ES2272227T3 - Dispositivo para la determinacion de parametros en maquinas de mecanizado cnc. - Google Patents

Abstract

Dispositivo (1, 31) para la determinación de los parámetros de corrección de las coordenadas del útil de máquinas de mecanizado con mando CNC con una cabeza (1) de medición alojable en el alojamiento para el útil de la máquina, con una bola (9) de medición y con un dispositivo (31) de medición fijable a la mesa (32), la bancada o análogo de la máquina, poseyendo el dispositivo (31) de medición a) tres palpadores (29, 30, 83) de medición para su asiento en la bola (9) de medición, b) orientados cada uno en direcciones (75. 76. 85) de medición distintas y c) sus elementos de palpador pueden ser desviados de su posición contra las fuerzas de reposición de resortes, caracterizado porque las direcciones (75, 76) de medición de al menos dos palpadores (29, 30) de medición forman entre sí un ángulo agudo.

Description

Dispositivo para la determinación de parámetros en máquinas de mecanizado CNC.

El invento se refiere a un dispositivo para determinar los parámetros de corrección de las coordenadas del útil de máquinas de mecanizado con mando CNC.

Como se describe por ejemplo en el manual "Techniker-Handbuch" de Alfred Böge, 13ª edición 1992, páginas 1531 y sigs., es necesario conocer, para una exactitud de repetición de mecanizado de piezas de por ejemplo 1/1000 mm, la posición exacta del útil con relación a la pieza. Esto se logra usualmente fijando una serie de puntos de referencia. En este caso es preciso definir en primer lugar el punto M cero de la máquina, que constituye el origen del sistema de coordenadas de toda la máquina herramienta y, además, el punto R de referencia, que puede ser aproximado en cualquier momento en los tres ejes y que es necesario para la "puesta a cero" de los sistemas de medición de caminos así como uno o varios puntos W cero de la pieza asignados cada uno a un sistema de coordenadas referido a la pieza, un punto PO cero del programa, que es aproximado al comienzo de un programa CNC, representado por lo tanto el punto de ubicación del útil antes de empezar el mecanizado, puntos HP auxiliares, que son aproximados entremedias en el caso de piezas con un mecanizado especialmente difícil para obtener posiciones de partida definidas para otras acciones, un punto WWP de cambio del útil, en el que tiene lugar el cambio del útil y, finalmente, puntos F cero de los medios de fijación en el plano de apoyo de la pieza en un medio de fijación y puntos WZ de referencia del útil para la definición de una referencia entre el útil y el portaútiles.

Además, en las máquinas herramienta es posible aproximar los puntos de referencia correspondientes de distintas maneras, es decir, que el eje longitudinal del útil puede ser paralelo al eje X, al eje Y o al eje Z durante la aproximación de un punto. Estas diferentes posiciones de giro pueden ser realizadas en las distintas máquinas por caminos distintos, ya que los diferentes ejes de giro alrededor de los que se puede girar un portaútiles pueden ser perpendiculares entre sí, pero formar también entre sí ángulos de 45º por ejemplo. Debido a la gran cantidad de posibilidades de movimiento del portaútiles es posible, que posiciones mínimamente erróneas de las articulaciones del lado del chasis den lugar a desviaciones apreciables entre los valores de posición reales y los valores nominales, por lo que en la mayoría de los casos se realizan en una gran cantidad de puntos de referencia y al menos en tres posiciones de giro distintas del portaútiles mediciones de corrección con intervalos de tiempo regulares para compensar las variaciones de los valores reales debidas a desgaste, reducción de tensiones internas o variaciones de la temperatura.

Para ello se aproxima usualmente un punto de referencia deseado y a continuación se realiza en la posición de giro correspondiente una medición con un palpador de medición desde tres direcciones en el espacio distintas para determinar los valores de corrección de las coordenadas X, Y y Z referidas al punto de referencia correspondiente y a la correspondiente posición de giro del alojamiento del útil y retenerlas en la memoria de la máquina herramienta CNC. Este procedimiento es muy laborioso, ya que, por un lado, es preciso seleccionar manualmente el dato de la posición de giro y la aproximación de la posición correspondiente y, por otro, es preciso situar el palpador de medición así como leer y guardar el valor
medido.

Para simplificar este procedimiento se propone en la publicación para información de solicitud de patente europea 786 644 una disposición de medición en la que en un husillo de la máquina se puede disponer, en lugar del útil, un brazo, que soporta una bola en su extremo. A la mesa de la máquina se fija, por ejemplo por medio de imanes, un elemento cilíndrico, que posee igualmente una bola en el extremo libre de un pescante. Entre las dos bolas se extiende un brazo extensible telescópicamente, que comprende un receptor de valores de medida de la longitud de extensión del telescopio. Si se desplaza ahora la disposición de medición montada en el husillo de tal modo, que la bola dispuesta en el extremo libre del brazo describa una circunferencia alrededor de la bola de medición anclada en la mesa de la máquina, se pueden registrar las desviaciones de la separación entre las dos bolas. Sin embargo, con esta disposición sólo es posible una determinación de la posición de la bola de medición móvil en una sola dirección del espacio, mientras que la posición en las otras direcciones ortogonales a aquella siguen dependiendo de la exactitud de posicionado del brazo del útil y si se producen variaciones en ella, estas permanecen sin identificar, lo que representa un falseamiento de los resultados de las mediciones referidas a las tres direcciones X, Y y Z del espacio.

