ES2261725T3 - Aparato y procedimiento para verificar el proceso de mecanizado de una maquina-herramienta. - Google Patents
Aparato y procedimiento para verificar el proceso de mecanizado de una maquina-herramienta.Info
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Abstract
Aparato para verificar el proceso de mecanizado de una máquina-herramienta (1) con una bancada (2) y un carro portaherramientas (3), que se puede desplazar con respecto a la bancada (2) y que transporta una herramienta (9), el aparato incluyendo: - un soporte y un sistema de referencia (15, 17) para sostener y referenciar una pieza (13) que se va a mecanizar; - un primer sensor (21), adaptado para detectar la fuerza que se crea entre la herramienta (9) y la pieza (13) y para emitir una primera señal de salida (SF); y - una unidad de procesamiento y control (23) conectada al primer sensor (21) y adaptada para procesar dicha primera señal de salida (SF), caracterizado porque incluye un segundo sensor (19), adaptado para detectar el contacto entre la herramienta (9) y la pieza (13) y para emitir una segunda señal de salida (SA) indicativa de que ocurre dicho contacto, la unidad de procesamiento y control (23) estando conectada al segundo sensor (19) y estando adaptada para procesar la primeraseñal de salida (SF) sobre la base de la segunda señal de salida (SA) y para proporcionar información sobre el proceso de mecanizado de la máquina-herramienta (1).
Description
Aparato y procedimiento para verificar el
proceso de mecanizado de una
máquina-herramienta.
La presente invención se refiere a un aparato
para verificar el proceso de mecanizado de una
máquina-herramienta con una bancada y un carro
portaherramientas, que se puede desplazar con respecto a la bancada
y que transporta una herramienta, el aparato incluyendo un soporte y
un sistema de referencia para sostener y referenciar una pieza que
se va a mecanizar, un primer sensor, adaptado para detectar la
fuerza que se crea entre la herramienta y la pieza y para emitir una
primera señal de salida y una unidad de procesamiento y control
conectada al primer sensor y adaptada para procesar la primera
señal de salida. Un aparato de este tipo de acuerdo con el preámbulo
de la reivindicación independiente 1 es conocido a partir del
documento US A 4 866 429 A.
La invención también se refiere a un
procedimiento para verificar el proceso de mecanizado de una
máquina-herramienta que utiliza un aparato de este
tipo.
Los siempre urgentes requisitos de aumentar la
productividad de las máquinas-herramienta, de
mejorar la calidad de las piezas mecánicas que esas
máquinas-herramienta producen, sobre la base de
tolerancias cada vez más estrechas, y de disminuir los costes de
fabricación requieren hacer mínimos los tiempos de paro de las
máquinas y llevar a cabo simultáneamente, siempre que sea necesario,
todas las operaciones de mantenimiento requeridas para evitar tanto
la degradación de la calidad de las piezas producidas como los
costes que se derivan de los rechazos y de volver a mecanizar de las
piezas.
Para verificar el proceso de mecanizado de las
máquinas-herramienta de control numérico
("CNC"), como tornos, rectificadoras, fresadoras, etcétera, se
utilizan aparatos provistos de sensores que detectan la magnitud de
las características físicas relacionadas con el proceso que se va a
verificar e indican a la máquina de control numérico, o directamente
al operario, la necesidad de llevar a cabo procesos de mantenimiento
o correctivos.
Aparatos similares son aquellos, por ejemplo,
que detectan el desgaste o la rotura de las herramientas y señalan
la necesidad de que sean sustituidas o afiladas.
La patente americana
US-A-5070655 describe un aparato
para supervisar algunas condiciones de trabajo específicas de una
máquina-herramienta, más particularmente para
detectar el afilado de la muela de rectificar, la pérdida de
refrigerante o vibraciones excesivas.
El aparato procesa las señales indicativas del
consumo de energía, como se proporcionan mediante un sensor detector
de potencia, y señales indicativas de las vibraciones mecánicas,
como se proporcionan mediante un acelerómetro, y emite una señal
visual (en forma de una luz verde, amarilla o roja, esta última
asociada a una señal acústica) para indicar al operario la condición
del proceso bajo control.
