ES2304125T3 - Dispositivo de mecanizacion y programa para el mando de maquinaria. - Google Patents

Abstract

Equipo (1) de mecanización con varias estaciones (S1, ..., SN) de mecanización cada una de las cuales presenta al menos un husillo (A1) de trabajo, y que sirven para realizar en piezas (3) de varias caras, desde diferentes direcciones de mecanización, procesos (B1, ..., BN) de mecanización fijados de antemano, con un dispositivo (21) de mando que presenta un dispositivo (34) de memoria para el almacenamiento en memoria de una asignación de los procesos (B1, ... BN) de mecanización fijados de antemano, a las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización y a los husillos (A1) de trabajo, caracterizado por un dispositivo (34a) de transformación de coordenadas para la conversión de cotas referidas a la pieza en órdenes de reglaje para las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización en sus sistemas propios de coordenadas, estando unido el dispositivo (34a) de transformación de coordenadas, con el dispositivo (34) de almacenamiento, para efectuar la transformación de coordenadas mediante la coordinación almacenada en memoria de los procesos (B1, ..., BN) de mecanización fijados de antemano, en las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización y husillos (A1) de trabajo.

Description

Dispositivo de mecanización y programa para el mando de maquinaria.

La invención se refiere a una instalación de maquinaria o a un equipo de mecanización, con varias estaciones de mecanización, y a un programa para el mando de una instalación semejante de maquinaria o equipo de mecanización.

En la práctica se conocen máquinas herramientas e instalaciones de fabricación en las que una pieza recorre varias estaciones de mecanización, realizándose fases individuales de mecanización en la pieza, en las estaciones de mecanización. La mecanización de las piezas se lleva a cabo en las estaciones individuales de mecanización, eventualmente en distintas posiciones de la pieza. El ajuste (equipamiento) de las estaciones individuales de mecanización, se estructura pues con frecuencia, en forma muy compleja.

Además, puede ser problemático distribuir las fases individuales de mecanización en las estaciones de mecanización, de manera que el equipo de mecanización trabaje con el máximo rendimiento. Esto presupone que se eviten tiempos de espera.

Esto dificulta el servicio de tales máquinas herramientas muy eficientes en sí mismas.

Por el documento DE 31 46 342 A se conoce un equipo para la preparación de datos de CN [control numérico] de la pieza, para un sistema de máquinas herramientas de CN. En este, la información de mecanización para la mecanización de una pieza, es subdividida por un procesador de la división de datos de CN, en una multitud de informaciones de elementos de mecanización, cada uno de los cuales puede ser realizado por una única herramienta. Las informaciones seleccionadas de elementos de mecanización son encadenadas y preparadas por un procesador para la preparación de datos de CN, de conformidad con la asignación de tarea determinada por un procesador de asignación de tareas.

Pero para facilitar los datos de CN es necesaria una conversión manual de cotas en el plano, en órdenes de CN.

Por el documento EP 0 706 103 A1 se conocen un procedimiento y un dispositivo para la programación de una máquina herramienta. Esta presenta una estación de mecanización con un husillo de trabajo, y sirve para realizar en piezas, procesos de mecanización fijados de antemano. Está previsto un dispositivo de mando para el mando de la máquina herramienta. El dispositivo de mando comprende un dispositivo para transformación de coordenadas, para la transformación de datos de CAD [diseño asistido por ordenador] referidos a la pieza, en órdenes de reglaje para la máquina herramienta en su sistema propio de coordenadas.

Partiendo de esto es misión de la invención crear un equipo de mecanización, así como un programa de servicio para este, con el que, o mediante el cual, se facilite el servicio de la instalación o equipo.

Esta misión se resuelve mediante el equipo de mecanización según la reivindicación 1.

El equipo de mecanización según la invención presenta varias máquinas, o al menos varias estaciones de mecanización que sirven para realizar en piezas, procesos de mecanización fijados de antemano, y en principio están equipadas para realizar distintos procesos de mecanización seleccionados de una lista de procesos de mecanización. Por ejemplo, se trata de procesos de fresado o taladrado, para cada uno de los cuales, está previsto un husillo de trabajo accionado giratorio. Si en cada una de las estaciones individuales de mecanización está dispuesto uno o varios husillos de trabajo, en las estaciones de mecanización de conformidad con las herramientas previstas en los husillos de trabajo, se pueden efectuar en la pieza taladros, fresar superficies, tallar roscas u otras mecanizaciones. Esto significa concretamente que un proceso de mecanización, como por ejemplo, la producción de un taladro, se puede realizar en cada estación de mecanización, siempre y cuando no sean necesarias fases ningunas de preparación.