La disposición según la publicación para información de solicitud de patente alemana 44 07 605 tampoco aporta una mejora suficiente. A través de este documento se conoce el procedimiento de fijar por ejemplo a una mesa de la máquina o análogo un cuerpo de calibrado, con preferencia con forma de cubo. Este cuerpo de calibrado puede ser medido después por medio de un apéndice con forma de campana dispuesto en una de las pínolas desplazables en las tres coordenadas del espacio. Este apéndice con forma de campana está formado por tres superficies perpendiculares entre sí, que concurren en un vértice común. En estas superficies de referencia está dispuesto un total de seis sensores, que son necesarios para poder determinar la posición y la situación del cuerpo de medición con forma de campana con relación al cuerpo de calibrado. Esta disposición es, debido a la gran cantidad de sensores necesarios extremadamente cara y, por ello, no rentable.

El documento "Test fixture for measuring robot repeatability/accurancy" 700 IBM Technical Disclosure Bulletin 31 (1988) nov., No. 6, Armonk, NY, USA, páginas 457-460 describe un dispositivo de corrección para robots para el mecanizado automatizado. El dispositivo posee una cabeza de medición con bolas de medición alojable en el mango del robot. La cabeza de medición acciona palpadores de medición orientados en distintas direcciones de medición ortogonales.

De los inconvenientes del conocido estado de la técnica resulta el problema inicial del invento de perfeccionar un dispositivo conforme con el género indicado para la determinación de los parámetros de corrección de las coordenadas del útil de máquinas de mecanizado con mando CNC de tal modo, que los parámetros de corrección de la posición de un útil puedan ser determinados con un coste de medición y de construcción admisible y al mismo tiempo se puedan determinar con una exactitud suficiente.

La solución de este problema se logra con un dispositivo conforme con el género indicado con la combinación de características según la reivindicación 1.

El invento utiliza en lugar del cuerpo de referencia con forma de campana, como el conocido a través del documento DE-OS 44 07 605, una cabeza de medición con una bola de medición unida con una prolongación para su introducción en el alojamiento del útil de la máquina correspondiente. Contrariamente a la disposición según el documento EP 786 644 se fija a una mesa, bancada o análogo de la máquina un dispositivo de medición, que posee en total tres palpadores de medición, que pueden ser asentados en la bola de medición, estando orientados los palpadores de medición en distintas direcciones del espacio. Con ello es posible determinar siempre por medio del invento tres valores de medición sin variar la disposición de medición y calcular a partir de ellos - por ejemplo por medio de relaciones trigonométricas - los valores de corrección deseados para las coordenadas X, Y y Z. Con ello es posible reducir el coste necesario para la determinación de los valores de corrección deseados aproximadamente a un tercio frente al método de medición manual. A pesar de un coste de construcción admisible, el invento suministra resultados de medición óptimos, ya que una desviación del valor real de la posición con relación al valor nominal es identificada sin problemas en cualquier dirección del espacio.

Según el invento, las direcciones de medición de al menos dos palpadores de medición deberían forman una ángulo agudo entre sí. Las direcciones de medición de los palpadores de medición se cortan con preferencia en un punto en el que, con un posicionado correcto del brazo del útil, se halla el centro de la bola de la cabeza de medición alojada en el alojamiento para el útil. Siempre que al menos dos de estas direcciones de medición formen entre si un ángulo agudo, el centro de la bola sólo es rodeado por la disposición de medición en una superficie de aproximadamente 1/16 de la esfera de la bola, de manera, que se requiere un coste de programación pequeño para aproximar el brazo del útil con la cabeza de medición alojada en su alojamiento a la posición deseada sin deteriorar la disposición de medición. La posición angular entre los palpadores de medición en cuestión puede ser convertida por medio de relaciones trigonométricas en los correspondientes valores de posición o de compensación de coordenadas X, Y, Z ortogonales.

Se comprobó, que es ventajoso, que la bola de medición sea de metal templado. El templado de la bola de metal confiere a esta una estabilidad de formas grande, de manera, que se pueden obtener resultados muy precisos de la medición. Por otro lado, el templado de la bola de medición representa una protección para ella, de manera, que incluso con un manejo no correcto, por ejemplo a consecuencia de un manejo erróneo, de la máquina herramienta CNC, no es de temer un deterioro de ella.

El marco del invento abarca, que la bola de medición posea una cavidad dirigida en el sentido radial y con preferencia cilíndrica desde el punto de vista de su sección transversal para el alojamiento de un espárrago soporte. Un espárrago soporte de esta clase crea una transición definida entre la bola de medición con curvatura uniforme y la cola con forma preferentemente cónica del útil, que se corresponde con el alojamiento para el útil de la máquina CNC. El eje longitudinal del espárrago soporte se puede alinear de manera preferida coaxialmente con el eje de simetría del cono de montaje, antes o durante la fijación del espárrago soporte en el alojamiento. Siempre que la sección transversal del espárrago soporte concuerde con la sección transversal de la cavidad, se puede alojar este con una holgura mínima en la cavidad correspondiente y con ello el centro de la bola de medición se halla con gran exactitud sobre el eje longitudinal del espárrago soporte. Para ello es necesario, que la cavidad se extienda al mismo tiempo en el sentido exactamente radial con relación a la bola de medición. Siempre que la bola de medición sea de metal templado, lo única posibilidad para mecanizar la cavidad radial es la erosión.