La patente americana
US-A-5718617 describe un sistema
para medir la fuerza existente entre una muela de rectificar y una
pieza en el transcurso del mecanizado de una rectificadora de
control numérico ("CNC") mediante un sensor de detección de la
fuerza montado entre el husillo de bolas que acciona el carro
portaherramientas y la bancada de la máquina. En la máquina también
pueden estar montados acelerómetros para compensar las señales que
llegan del sensor de detección de la fuerza eliminando las
componentes de dicha señales que dependen de las vibraciones.
La patente americana
US-A-5044125 describe una
máquina-herramienta, más específicamente una
rectificadora, con un transductor de fuerza que comprende sensores
piezoeléctricos montados adyacentes al cabezal de la muela para
medir la magnitud de la fuerza que aparece entre la muela de
rectificar y la pieza. Las señales emitidas por el transductor de
fuerza son enviadas al control numérico que determina cuándo existe
la necesidad de llevar a cabo un ciclo de restauración de la
superficie de corte de la muela de rectificar.
La señal emitida por el transductor de fuerza es
adecuadamente procesada y proporciona información significante
relativa al mecanizado o al afilado de la muela de rectificar, pero
no permite distinguir con precisión los intervalos de tiempo en los
cuales la muela de rectificar está realmente en contacto con la
pieza. De hecho, la amplitud de la señal emitida por el transductor
de fuerza aumenta lentamente cuando ocurre el contacto entre la
muela de rectificar y la pieza y disminuye lentamente cuando la
muela de rectificar se separa de la superficie de la pieza, como se
describe aquí más adelante. Adicionalmente, inmediatamente después
del desplazamiento de la muela de rectificar alejándose de la
pieza, la señal de salida del transductor de fuerza tiene
componentes parasitarios, debido al desplazamiento de las piezas de
la máquina-herramienta, que pueden tener una
amplitud comparable a aquella de la señal en el transcurso del
mecanizado y no deben ser consideradas durante el procesamiento.
Un objeto de la presente invención es de superar
los inconvenientes de los aparatos conocidos.
Este objeto se consigue mediante un aparato para
verificar el proceso de mecanizado de una
máquina-herramienta de acuerdo con la reivindicación
1 y un procedimiento de verificación asociado de acuerdo con la
reivindicación 10.
La invención se describirá ahora con más detalle
con referencia a las hojas adjuntas de dibujos, proporcionados a
título de ejemplo no limitativo, en los que:
la figura 1 es una vista esquemática en sección
transversal de una máquina de rectificar en el transcurso del
mecanizado de una pieza mecánica y un aparato de acuerdo con la
presente invención;
la figura 2 es una vista en planta de la máquina
de rectificar y el aparato de la figura 1;
la figura 3a es una vista a mayor escala de un
detalle de la máquina de rectificar representada en la figura 2 el
transcurso de una primera fase de mecanizado de la pieza;
la figura 3b es una vista a mayor escala de un
detalle de la máquina de rectificar representada en la figura 2 en
el transcurso de una segunda fase de mecanizado de la pieza;
la figura 4a muestra la evolución de la señal
emitida por el sensor acústico en el transcurso de las dos fases de
mecanizado representadas en las figuras 3a y 3b, llevadas a cabo en
secuencia;
la figura 4b muestra la evolución de la señal
emitida por el sensor de detección de la fuerza en el transcurso de
las dos fases de mecanizado representadas en las figuras 3a y 3b,
llevadas a cabo en secuencia;
la figura 5a muestra la evolución de la señal
emitida por el sensor acústico el transcurso de dos mecanizados en
los cuales la muela de rectificar tiene diferente capacidad de
corte;
la figura 5b muestra la evolución de la señal
emitida por el sensor de detección de la fuerza en el transcurso de
dos mecanizados en los cuales la muela de rectificar tiene diferente
capacidad de corte;
la figura 6a muestra la evolución de la señal
emitida por el sensor acústico en el transcurso de dos mecanizados
llevados a cabo a velocidades diferentes de aproximación de la muela
de rectificar;
la figura 6b muestra la evolución de la señal
emitida por el sensor de detección de la fuerza en el transcurso de
dos mecanizados llevados a cabo a velocidades diferentes de
aproximación de la muela de rectificar;
la figura 7 es un cuadro de flujo que muestra el
funcionamiento de un aparato de acuerdo con la presente invención;
y
la figura 8 es un diagrama de bloques que
muestra las conexiones lógicas de los diversos elementos que forman
el aparato de acuerdo con una realización preferida de la
invención.