El dispositivo de mando contiene un módulo de coordinación que fija exactamente esto, a saber, en qué máquina o estación de mecanización se realiza qué proceso de mecanización. De este modo se crea la posibilidad de la asignación o distribución automática de los procesos de mecanización en las estaciones de mecanización (o máquinas) y, por tanto, la posibilidad de la optimización del tiempo. Con independencia de esto, se consigue no obstante una simplificación notable del servicio, con respecto a procedimientos convencionales de programación de instalaciones o de máquinas, en los que las fases de mecanización que son necesarias para la mecanización de la pieza, han sido asignadas a mano por un ajustador u operario, a los husillos individuales de trabajo del equipo de mecanización. Gracias a la asignación automática según la invención, a partir de ahora es suficiente cuando para la pieza se fija de antemano una descripción de los procesos de mecanización a realizar, referidos a un sistema de coordenadas de la herramienta, y los tiempos necesarios de mecanización. La distribución de los procesos individuales de mecanización en las estaciones individuales de mecanización y en la unidad de mecanización, acaece automáticamente.

Si se ha encontrado una coordinación de los procesos de mecanización con las estaciones individuales de mecanización (o máquinas) y con los husillos de trabajo, sobre la base de la coordinación dada de fases de mecanización con estaciones de mecanización y husillos de trabajo, el dispositivo de mando determina a partir de los datos de mecanización (cotas referidas a la pieza), órdenes de reglaje para las estaciones de mecanización en sus sistemas propios de coordenadas. Esto significa una simplificación muy notable del servicio para el operario/ajustador. En el caso de piezas en las que hay que realizar muchas operaciones individuales, y que en las estaciones individuales de mecanización, quizás se posicionan varias veces de nuevo entre fases individuales de mecanización, el operario no tiene que reflexionar ahora más sobre qué husillo de trabajo efectúa la mecanización en la pieza, desde qué dirección, y cómo hay que transformar el resultado deseado de la mecanización en órdenes de reglaje para el husillo de trabajo, o para su avance. La programación del movimiento de los husillos de trabajo en las estaciones de mecanización, se lleva a cabo exclusivamente sobre la base de un sistema de coordenadas referido a la pieza, sin un conocimiento preciso del programador de en qué estación de mecanización se efectúa la mecanización, mediante qué husillo de trabajo, y en qué dirección se mueve este.

Con esto la invención puede emplearse para la programación de máquinas complejas o instalaciones que se compongan de varias máquinas o estaciones de mecanización. Esto tiene importancia sobre todo en la producción de piezas muy exigentes que requieren una mecanización en muchísimas fases individuales. La invención permite al usuario elaborar fácilmente y con seguridad, una cadena de proceso.

En cada estación de mecanización pueden estar dispuestas varias unidades de mecanización. Cuando estas están equipadas para mecanizar la pieza desde dos direcciones diferentes, en una y la misma pieza se pueden efectuar simultáneamente varias operaciones de mecanización. Cada unidad de mecanización está unida de preferencia con al menos uno o varios dispositivos de reglaje, con los que la unidad de mecanización se puede posicionar en relación con la pieza. En qué dirección se lleva a cabo el posicionamiento en relación con la pieza, depende aquí de la posición de la pieza. La conversión de las coordenadas de la pieza en las coordenadas de las estaciones de mecanización y de las unidades de mecanización (transformación de coordenadas) se lleva a cabo automáticamente sobre la base de la tabla de correspondencias.