El invento puede ser perfeccionado en el sentido de que el espárrago soporte sea encolado en la cavidad radial de la bola de medición. Una unión de esta clase puede ser realizada de una manera especialmente duradera y robusta sin exponer los elementos, que participan en ella, al peligro de variaciones de forma o a tensiones internas.

Para poder introducir el espárrago soporte en la cavidad de la bola de medición a pesar de la aplicación de un pegamento, es preciso prever una ranura de aire mínima entre estos elementos, de manera, que no es posible alcanzar una alineación exacta al cien por cien. Por ello se prevé, según el invento, que entre la bola de medición, respectivamente el espárrago soporte y el extremo alojable en el alojamiento para el útil de la cabeza de medición se disponga un dispositivo de ajuste. Dado que con este dispositivo de ajuste se debe compensar el desplazamiento radial mínimo todavía remanente entre la bola y el eje longitudinal de la cabeza de medición, debe poseer el dispositivo de ajuste un grado de libertad de movimiento radial.

En el marco del dispositivo de ajuste descrito más arriba se prevé con preferencia una unión disoluble entre el extremo de medición y el de alojamiento de la cabeza de medición. Aflojando esta unión se puede proceder a un desplazamiento radial relativo y con ello a un ajuste de la bola de medición con relación al extremo de alojamiento de la cabeza de medición.

Un perfeccionamiento ventajoso del dispositivo de ajuste se caracteriza porque en una de las dos piezas de la cabeza de medición se prevé una cavidad central y en la otra pieza una prolongación central. Estas piezas permiten por medio de un sencillo enchufe un ajuste aproximado de los elementos correspondientes.

El invento prevé, además, que entre la cavidad central y la prolongación central exista una ranura anular, que permita un desplazamiento radial limitado de las dos piezas. No es necesario, que el espesor de esta ranura anular sea mucho mayor que la holgura máxima entre la cavidad de la bola de medición y el espárrago soporte alojado en ella, de manera, que se puede compensar la excentricidad producida por ello.

Se pueden obtener otras ventajas, cuando en el anillo, que rodea la cavidad central, se prevén taladros roscados para roscar tornillos de ajuste capaces de presionar contra la superficie envolvente de la prolongación central para dar lugar a un desplazamiento relativo. Estos tornillos de ajuste son capaces de transformar pares de giro de accionamiento pequeños en fuerzas de desplazamiento grandes, de manera, que no es necesario deshacer la unión entre los dos extremos de la cabeza de medición para realizar un ajuste exacto. Esto tiene la ventaja de que el dispositivo de ajuste es autobloqueante en cualquier posición, de manera, que se pueden realizar desplazamientos relativos mínimos.

La disposición del medición del lado de la máquina puede ser comprimida, debido a la posibilidad de conversión expuesta más arriba, sin más en el espacio por el hecho de que los dos palpadores de medición forman entre sí un ángulo agudo de aproximadamente 45º. Para obtener tres valores de medición lineales independientes entre sí se debe tener en cuenta, que la dirección de medición del tercer palpador de medición sea exterior al plano definido por las restantes direcciones de medición. Con preferencia se recurre para ello a una disposición en la que la dirección de medición del tercer palpador de medición forme igualmente un ángulo de aproximadamente 45º con el plano definido por las restantes direcciones de medición. En este caso, las tres direcciones de medición reciben un alto grado de convergencia y el triángulo definido por los tres palpadores de medición sólo rodea el centro de la bola de medición posicionada correctamente en una zona de aproximadamente el 3% de la superficie esférica correspondiente, de manera que se dispone de una gran libertad de maniobra para la cabeza de medición y se excluye ampliamente el deterioro del palpador de medición debido a un manejo poco habilidoso de la máquina CNC.

Como se expuso más arriba, debido a los variadísimos factores de influencia puede tener lugar un posicionado erróneo del brazo del útil y con ello de la bola de medición dispuesta en su alojamiento. Para que, incluso con un desplazamiento de unos milímetros, se generen valores de medición exactos en los palpadores de medición, prevé el invento, además, que estos posean cabeza de medición ensanchadas, con preferencia a modo de platillo, cuyos lados delanteros estén orientados perpendicularmente a la dirección de medición correspondiente. Estas cabezas de medición ensanchadas a modo de platillos son capaces de determinar exactamente la distancia a la superficie de la bola de medición, incluso cuando esta no se desvía de la posición nominal en más del radio del platillo. Así por ejemplo, con un radio del platillo de 5 mm todavía se pueden tolerar desviaciones de aproximadamente 4,8 mm de la bola de medición con relación a su posición nominal.