Las figuras 1 y 2 muestran, en una forma
extremadamente simplificada, una
máquina-herramienta, en particular una máquina de
rectificar de control numérico ("CNC") 1, que incluye una
bancada 2, un carro portaherramientas 3, más específicamente un
portaherramientas de la muela de rectificar acoplado a un carro 4,
que se puede desplazar con respecto a la bancada 2 a lo largo de un
eje Y y acoplado a un carro 5 que se puede desplazar a lo largo de
un eje X con respecto a la bancada 2, de tal forma que el carro
portaherramientas 3 se puede desplazar con respecto a la bancada 2
en el plano XY. Un husillo 7 está montado en el carro
portaherramientas 3 y acoplado, por medio de un reborde 11, a una
muela de rectificar 9. El husillo 7 está acoplado a un motor, no
representado en las figuras, y permite que la muela de rectificar 9
gire alrededor de un eje longitudinal M.
La máquina de rectificar 1 se utiliza para el
mecanizado de una pieza mecánica 13, con una simetría rotacional,
por ejemplo un árbol, sostenido, dispuesto y que gira alrededor de
un eje longitudinal P paralelo al eje longitudinal M, por medio de
un sistema de soporte y referencia del tipo conocido que consiste,
por ejemplo, en un centro de giro 15 y un contrapunto 17.
Un aparato para verificar el proceso de
mecanizado de la máquina de rectificar 1 incluye un primer sensor,
es decir un sensor de detección de la fuerza 21, de un tipo
conocido, con una primera parte 22, acoplada al carro
portaherramientas 3, y una segunda parte 25, acoplada al carro 4, un
segundo sensor, más específicamente un sensor acústico (o sensor AE)
19, también de un tipo conocido, acoplado al reborde 11 y una unidad
de procesamiento y control 23 eléctricamente conectada, de un modo
que no se ha representado en las figuras, a los sensores 19 y 21 y
a un control numérico 24 de la máquina de rectificar 1. El sensor de
detección de la fuerza 21 detecta deformaciones del carro
portaherramientas 3, con respecto al carro 4, en la dirección
indicada por la flecha F en la figura 1, causadas por la fuerza
aplicada por la muela de rectificar 9 sobre la pieza 13 y
proporciona una primera señal de salida SF. El sensor acústico 19
detecta las señales acústicas generadas por el contacto entre las
superficies de la muela de rectificar 9 y de la pieza 13 en el
transcurso del mecanizado y proporciona una segunda señal de salida
SA.
Las figuras 3a y 3b muestran dos fases
consecutivas del mecanizado de la pieza 13, en las que la extensión
de la superficie de contacto entre la muela de rectificar 9 y la
pieza 13 es diferente. En la condición representada en la figura 3a,
existe la máxima cantidad de superficie de contacto entre la muela
de rectificar 9 y la pieza 13, mientras que en la condición
representada la figura 3b sólo parte de la muela de rectificar 9
está en contacto con la pieza 13.
Las figuras 4a y 4b muestran, en una secuencia
en el tiempo, la evolución de la señal SA emitida por el sensor
acústico 19 y de la señal SF emitida por el sensor de detección de
la fuerza 21 respectivamente, en las dos fases de mecanizado
subsiguientes representadas en las figuras 3a y 3b.
Los instantes de tiempo tia, tfa, tib, tfb
indican el instante de inicio (tia, tib) y el instante de
finalización (tfa, tfb) del contacto entre la muela de rectificar 9
y la pieza 13 en las fases de mecanizado representadas en las
figuras 3a y 3b.