En el equipo de mecanización las piezas están llevadas de preferencia por asientos de la pieza, que están unidos con sendos dispositivos de posicionamiento. Estos sirven para mover la pieza afectada a la respectiva estación de mecanización en posiciones de mecanización distintas unas de otras y, en caso necesario, fijarlas en estas. De este modo las piezas pueden mecanizarse por costados diferentes en una y la misma estación de mecanización. Si las unidades de mecanización están realizadas, por ejemplo, como cabezal revólver, este puede presentarse con husillos diferentes de trabajo y, por tanto, con herramientas diferentes. Aquí se producen muchísimas posibilidades de mecanización y puede obtenerse una altísima productividad. La conversión en función de la posición de la pieza, de las coordenadas de la pieza en las correspondientes órdenes de reglaje y en las coordenadas de las estaciones de mecanización, se lleva a cabo una vez más automáticamente mediante la tabla de correspondencias, que se tiene preparada en el dispositivo de mando. Las piezas se transportan de preferencia sincronizadas de estación de mecanización a estación de mecanización. El dispositivo de mando está previsto aquí para asegurar que el ulterior transporte de las piezas se lleva a cabo cada vez, cuando hayan terminado su trabajo todas las unidades de mecanización. Los procesos de mecanización están anotados, en su coordinación respecto a las estaciones individuales de mecanización y unidades de mecanización (cabezales revólver), en una lista o tabla correspondiente que está almacenada en un dispositivo de memoria. El módulo de coordinación realiza la asignación de los necesarios procesos de mecanización a las estaciones de mecanización, de manera que las diferencias temporales entre los ciclos de trabajo en las estaciones individuales de mecanización, sean aproximadamente de igual duración. Esto quiere decir que se minimizan las diferencias temporales entre los procesos de mecanización a realizar en las estaciones de mecanización. Esto lo consigue el módulo de coordinación mediante clasificación de los procesos de mecanización de conformidad con su prioridad y duración, y asignación a las estaciones de mecanización, comenzando con los procesos de mecanización (tareas) más largos. Para tener un punto de partida para esto, cuánto dura (tiempo del ciclo) en total en cada estación de mecanización, la mecanización (tarea de mecanización) a realizar, primeramente puede dividirse antes la duración de todas las tareas de mecanización, por el número de las unidades de mecanización y estaciones de mecanización. Esto puede hacerse en caso de necesidad, por separado según direcciones de mecanización referidas a la pieza. El tiempo del ciclo así obtenido por estimación tan en bruto, puede suministrar un primer punto de partida para saber si los procesos de mecanización (designados también sinónimamente como "tareas de mecanización") previstos para una estación de mecanización, pueden realizarse realmente, o no.

Para la realización de la asignación de los procesos de mecanización a las estaciones de mecanización, el módulo de coordinación elabora primeramente listas de procesos de mecanización que hayan de realizarse en determinadas secuencias predeterminadas, como por ejemplo, primero el taladrado de un agujero para roscar y a continuación el tallado de una rosca. En sentido lato, el módulo de coordinación distribuye antes los procesos más largos de mecanización en las estaciones individuales de mecanización, por ejemplo, cuando existen tres estaciones de mecanización, buscando los tres procesos más largos de mecanización, y asignando cada uno a cada estación de mecanización. Esto teniendo en cuenta la secuencia de los procesos de mecanización, determinados en las listas parciales arriba citadas, en caso de que una secuencia semejante sea aquí vinculante. Por lo demás, de los procesos de trabajo restantes se escogen aquellos con el tiempo máximo de mecanización y se asignan a la unidad de mecanización o estación de mecanización en la que todavía esté disponible el tiempo máximo. Esto se realiza siempre teniendo en cuenta la secuencia predeterminada de mecanización (véanse listas parciales), es decir, la secuencia de la realización de procesos individuales de mecanización que se establecen unos tras otros, se tiene en cuenta como otro criterio de clasificación. Cuando por motivos de la secuencia predeterminada de mecanización, dos procesos de mecanización tienen que asignarse a una estación de mecanización, y en esta, a la misma unidad de mecanización, y cuando la suma de los tiempos de mecanización de los dos procesos de mecanización, es mayor que un tiempo previsto del ciclo, se aumenta el tiempo del ciclo a la suma.