Para garantizar un asiento óptimo de las cabezas de medición con forma de platillo de los palpadores de medición en la superficie de la bola de medición se deberían construir los elementos palpadores de los palpadores de medición de tal modo, que se puedan desplazar de su posición cero contra las fuerzas de resortes de reposición. Con ello no es necesario, por ejemplo, un acoplamiento con unión cinemática de forma de los elementos palpadores con la bola de medición, sino que los elementos palpadores son presionados siempre con sus cabezas contra la superficie de la bola de medición en el momento en el que esta se halle en la zona de movimiento de los palpadores de medición. Dado que no es necesario un acoplamiento con la bola de medición, se puede aproximar la cabeza de medición casi desde cualquier dirección al palpador de medición, lo que reduce considerablemente el trabajo necesario para la determinación de los parámetros de corrección.

En una primera forma de ejecución pueden estar acoplados los palpadores de medición con un comparador mecánico en el que se pueda leer con exactitud la desviación momentánea.

Además, es posible otra ejecución de los palpadores de medición con un convertidor mecánico-eléctrico, que genere una señal eléctrica proporcional a la desviación. Esta señal puede ser visualizada en un display digital o las señales eléctricas de los palpadores de medición son acopladas con las entradas eléctricas de la computadora de mando de la máquina herramienta correspondiente, de manera, que los resultados de las mediciones obtenidos pueden ser almacenados directamente y ser utilizados después como valores de compensación.

El invento puede ser perfeccionado en el sentido de que los palpadores de medición estén dispuestos en un elemento soporte común. Con ello resulta posible ajustar, por alineación de este elemento soporte único, al mismo tiempo los tres palpadores de medición, de manera, que es posible reducir adicionalmente los trabajos de ajuste. A continuación se puede posicionar la cabeza de medición en la posición correspondiente en tres posiciones de giro distintas, por ejemplo paralelas al eje X, al eje Y y al eje Z, no siendo necesario variar el elemento soporte de los palpadores de medición. Donde se necesitaba antes una gran cantidad de mediciones individuales manuales, se puede reducir ahora con el dispositivo según el invento el trabajo al ajuste del elemento soporte común, de manera, que el calibrado, respectivamente la determinación de los valores de compensación puede ser realizado en una fracción del tiempo necesario para ello hasta ahora.

El invento prevé, además, que el elemento soporte pueda ser unido con la mesa, la bancada o análogo de la máquina por medio de una columna o análogo. Con una columna de esta clase se desplaza hacia arriba y se distancia de la mesa de la máquina el punto de referencia, siendo necesario para el posicionado del brazo del útil tener en cuenta a lo sumo la columna y el propio elemento soporte, de manera que es posible la aproximación con un coste de programación lo más pequeño posible.

Siempre que la columna se componga de elementos de columna yuxtaponibles, se puede adaptar la longitud total a diferentes alturas del punto de referencia. En numerosos caso se pueden situar los puntos de referencia de tal modo, que sea suficiente el desplazamiento en altura escalonado del dispositivo de medición. Para casos especiales también se puede prever un elemento de columna variable telescópicamente de manera continua.

Una características importante del invento es que los elementos de columna pueden ser fijados unos a otros de manera, que no puedan girar y no se puedan desplazar en la dirección axial. Con ello es posible transferir una alineación definida del zócalo de la columna con relación a la mesa de la máquina sin desplazamientos y torsiones hasta el elemento de columna superior y con ello hasta el dispositivo de medición, de manera, que este puede ser ajustado con una pocas manipulaciones.

Para alinear el zócalo de la columna y con ello toda la columna en lo posible perpendicularmente a la mesa o a la bancada de la máquina se prevén en el pie de la columna aletas, que sobresalen aproximadamente en sentido radial, con superficie de asiento horizontales. Para la alineación correcta ya son suficientes tres de estas aletas de asiento, pero con un mecanizado suficientemente exacto de las superficies de asiento también se pueden utilizar más, por ejemplo cuatro aletas de asiento.

Para la fijación del zócalo de la columna sirve un dispositivo de aprisionamiento, que posee un elemento destalonado, que, junto con las superficies de asiento de las aletas sobresalientes radialmente, es capaz de rodear una parte de la bancada de la máquina.

Finalmente, es conforme con la doctrina del invento que el dispositivo de aprisionamiento posea un elemento, que pueda se introducido o fijado en una ranura de fijación de la mesa, de la bancada o análogo de la máquina. En este caso se puede tratar por ejemplo de un dado con un taladro roscado en el que se pueda roscar un tornillo, cuya cabeza rodea las prolongaciones sobresalientes hacia el interior de las aletas y de lugar con ello a un aprisionamiento de las aletas de asiento con el lado superior de la bancada de la máquina.

Otras características, propiedades, ventajas y efectos basados en el invento se desprenden de la descripción que sigue de formas de ejecución preferidas del invento así como del dibujo. En él muestran:

La figura 1, una vista lateral de la cabeza de medición, parcialmente en sección, que puede ser alojada en el alojamiento del brazo del útil.

La figura 2, una sección de la figura 1 a lo largo de la línea II-II.

La figura 3, una vista general de una columna según el invento con un brazo, que soporta tres palpadores de medición.

La figura 4, una vista del lado inferior de un elemento de columna de la disposición de la figura 3.

La figura 5, una vista del lado superior del elemento inferior o central de la columna de la disposición según la figura 3.