Como se representa en la figura 4a, la señal SA
emitida por el sensor acústico 19 tiene una amplitud que varía muy
rápidamente tanto como consecuencia de que la muela de rectificar 9
y la pieza 13 entren en contacto una con la otra (instantes tia,
tib) y como consecuencia de que la muela de rectificar 9 se separe
de la pieza 13 (instantes tfa, tfb), pero no depende sustancialmente
de la extensión de la superficie de contacto entre la muela de
rectificar 9 y la pieza 13.
De hecho, el marco de tiempo en el cual la señal
asume un valor lógico elevado depende del tiempo de contacto entre
la muela de rectificar 9 y la pieza 13 (intervalos de tiempo
tia-tfa, tib-tfb), pero su amplitud
no sufre modificaciones significantes en el transcurso de las dos
fases de mecanizado diferentes ilustradas en las figuras 3a y 3b en
las cuales existe una extensión diferente de la superficie de
contacto entre la muela de rectificar 9 y la pieza 13.
Por el contrario, la señal SF emitida por el
sensor de detección de la fuerza varía lentamente después de que la
muela de rectificar 9 y la pieza 13 se toquen una con otra
(instantes tia, tib) y se separen mutuamente (instantes tfa, tfb),
mientras su amplitud depende directamente de la extensión de la
superficie de contacto entre la muela de rectificar 9 y la pieza 13
y más específicamente, cuanto mayor sea la superficie de contacto,
mayor será la amplitud de la señal SF.
Las figuras 5a y 5b muestran la señal de salida
SA del sensor acústico 19 y la señal de salida SF del sensor de
detección de la fuerza 21 en el transcurso de dos mecanizados
diferentes, que empiezan, respectivamente, en los instantes ti1, ti2
y terminan, respectivamente en los instantes tf1 y tf2, en los
cuales la muela de rectificar 9 tiene una capacidad de corte
diferente. Los instantes ti1 y tf1 representan el instante del
inicio y el instante de la finalización del contacto entre la muela
de rectificar 9 y la pieza 13 bajo una condición en la cual la muela
de rectificar 9 tiene baja capacidad de corte. Los instantes ti2 y
tf2 representan el instante de inicio y el instante de finalización
del contacto entre la muela de rectificar 9 y la pieza 13 bajo una
condición en la cual, en idénticas condiciones a aquellas del caso
anterior (por ejemplo con respecto a la extensión de la superficie
de contacto entre la muela de rectificar y la pieza), la muela de
rectificar tiene una alta capacidad de corte (por ejemplo después de
que haya sufrido una restauración de la superficie de corte).
Como se representa en las figuras, la señal de
salida SA del sensor acústico 19 no varía de un modo significante si
la muela de rectificar 9 está más o menos afilada, pero su evolución
depende precisamente del tiempo de contacto entre la muela de
rectificar 9 y la pieza 13. Por el contrario, la señal de salida SF
del sensor de detección de la fuerza 21 aumenta lentamente después
de que ocurra el contacto entre la muela de rectificar y la pieza,
disminuye lentamente cuando la muela de rectificar se separa de la
pieza, y tiene una amplitud que depende de la capacidad de corte de
la muela de rectificar 9, más específicamente la amplitud de la
señal SF aumenta a medida que disminuye la capacidad de corte de la
muela de rectificar 9.
Las figuras 6a y 6b muestran la señal de salida
del sensor acústico 19 y la señal de salida del sensor de detección
de la fuerza 21 en el transcurso de dos mecanizados diferentes, que
empiezan, respectivamente, en los instantes ti3 y ti4 y terminan,
respectivamente, en los instantes tf3 y tf4, y que difiere por lo
que se refiere a la velocidad de aproximación de la muela de
rectificar 9. Los instantes ti4 y tf4 son el instante de inicio y el
instante de finalización del contacto entre la muela de rectificar 9
y la pieza 13 bajo una condición en la cual la velocidad de
aproximación es relativamente baja mientras los instantes ti3 y tf3
son el instante de inicio y el instante de finalización del contacto
entre la muela de rectificar 9 y la pieza 13 bajo una condición en
la cual la muela de rectificar 9 tiene una velocidad de aproximación
más rápida.
