través de
unos medidores (no representados en las figuras) que actúan sobre
dicha pieza.
Cuando se gira el eje roscado 20, el punto de
centrado 7 se desplaza según un arco cuyo centro estaría en el
centro de la pieza flexible 4. Mediante el giro del eje roscado 20
se modifica la distancia relativa entre la primera tuerca 13 y la
segunda tuerca 14 debido a que dichas tuercas 13 y 14 tienen
distinto paso. De esta manera, se modifica también la posición
transversal relativa del cuerpo 2 con respecto a la base 1. La pieza
4 intermedia entre la base 1 y el cuerpo 2, debido a que es
flexible, permite la modificación de dicha posición transversal
relativa.
El contrapunto incluye también muelles 15
alojados en la base 1 mediante los que el cuerpo 2 está precargado,
de tal manera que dichos muelles 15 presionan verticalmente sobre
dicho cuerpo 2.
Los muelles 15 hacen que el cuerpo 2 esté en todo
momento con una tendencia a girar sobre la pieza elástica 4 de forma
que el sistema de corrección de cono formado por las tuercas 13 y 14
y el eje roscado 20 queda trabajando en todo momento a tracción para
resistir esta tendencia al giro. Esto permite asegurarse de que los
flancos de las roscas de las tuercas 13 y 14 y el eje roscado 20
sean siempre los mismos, con lo que la sensibilidad del sistema de
corrección de cono no se ve afectada por el juego existente en las
roscas ya que siempre trabajan hacia el mismo flanco.
Claims (5)
1. Contrapunto de control automático de posición
y de fuerza, que incluye una base (1), un cuerpo (2) unido a dicha
base (1), una caña (3) que se desplaza longitudinalmente con
respecto a dicho cuerpo (2) y que tiene en su extremo un punto de
centrado (7) para la fijación de una pieza a mecanizar, un motor
(5) con un eje (6) mediante cuyo giro se desplaza la caña (3), un
encoder rotativo (11) que detecta la rotación de dicho eje (6), un
control numérico (12) que gobierna el funcionamiento, un muelle (8)
precargado alojado longitudinalmente en el interior de la caña (3),
y medios que desplazan la caña (3) hasta que dicha caña (3) hace
tope con la pieza y a continuación presionan dicho muelle (8),
caracterizado porque se incluye también un encoder lineal
(10) que determina la posición de la caña (3) controlándose la
posición de la caña (3) cuando dicha caña hace tope con la pieza
mediante la señal recibida del encoder rotativo (11) y también
mediante la señal recibida del encoder lineal (10), y controlándose
la fuerza de apriete que el punto de centrado (7) de la caña (3)
ejerce a continuación contra la pieza comparando la señal recibida
del encoder rotativo (11) con la señal recibida del encoder lineal
(10) a medida que gira el eje (6) del motor (5).
2. Contrapunto de control automático de posición
y de fuerza según la primera reivindicación, caracterizado
porque incluye también un sensor de presión (16) que determina la
fuerza que ejerce el muelle (8), con lo cual el control numérico
(12) también conoce la presión ejercida por el punto de centrado
(7) contra la pieza mediante la señal recibida de dicho sensor de
presión (16).
3. Contrapunto de control automático de posición
y de fuerza según la primera reivindicación, caracterizado
porque tiene también medios para el posicionamiento transversal del
punto de centrado (7), incluyendo dichos medios una pieza flexible
(4) intermedia entre la base (1) y el cuerpo (2), un eje roscado
(20) acoplado a una primera tuerca (13) fijada al cuerpo (2) y una
segunda tuerca (14) fijada a la base (1), teniendo ambas tuercas
(13, 14) distinto paso de rosca y alineándose el punto de centrado
(7) mediante el giro de dicho eje roscado (20), llevándose a cabo
dicho giro mediante un motor (21) gobernado por el control numérico
(12).
4. Contrapunto de control automático de posición
y de fuerza según la tercera reivindicación, caracterizado
porque incluye también muelles (15) alojados en la base (1)
mediante los que el cuerpo (2) está precargado.
5. Método para el ajuste de la posición
longitudinal y la fuerza de un contrapunto mediante un control
numérico (12), incluyendo dicho contrapunto un cuerpo (2), una caña
(3) que se desplaza longitudinalmente con respecto a dicho cuerpo
(2) y que tiene en su extremo un punto de centrado (7) para la
fijación de una pieza a mecanizar, un motor (5) con un eje (6)
mediante cuyo giro se desplaza la caña (3), un muelle (8)
precargado alojado longitudinalmente en el interior de la caña (3)
y teniendo dicho muelle (8) una constante K determinada, y medios
(18, 19) que desplazan la caña (3) hasta que dicha caña (3) hace
tope con la pieza y a continuación presionan dicho muelle (8),
caracterizado porque dicho método incluye las etapas de,
- -
- posicionamiento del contrapunto de manera que el punto de centrado (7) esté en contacto con la pieza a mecanizar, detectando el control numérico (12) que se ha llegado a dicha posición porque recibe señal de avance de un encoder rotativo (11) situado en el eje (6) del motor (5) pero deja de recibir impulsos de un encoder lineal (10) situada en la caña (3);
- -
- verificación de la posición del contrapunto, comparando la posición real, obtenida tanto mediante el encoder lineal (10) como mediante el encoder rotativo (11), con la posición teórica que debería tener, generándose una señal de error si no es así;
- -
- control de la fuerza ejercida contra la pieza, haciendo el control numérico (12) que el motor (5) haga desplazar los medios (18, 19) y dichos medios (18, 19) presionen sobre el muelle (8), determinándose el desplazamiento a aplicar a los medios (18, 19) en función de la fuerza teórica a ejercer y la constante K del muelle (8);
- -
- determinación de la desviación en la fuerza ejercida contra la pieza, comparando la fuerza real ejercida medida mediante un sensor de presión (16) con la fuerza teórica que habría que ejercer, de tal manera que
- -
- si la desviación en la fuerza ejercida es nula, el proceso de ajuste ha concluido;
- -
- si la desviación en la fuerza ejercida entra dentro de un rango preestablecido, se lleva a cabo un ajuste complementario de la fuerza ejercida desplazando los medios (18, 19) hasta que la fuerza medida mediante el sensor de presión (16) coincida con la fuerza teórica a ejercer y así concluye el proceso de ajuste; y
- -
- si la desviación en la fuerza ejercida está fuera de dicho rango preestablecido, se genera una señal de error.
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Effective date: 20211118 |