La figura 6, el detalle VI de la figura 3 en una representación en perspectiva ampliada.

La figura 7, otra forma de ejecución del elemento superior de la columna de la figura 3.

La cabeza 1 de medición según el invento dispone de una prolongación trasera con forma de cono para su introducción en el alojamiento para el útil de una máquina herramienta no representada. El cono 2 termina en su extremo delantero con sección transversal ensanchada en un collar 3 al que sigue una parte 4 cilíndrica con una sección transversal algo menor. En el lado 5 frontal delantero de esta se halla un rebajo 6 corrido a modo de escalón, que rodea una prolongación 7 igualmente cilíndrica con una sección transversal estrechada.

A este módulo 8 de montaje está fijado de manera disoluble un módulo 10, que soporta la bola 9 de medición. Este módulo 10 de la bola de medición dispone en su extremo trasero de un elemento 11 con forma de anillo, cuyo diámetro exterior equivale aproximadamente al diámetro de la parte 4 cilíndrica, mientras que el diámetro interior del elemento 11 anular es ligeramente mayor que el diámetro exterior de la prolongación 7 con sección transversal estrechada del módulo 8 de montaje. Este elemento 11 anular posee cuatro taladros 13 paralelos al eje 12 longitudinal de la cabeza 1 de medición, que pueden ser alineados cada uno con un taladro 14 ciego en el lado 5 frontal de la parte 4 cilíndrica del módulo 8 de montaje. Mientras que los taladros 14 ciegos están provistos de una rosca interior para roscar tornillos 15, la sección transversal de los taladros 13 pasantes en la parte 11 con forma anular del módulo 10 de la bola de medición es algo mayor que el vástago 16 de los tornillos 15, de manera, que el elemento 11 anular posee una pequeña libertad de movimiento radial con relación al eje 12 longitudinal.

Esta capacidad de desplazamiento puede ser aprovechada para ajustar el módulo 10 de la bola de medición y con ello la bola 9 de medición con relación al módulo 8 de montaje de tal modo, que el centro 17 de la bola de medición se halle exactamente sobre el eje 12 longitudinal del módulo 8 de montaje. Para ello sirven cuatro taladros 18 radiales en el elemento 11 anular, que lo atraviesan desde su lado 19 exterior hasta la cavidad 20 concéntrica y están provistos de una rosca 21 interior. En estos taladros 18 roscados pueden ser roscados desde el lado 19 exterior tornillos de ajuste, que, finalmente, apoyan con su lado frontal delantero en la superficie 22 envolvente de la prolongación 7. Apretando más determinados tornillos de ajuste, estos separan el elemento 11 anular en la zona correspondiente de la prolongación 7 y dan lugar a un desplazamiento excéntrico de ella con el que se puede compensar un desplazamiento excéntrico opuesto de la bola 9 de medición. De esta manera es posible un desplazamiento radial entre el módulo 10 soporte y el módulo 8 de montaje, incluso sin aflojar los tornillos 15 de fijación.

Al lado 23 delantero del elemento 11 anular sigue en primer lugar una prolongación 24 axial con una sección transversal reducida, que es rodeada por otro hombro en el que apoyan las cabezas de los tornillos 15 de fijación. Esta parte 24 cilíndrica se estrecha a lo largo del módulo 10 de la bola de medición y se prolonga finalmente en un espárrago 25 soporte, que posee una sección transversal de 1 cm a 3 cm por ejemplo.

En el lado 26 frontal libre de este espárrago 25 soporte está fijada la bola 9 de medición, que posee para ello un taladro 27 ciego con sección transversal cilíndrica, cuya sección transversal sólo es mínimamente mayor que la sección transversal del espárrago 25 soporte. El taladro 27 ciego posee por ejemplo una profundidad de 1 a 2 cm. Para la fijación de la bola 9 de medición se utiliza una pequeña cantidad de un pegamento, que se reparte sobre los lados interiores del taladro 27 ciego y que cura después de colocar la bola 9 de medición sobre el espárrago 25 soporte.

Mientras que el módulo 8 de montaje y también el módulo 10 de la bola de medición se pueden fabricar en su zona desde el elemento 11 anular hasta el espárrago 25 soporte como piezas torneadas, por ejemplo de acero inoxidable o de otro metal, la bola 9 de medición debería estar adicionalmente templada o poseer al menos un templado superficial. La razón para ello es que casi la totalidad de la superficie 28 de la bola 9 de medición puede servir, con excepción del taladro 27 ciego, como superficie de asiento de los palpadores 29, 30 de medición, de manera, que incluso las deformaciones más pequeñas, como las que se pueden producir en un choque pequeño contra un obstáculo duro, pueden dar lugar a una variación de los resultados de las mediciones ulteriores.

Siempre que el taladro 27 ciego se mecanice - como prevé, además, el invento - después del torneado y del templado de la bola 9 de medición, es preciso realizar esto con un procedimiento de mecanizado apropiado, por ejemplo por erosión.