A partir de las figuras es posible comprobar que
la señal de salida SA del sensor acústico 19 no varía
sustancialmente si varía la velocidad de aproximación de la muela de
rectificar 9, pero su evolución depende sólo de la cantidad de
tiempo en la cual existe contacto entre la muela de rectificar 9 y
la pieza 13 (intervalos de tiempo ti3-tf3,
ti4-tf4). Por el contrario, la señal de salida SF
del sensor de detección de la fuerza 21 aumenta lentamente después
de que ocurra el contacto entre la muela de rectificar 9 y la pieza
13 (instantes ti3, ti4), disminuye lentamente al final del contacto
entre la muela de rectificar 9 y la pieza 13 y tiene una amplitud
que depende directamente de la velocidad de aproximación de la muela
de rectificar 9. Velocidades de aproximación más elevadas causan
señales SF con amplitudes mayores.
En resumen, la señal de salida SA del sensor
acústico 19 aumenta rápidamente cuando la muela de rectificar 9
entra en contacto con la pieza 13 y disminuye rápidamente cuando la
muela de rectificar se desplaza alejándose de la pieza 13 y tiene
una amplitud que no depende sustancialmente de la extensión de la
superficie de contacto entre la muela de rectificar 9 y la pieza 13,
de la capacidad de corte y de la velocidad de aproximación de la
muela de rectificar 9. Un análisis de una señal de este tipo
proporciona información sobre los marcos de tiempo en los cuales
ocurre el mecanizado (el contacto entre la muela de rectificar y la
pieza), sin tener en cuenta las condiciones del mecanizado. El
sensor de detección de la fuerza 21, en cambio, genera una señal SF
que aumenta lentamente cuando la muela de rectificar 9 entra en
contacto con la pieza 13, disminuye lentamente cuando se separan una
de la otra, pero tiene una amplitud que depende de la extensión de
la superficie de contacto entre la muela de rectificar 9 y la pieza
13, de la condición de afilado de la muela de rectificar 9 y de la
velocidad de aproximación de la muela de rectificar 9. Dicha señal
de salida SF del sensor de detección de la fuerza 21 no permite
definir con precisión los intervalos de tiempo en los cuales ocurre
el mecanizado pero permite obtener información sobre el proceso de
mecanizado y más específicamente sobre el área de contacto entre la
pieza 13 y la muela de rectificar 9 y sobre la capacidad de corte de
la muela de rectificar 9 y de la velocidad de aproximación de la
muela de rectificar 9.
Un procedimiento de acuerdo con la invención
explota de un modo sinérgico la información provista por el sensor
acústico 19 y por el sensor de detección de la fuerza 21. Más
específicamente, la señal de salida SA del sensor acústico 19,
debido a sus características de respuesta rápida cuando ocurre el
contacto entre la muela de rectificar 9 y la pieza 13 y a la
amplitud sustancialmente no correlacionada con la fuerza de
contacto, se utiliza para determinar los intervalos de tiempo en los
cuales la señal de salida SF del sensor de detección de la fuerza 21
proporciona información útil para verificar el proceso de
mecanizado, en otras palabras los intervalos en los cuales la muela
de rectificar 9 está realmente en contacto con la pieza 13. La
evolución de la señal de salida SF del sensor de detección de la
fuerza 21 en dichos intervalos de tiempo proporciona información
significante sobre la cantidad de material que está siendo extraído
en el transcurso del mecanizado (sobre la base de la velocidad de
aproximación de la muela de rectificar 9 y sobre la extensión de la
superficie de contacto entre la muela de rectificar 9 y la pieza 13)
y sobre la condición del afilado de la muela de rectificar 9.
El funcionamiento del aparato de acuerdo con la
invención se describe ahora con referencia al cuadro de flujo de la
figura 7.
En una primera fase el control numérico 24
selecciona automáticamente, o el operario puede seleccionar
manualmente, el tipo de verificación que se va a llevar a cabo, por
ejemplo la condición de desgaste de la muela de rectificar 9 (bloque
40).
A continuación la unidad de procesamiento y
control 23 verifica el valor lógico de la señal de salida SA del
sensor acústico 19 (bloque 50). Tan pronto como la señal SA cambia a
un valor lógico elevado, se detecta un instante de inicio, con un
retraso sustancialmente despreciable con respecto al instante ti en
el cual ocurre el contacto real entre la muela de rectificar 9 y la
pieza 13: la unidad de procesamiento y control 23 por consiguiente
arranca para supervisar la señal de salida SF del sensor de
detección de la fuerza 21 (bloque 60). La unidad de procesamiento y
control 23 verifica el valor lógico de la señal de salida SA (bloque
70). La supervisión de la señal de salida SF del sensor de
detección de la fuerza 21 continúa mientras la señal de salida SA
del sensor acústico 19 mantiene un valor lógico elevado y, por
consiguiente, durante todo el intervalo de tiempo en el cual la
muela de rectificar 9 está en contacto con la pieza 13 (bloque 60).
Cuando la señal de salida SA del sensor acústico 19 cambia a un
valor lógico bajo, se detecta el instante de la finalización, con un
retraso sustancialmente despreciable con respecto al instante tf en
el cual ocurre el desplazamiento real de la muela de rectificar 9
alejándose de la pieza 13 y termina la supervisión de la señal SF
por la unidad de procesamiento y control 23. La señal de salida SF
recuperada (y almacenada) del sensor de detección de la fuerza 21
sufre un procesamiento adecuado para obtener información relativa a
la característica supervisada, en este caso la capacidad de corte de
la muela de rectificar 9, tal procesamiento incluyendo, por ejemplo,
la integración de la señal SF en un intervalo de tiempo que
corresponde sustancialmente al intervalo de tiempo
ti-tf (bloque 80). A continuación, el valor obtenido
por el procesamiento se compara con valores memorizados y detectados
en una fase de ajuste o "aprendizaje" anterior del aparato
(bloque 90). Si el resultado de esta comparación indica que la
característica supervisada, en este caso el desgaste de la muela de
rectificar 9, está dentro de límites aceptables, es posible
desplazarse para llevar a cabo, si es necesario (bloque 100) otro
tipo de verificación (bloque 40). Por el contrario, si la
característica supervisada excede de los límites aceptables, el
control numérico indica al operario, por ejemplo mediante la
visualización de un mensaje, la necesidad de llevar a cabo un ciclo
de restauración de la superficie de corte de la muela de rectificar
9, o, una vez que termine el mecanizado de la pieza, controla
directamente, sin la atención del operario, el ciclo de restauración
de la superficie de corte de la herramienta (bloque 110). El
procedimiento termina (bloque 120) cuando se han completado las
verificaciones requeridas.
En una fase de ajuste o "aprendizaje"
preliminar, que sigue a la instalación de los sensores 19 y 21 en la
máquina 1, la unidad de procesamiento y control 23 recupera las
señales de salida de los sensores 19 y 21 a diferentes condiciones
de trabajo: diferentes extensiones de la superficie de contacto
entre la muela de rectificar 9 y la pieza 13, diferentes condiciones
de desgaste de la muela de rectificar 9 y diferentes velocidades de
aproximación de la muela de rectificar 9 y procesa dichas señales
para obtener y memorizar valores de referencia para ser comparados
con aquellos que son adquiridos durante las verificaciones.
Como una alternativa a lo que se ha descrito
antes, después de haber escogido el tipo de verificación que se va a
llevar a cabo, la unidad de procesamiento y control 23 puede
adquirir simultáneamente las señales de salida SA y SF de ambos
sensores 19 y 21 y, sobre la base de la evolución de la señal SA,
determinar el instante de inicio y el instante de finalización del
contacto, que definen sustancialmente el intervalo de tiempo en el
cual ocurre el mecanizado, y procesa después de ello, como se ha
descrito antes, la señal SF sólo en dicho intervalo de tiempo.