Después del encolado del espárrago 25 soporte en el taladro 27 ciego de la bola 9 de medición queda esta unida de manera indisoluble con el módulo 10 de la bola de medición. Dado, por otro lado, que el encolado exige una pequeña holgura entre el espárrago 25 soporte y la cavidad 27, es posible, que la bola 9 de medición haya sido posicionada ligeramente fuera del eje longitudinal del espárrago 25 soporte. Sin embargo, esto se puede compensar después completamente con los tornillos de ajuste roscados en los taladros 18 roscados, desplazando excéntricamente la totalidad del módulo 10 de la bola de medición con relación al eje 12 longitudinal del módulo 8 de montaje hasta que el centro 17 de la bola 9 de medición se halle exactamente sobre el eje 12 longitudinal del módulo 8 de montaje.

Como permite apreciar la figura 3, los palpadores 29, 30 de medición están fijados por medio de una columna 31 a una mesa 32 de la máquina o análogo. La columna 31 se compone, en la forma de ejecución representada, de tres elementos 33 a 35 de columna con la misma longitud aproximadamente, siendo posible suprimir el elemento 34 central, de manera, que la altura del punto de referencia de la medición, que se corresponde con el centro 17 de la bola 9 de medición, puede ser variada al menos en escalones con relación a la mesa 32 de la máquina.

Todos los elementos 33 a 35 de la columna poseen una sección transversal con preferencia cilíndrica y se pueden construir como cuerpos huecos, es decir con forma de tubo, para ahorrar material. Los elementos 36, 37 de unión entre cada dos elementos 33, 34, respectivamente 34, 35 de la columna adyacentes entre sí se representan en las figuras 4 y 5 en una vista frontal. El lado 38 superior de un elemento 33, 34 de columna está refrentado en esta forma 31 de ejecución con excepción de un collar 40 corrido conformado en la zona del lado 39 interior del tubo. De manera correspondiente, el lado 41 inferior igualmente refrentado de un elemento 34, 35 de columna, que deba ser colocado encima, se provee en la zona del lado 39 interior del tubo de un canal 42 en el que se puede alojar el collar 40 a modo de un ajuste de transición. Con los lados 38, 41 frontales mutuamente asentado de los elementos 33, 34, respectivamente 34, 35 de tubo adyacentes se obtiene por medio de una unión cinemática de forma un ajuste de los correspondientes elementos 33 a 35 de columna y su alineación mutua paralela. Dado que en este caso el collar 40 también penetra en el canal 42, se obtiene adicionalmente una alineación coaxial. Finalmente, para conseguir también un ángulo de giro relativo definido entre los elementos 33 a 35 de columna yuxtapuestos se proveen cada uno de los elementos 36, 37 de unión de una prolongación 43, 44 radial provista en el lado 38, 41 frontal correspondiente de una cavidad 45, 46 con forma de ranura dirigida radialmente hacia el eje de la columna. En la ranura 45 en el lado 38 superior del elemento 33, 34 de columna inferior se puede introducir un dado con forma correspondiente con sección transversal rectangular o cuadrada. Este dado posee en su lado inferior un taladro provisto de una rosca interior, con preferencia con forma de taladro ciego, alineado con una cavidad 47 en la prolongación 43 del elemento 37 de unión en el correspondiente elemento 33, 34 inferior de la columna, de manera, que el dado pueda ser fijado con un tornillo, que atraviesa el taladro 47.

Además de la cavidad 46 con forma de ranura en el lado inferior del elemento 34, 35 de columna, que deba ser yuxtapuesto, se prevé en la prolongación 44 radial de esta parte de unión una ranura 46, que atraviesa la prolongación 44 desde el fondo de la cavidad 46 con forma de ranura hasta el lado 49 superior de la correspondiente parte 36 de unión. Las dos mitades de la prolongación 44 ranurada en la pieza 36 de unión están provistas cada una de un taladro 50, 51 tangencial alineados entre sí. Uno de los taladros 51 dispone de una rosca interior, mientras que el otro taladro 50 posee una sección transversal algo ensanchada para poder rodear con holgura el vástago de un tornillo 52 introducido en ella y roscado en la rosca 51. En la zona de la cabeza del tornillo se puede prever en este caso una escotadura 53 adicional en el lado 54 exterior de la pieza 36 de unión, de manera, que el lado inferior de la cabeza del tornillo pueda asentar con toda su superficie en el lado 55 exterior de la prolongación 44 radial, dando lugar, por medio de un apriete adicional del tornillo, a una aproximación de las dos mitades de la prolongación 44. Las mitades 46 de la ranura aprisionan entre sí el dado alojado en la ranura 45 del otro elemento 33, 34 de columna, de manera, que, por un lado, se crea una unión cinemática de forma desde el punto de vista del ángulo entre los dos elementos 33, 34, respectivamente 34, 35 de columna mutuamente enchufados y, por otro, las columnas 33 a 35 son fijadas mutuamente con unión cinemática de fricción.

Como se desprende, además, de la figura 3 se prevén en el elemento 33 de zócalo de la columna aletas 56, por ejemplo soldadas, que se extienden aproximadamente en sentido radial con relación al eje de la columna, cuyo lado 57 inferior está rectificado de tal modo, que se puedan colocar a haces sobre el lado 58 superior de la mesa 32 de la máquina, encargándose con ello de la alineación perpendicular exacta del zócalo 33 de la columna y con ello de la totalidad de la columna 31. Para ello ya es suficiente, que se prevean tres aletas 56 desplazadas mutuamente 120º, pero también cabe imaginar la utilización de, por ejemplo, cuatro aletas.