Los sensores pueden estar dispuestos en la
máquina de rectificar en posiciones que difieren de aquellas
descritas aquí, siempre que permitan la detección correcta de las
señales. Más específicamente, el sensor acústico puede estar
acoplado a uno de los dos centros, o a un dispositivo de equilibrado
de la muela de rectificar, si se aplica a la máquina de rectificar.
En cambio, el sensor de detección de la fuerza puede estar dispuesto
entre un soporte intermedio de la pieza, o una luneta fija, si está
incluida, y la bancada de la máquina.
Son factibles variantes con respecto a lo que se
ha descrito aquí y más específicamente el sensor de detección de la
fuerza 21 puede ser reemplazado por un sensor de detección de la
potencia para detectar la potencia eléctrica absorbida por el motor
de la muela de rectificar 9, o por un extensómetro con elevada
sensibilidad, por ejemplo un extensómetro en una película de
silicona, para determinar las deformaciones del carro de la muela de
rectificar en el transcurso del mecanizado y, por consiguiente, la
fuerza aplicada por la muela de rectificar 9 en la pieza 13. La
evolución de las señales emitidas por el sensor de detección de la
potencia y por el extensómetro es similar a aquella de la señal
descrita antes emitida por el sensor de detección de la fuerza 21 y
por lo tanto proporciona información idéntica sobre el proceso de
mecanizado. El sensor acústico 19 puede ser sustituido con un sensor
de otro tipo que sea capaz de detectar, con la precisión adecuada,
los intervalos de tiempo en los cuales la muela de rectificar 9 está
en contacto con la pieza 13. Para este propósito se pueden utilizar,
por ejemplo, sensores ópticos o sensores inductivos de proximidad
que miden la posición mutua entre la muela de rectificar 9 y la
pieza 13.
Adicionalmente, un aparato de acuerdo con la
invención puede incluir un mayor número de sensores (identificados
como S1...SN en la figura 8), idénticos o de un tipo diferente con
respecto a aquellos descritos aquí, para verificar un mayor número
de procesos. El diagrama de bloques de la figura 8 muestra un
aparato que incluye N sensores S1...SN, conectados con los elementos
electrónicos de acondicionamiento asociados E1...EN, las salidas de
los cuales se encuentran en una unidad de procesamiento 27 conectada
con una unidad 29, para determinar el procedimiento de control,
conectada con el control numérico 24 y el control lógico programable
(PLC - Pogrammable Logic Controller) 31 de la máquina 1.
Las señales emitidas por los sensores S1...SN
son amplificadas y procesadas adecuadamente mediante los elementos
electrónicos de acondicionamiento E1...EN antes de ser enviadas a la
unidad de procesamiento 27. La unidad 29 para determinar el
procedimiento de control, sobre la base de los requerimientos
recibidos por el control numérico 24 o por el PLC 31, envía señales
a la unidad de procesamiento 27 a fin de que pueda llevar a cabo los
procesamientos necesarios de la señal de salida de un único sensor
S1...SN o utilizar sinérgicamente las señales de salida de una
pluralidad de sensores S1...SN, y envía los resultados de estos
procesamientos al control numérico y al PLC y a otras unidades de
visualización como, por ejemplo, un ordenador personal 33.
Se pueden llevar a cabo muchos tipos de
verificaciones mediante un aparato de esta clase e incluyen
verificaciones automáticas de las diversas fases del mecanizado,
verificaciones de la condición de las herramientas, el control de
sus posibles afilados, además de la verificación de posibles
colisiones y el diagnóstico para un mantenimiento preventivo.
Evidentemente, un aparato y un procedimiento de
acuerdo con la invención pueden ser utilizados para verificar el
proceso de mecanizado de otros tipos de
máquinas-herramienta, como por ejemplo, tornos o
fresadoras.
Claims (13)
1. Aparato para verificar el proceso de
mecanizado de una máquina-herramienta (1) con una
bancada (2) y un carro portaherramientas (3), que se puede desplazar
con respecto a la bancada (2) y que transporta una herramienta (9),
el aparato incluyendo:
- un soporte y un sistema de referencia (15,
17) para sostener y referenciar una pieza (13) que se va a
mecanizar;
- un primer sensor (21), adaptado para
detectar la fuerza que se crea entre la herramienta (9) y la pieza
(13) y para emitir una primera señal de salida (SF); y
- una unidad de procesamiento y control (23)
conectada al primer sensor (21) y adaptada para procesar dicha
primera señal de salida (SF),
caracterizado porque incluye un segundo
sensor (19), adaptado para detectar el contacto entre la herramienta
(9) y la pieza (13) y para emitir una segunda señal de salida (SA)
indicativa de que ocurre dicho contacto, la unidad de procesamiento
y control (23) estando conectada al segundo sensor (19) y estando
adaptada para procesar la primera señal de salida (SF) sobre la base
de la segunda señal de salida (SA) y para proporcionar información
sobre el proceso de mecanizado de la
máquina-herramienta (1).
2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1
en el que dicha segunda señal de salida (SA) es indicativa de un
intervalo de tiempo (ti-tf) durante el cual existe
contacto entre la herramienta (9) y la pieza (13), la unidad de
procesamiento y control (23) estando adaptada para definir dicho
intervalo de tiempo (ti-tf) sobre la base de la
segunda señal de salida (SA) y procesar dicha primera señal de
salida (SF) en dicho intervalo de tiempo
(ti-tf).
3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1
o la reivindicación 2 en el que dicho segundo sensor (19) es un
sensor acústico (19).
4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 3
en el que dicha herramienta (9) es una muela de rectificar (9)
acoplada a dicho carro portaherramientas (3) y capaz de girar con
respecto al mismo, dicho sensor acústico (19) estando acoplado a
dicha muela de rectificar (9).
5. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho primer sensor (21) es
un sensor de detección de la fuerza (21).
6. Aparato de acuerdo con la reivindicación 5
en el que dicho carro portaherramientas (3) está acoplado a un carro
(4), que se puede desplazar a lo largo de una dirección transversal
(Y), dicho sensor de detección de la fuerza (21) estando unido a
dicho carro portaherramientas (3) y a dicho carro (4).
7. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4 en el que dicho primer sensor (21) es un
sensor de detección de la potencia.
8. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4 en el que dicho primer sensor es un
extensómetro.
9. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en el que dicha
máquina-herramienta incluye un control numérico (24)
conectado a dicha unidad de procesamiento y control (23).
10. Procedimiento para verificar el proceso de
mecanizado de una máquina herramienta (1) por medio de un aparato de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que incluye
los pasos siguientes:
- verificación (50) del valor lógico de la
segunda señal de salida (SA) y detección de un instante de inicio,
que corresponde sustancialmente al instante (ti) en el cual ocurre
el contacto entre la herramienta (9) y la pieza (13);
- supervisión (60), desde dicho instante de
inicio, de la primera señal de salida (SF);
- verificación (70) del valor lógico de la
segunda señal de salida (SA) y detección de un instante de
finalización, que corresponde sustancialmente al instante (tf) en el
cual ocurre la separación entre la herramienta (9) y la pieza
(13);
- finalización de la supervisión de la
primera señal de salida (SF) en el instante de la finalización;
- procesamiento (80) de dicha primera señal
de salida (SF);
- realización de una comparación (90) entre
los resultados de dicho procesamiento y los valores de referencia
y
- decisión, sobre la base del resultado de
dicha comparación, de las operaciones necesarias (100, 40; 110) que
se tienen que llevar a cabo.
11. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 10 en el que los resultados del procesamiento de la
primera señal de salida (SF) son indicativos de la cantidad de
material extraído en el transcurso del mecanizado de la pieza
(13).
12. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 10 en el que los resultados del procesamiento de la
primera señal de salida (SF) son indicativos de la condición del
afilado de la herramienta (9).
13. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 11 o la reivindicación 12 para la verificación del
proceso de mecanizado de una máquina rectificadora (1).
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