Para la fijación del zócalo 33 a la mesa 32 de la máquina se utiliza con preferencia una gran cantidad de ranuras 59 configuradas con forma de T en sección transversal en el lado 58 superior de la mesa 32 de la máquina. En esta ranura 59 en T se puede introducir desde un orificio frontal en el borde de la mesa 32 de la máquina un dado 60, cuyo ancho equivalga aproximadamente al de la zona destalonada de la ranura 59, de manera, que no pueda salir hacia arriba de la ranura 59. Este dado 60 posee un taladro roscado vertical en el que se puede roscar un tornillo 61.

La envolvente 63 tubular del elemento 33 de zócalo de la columna termina, para crear espacio para la cabeza 62 del tornillo 61, por encima de la superficie 57 de asiento de las aletas 56 radiales. Estas aletas están provistas al mismo tiempo con prolongaciones 64, que sobresalen hacia el interior, y que pueden ser cubiertas por la cabeza 62 del tornillo. Al apretar el tornillo 61, cuya cabeza 62 puede estar provista por ejemplo de un moleteado en el borde, se desplaza, por un lado, el dado 60 hacia arriba hasta que asiente en el destalonamiento a modo de hombro de la ranura 59 y, por otro, la cabeza 62 del tornillo es presionada al mismo tiempo hacia abajo al apretarla adicionalmente hasta que las aletas 56 son aprisionadas de manera inamovible sobre el lado 58 superior de la mesa 32 de la máquina.

Los palpadores 29, 30 de medición están dispuesto en un brazo 65 soporte horizontal, que se fija radialmente en voladizo al lado 66 superior del elemento 35 superior de la columna. Para ello se mecaniza en el lado 66 superior de este elemento 35 de la columna y también en la parte trasera del lado 67 inferior del brazo 65 soporte una ranura 68, que se extiende transversalmente, en la que se puede alojar un dado 69 común para evitar los movimientos transversales del brazo 65 soporte con relación a la columna 31. Finalmente, el brazo 67 soporte es aprisionado por medio de un tornillo 70 en el lado 66 superior de la columna 31. Para ello, el lado 66 superior, construido como placa 71 de cierre, de la columna 31 se provee de un taladro roscado central alineado con un taladro correspondiente en el brazo 65 soporte y que sirve para roscar un tornillo 70 de aprisionamiento coaxial con el eje de la columna. Para el paso del tornillo 70 de aprisionamiento a través del dado 69 se puede proveer este de un taladro correspondiente o en lugar de un solo dado 69 se utilizan dos dados distanciados entre sí, entre los que quede espacio para el paso del vástago 72 del tornillo. Después de apretar el tornillo 70 de aprisionamiento se fija el brazo 65 soporte a la mesa 32 de la máquina de manera inamovible en todas las direcciones del espacio.

En el extremo delantero o libre del brazo 65 soporte se conforma o fija, en especial se suelda o atornilla, un soporte 73 para la carcasa 74 de los palpadores 29, 30 de medición. El soporte 73 posee con preferencia varias partes con forma de placa, cuyos planos se extienden de manera exactamente perpendicular a las direcciones 75, 76 de medición deseadas del correspondiente palpador 29, 30 de medición.

Como muestra la figura 6, la carcasa 74 de un palpador 29, 30 de medición equivale a un disco cilíndrico plano, análogo a la caja de un reloj. A través de un cristal 77 frontal se pueden leer tanto una escala 78, como también ver la aguja 79 del comparador 80 correspondiente. En la envolvente 81 de un comparador 80 se halla una prolongación 82, que rodea el palpador 29, 30 de medición correspondiente, provista de una rosca exterior. Con la ayuda de esta prolongación 82 roscada se puede fijar el comparador 80 correspondiente al soporte 73, introduciendo la prolongación 82 en un orificio correspondiente del soporte 73, roscándola eventualmente en una rosca y/o fijándolo con un contraelemento.

Como permite apreciar, además, la figura 6, existen en total tres comparadores 80, cada uno con un palpador 29, 30, 83 de medición. Cada palpador 29, 30, 83 de medición está provisto en su extremo delantero de un ensanchamiento 84 a modo de platillo. para que, incluso con un ligero desplazamiento de la bola 9 de medición perpendicularmente a la correspondiente dirección 75, 76, 85 de medición no se falsee el correspondiente resultado de la medición.

Como se desprende también de la figura 6, las direcciones 75, 76 de medición de dos palpadores 29, 30 de medición forman entre sí un ángulo 86 de 45º. Estas dos direcciones 75, 76 de medición se hallan en la figura 6 en el plano del dibujo. La dirección 85 de medición del tercer palpador 83 de medición está desplazada igualmente un ángulo 87 de 45º, de tal modo, que las tres direcciones 75, 76, 85 de medición se corten en un punto 88 común.

Siempre que el centro 17 de la bola 9 de medición se halle, al aproximar el punto de referencia correspondiente, exactamente en el punto 88 de intersección de todas las direcciones 75, 76, 85 de medición, las desviaciones de todos los palpadores 29, 30, 83 de medición y con ello todos los resultados de las mediciones se corresponden exactamente con el radio de la bola 9, eventualmente reducidas en un valor de Offset debido a la distancia de las posiciones cero de los palpadores 29, 30, 83 de medición del punto 88 de intersección de las direcciones 75, 76, 85 de medición.

Si, debido a un error de posicionado de la máquina herramienta, no fuera posible hacer coincidir, al aproximar el punto de referencia deseado, el centro 17 de la bola 9 de medición con el punto 88 de intersección de las direcciones 75, 76, 85 de medición, los comparadores 80 indicarán resultados distintos. Dado que los comparadores 80 forman entre sí ángulos de 45º cada uno, los valores leídos no se corresponden con las coordenadas X, Y, Z del vector de desplazamiento entre el centro 88 de medición y el centro 17 de la bola. Sin embargo, por medio de cálculos trigonométricos es posible sin más calcular a partir de estos tres resultados de medición independientes linealmente entre sí de los comparadores 80 los valores X, Y, Z de este vector de desplazamiento y determinar con ello los valores de corrección, que deban ser introducidos en el mando de la máquina herramienta.

Esta conversión y almacenamiento también puede tener lugar automáticamente utilizando en lugar de los comparadores 80 mecánicos comparadores electrónicos en los que los palpadores 29, 30, 83 de medición están acoplados cada uno con un convertidor mecánico-eléctrico, que suministre una señal de salida proporcional a la desviación del palpador correspondiente. Según la construcción del convertidor de medida se puede generar una señal analógica o digital de salida. Digitalizando eventualmente una señal de salida analógica se puede introducir el valor de medición de un comparador 80 directamente, a través de una entrada de datos, en el mando de la máquina herramienta y ser almacenado por ella bajo una dirección de memoria asignada para ello.

En lugar de ángulos 86, 87 de 45º también se pueden utilizar otros ángulos. Sin embargo, es recomendable, que estos ángulos no se elijan demasiado grandes para que el margen de movimiento de la máquina herramienta sea mermado lo menos posible por la columna 31, el brazo 65 soporte, el soporte 73 y los comparadores 80.

Cuando la altura del punto 88 de referencia con relación a la mesa 32 de la máquina deba ser aumentada más, se puede utilizar, en lugar del elemento 35 superior de la columna, el elemento 89 de columna representado en la figura 7, en el que la superficie 90 de acoplamiento, que desde el punto de la topografía de la superficie equivale al lado 66 superior del elemento 35 superior de la columna, está alineado verticalmente, de manera, que el brazo 65 soporte también queda orientado verticalmente hacia arriba después de su montaje.

Claims (14)

1. Dispositivo (1, 31) para la determinación de los parámetros de corrección de las coordenadas del útil de máquinas de mecanizado con mando CNC con una cabeza (1) de medición alojable en el alojamiento para el útil de la máquina, con una bola (9) de medición y con un dispositivo (31) de medición fijable a la mesa (32), la bancada o análogo de la máquina, poseyendo el dispositivo (31) de medición

a) tres palpadores (29, 30, 83) de medición para su asiento en la bola (9) de medición,

b) orientados cada uno en direcciones (75. 76. 85) de medición distintas y

c) sus elementos de palpador pueden ser desviados de su posición contra las fuerzas de reposición de resortes, caracterizado porque

las direcciones (75, 76) de medición de al menos dos palpadores (29, 30) de medición forman entre sí un ángulo agudo.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos palpadores de los diferentes palpadores (29, 30, 83) no están acoplados mecánicamente entre sí.

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los dos palpadores (29, 30) forman entre sí un ángulo (86) agudo de aproximadamente 45º.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la dirección (85) de medición del tercer palpador (83) de medición se halla fuera del plano definido por las otras dos direcciones (75, 76) de medición.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque la dirección (85) de medición del tercer palpador (83) de medición forma con el plano formado por las otras dos direcciones (75, 76) de medición un ángulo (87) de aproximadamente 45º.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los elementos de palpado de los palpadores (29, 30, 83) de medición poseen cabezas (84) de medición ensanchadas, con preferencia a modo de platillo, cuyos lados delanteros están orientados perpendicularmente a la dirección (75, 76, 85) de medición correspondiente.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los palpadores (29, 20, 83) de medición están dispuestos con sus carcasas en un elemento (65, 73) soporte común.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque el elemento (65, 73) soporte puede ser unido por medio de una columna (31) o análogo con la mesa (32), la bancada o análogo de la máquina.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque la columna (31) se puede ensamblar a partir de varios elementos (33 a 35).

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque los elementos (33 a 35) de la columna pueden ser fijados mutuamente de manera no giratoria y no desplazable en la dirección axial.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la bola (9) de medición es de metal templado.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque la bola (9) de medición posee una cavidad (27), con preferencia erosionada, orientada radialmente y con preferencia cilíndrica en sección transversal para el alojamiento de un espárrago (25) soporte.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque el espárrago (25) soporte está encolado en una cavidad (27) radial de la bola (9) de medición.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre la bola (9) de medición, respectivamente un espárrago (25) soporte y el extremo (8) de la cabeza (1) de medición, alojable en el alojamiento para el útil, se dispone un dispositivo de ajuste.