\newpage

Si se ha conseguido una distribución de los procesos individuales de mecanización en las distintas estaciones de mecanización, el módulo de coordinación comprueba si las diferencias existentes de tiempos de mecanización entre los tiempos de mecanización en las estaciones de mecanización, son mayores que los tiempos más cortos de mecanización existentes. En caso de que sea así, se desplazan si es posible, los procesos de mecanización con los tiempos más cortos de mecanización. Si se encuentran en estaciones de mecanización que globalmente necesitan más tiempo que otras estaciones de mecanización, se desplazan a las estaciones de mecanización con tiempos más cortos de mecanización. Por el contrario, si se encuentran en estaciones de mecanización con tiempo más corto del ciclo, estos procesos de mecanización se desplazan a estaciones de mecanización con tiempo más largo del ciclo, y para compensar, desde estas estaciones de mecanización se desplazan procesos de mecanización de tiempo más largo de mecanización, a las estaciones de mecanización con tiempos más cortos del ciclo. Esto puede acaecer en el marco de un procedimiento de compensación que puede ponerse en práctica en un módulo propio del programa (módulo de compensación).

Si mediante el módulo de coordinación y, en su caso, el módulo de compensación, se consigue una distribución de los procesos individuales de mecanización en las estaciones de mecanización, unidades de mecanización y husillos de trabajo, sobre la base de esta coordinación se puede elaborar un programa de mando de las máquinas. Este programa de mando de las máquinas se produce en el módulo de cálculo, y contiene todas las órdenes de posicionamiento y reglaje necesarias para la realización de los procesos de mecanización. De él se deducen entonces los tiempos reales del ciclo necesarios para la realización de los procesos de mecanización en las estaciones de mecanización, y que pueden ser presentados de retorno en el módulo de coordinación. Si se comprueba que los tiempos del ciclo en las estaciones individuales de mecanización siguen coincidiendo en lo esencial unos con otros, se mantiene la asignación elegida. En caso de que no sea así, puede utilizarse de nuevo el módulo de compensación para modificar la asignación de los procesos de mecanización a las estaciones individuales de mecanización y a los husillos de trabajo. Aquí pueden servir de base ahora los tiempos de mecanización más los tiempos necesarios de ajuste y los tiempos de posicionamiento. Para una asignación modificada, estos tiempos de ajuste y tiempos de posicionamiento de la asignación antes elegida, forman una aproximación que puede ser comprobada una vez más transfiriendo los datos al módulo de cálculo. De este modo en un proceso iterativo de cálculo puede conseguirse en último término una asignación optimizada.

En una forma ventajosa de realización de la invención, el programa de mando para las máquinas o para el equipo de mecanización, sirve no sólo para la elaboración del programa de mando de las máquinas para las estaciones individuales de mecanización y husillos de trabajo, con independencia del conocimiento del operario y del programador de en qué estación de mecanización se realizan qué procesos de mecanización, sino además para la corrección del reglaje de las máquinas en función de piezas fabricadas de prueba. Para ello sirve un dispositivo de medida que comprueba en cuanto a exactitud dimensional las muestras tomadas al azar, o lotes de piezas fabricados a título de prueba. La medición se realiza en un sistema de coordenadas que, por ejemplo, es específico de la pieza, es decir, el sistema de coordenadas para la medición es en todo caso, independiente de los sistemas de coordenadas de las estaciones individuales de mecanización. Si los valores determinados en la medición de las cotas de la pieza, se desvían de sus valores teóricos, puede tener lugar un reajuste automático de las unidades correspondientes de mecanización. Para ello se adapta o modifica la parte del programa de mando de las máquinas, que manda el husillo de trabajo que realiza el proceso de mecanización afectado. Para ello el operario, en una forma ventajosa de realización del programa de mando según la invención, no tiene que volver a reconsiderar más en detalle en qué estación especial de mecanización se realiza un proceso de mecanización que fije la cota de la pieza. El programa de mando contiene esta información en una tabla de correspondencias que ha sido preparada, por ejemplo, con el módulo de coordinación, y forma la base para la distribución de los necesarios procesos de mecanización en las estaciones individuales de mecanización. Mediante la tabla de correspondencias se transforman las desviaciones de los valores actuales, de los valores teóricos de las cotas afectadas de la pieza, registradas en el sistema de coordenadas para la medición, en las coordenadas de la estación correspondiente de mecanización, a la que señala la tabla de correspondencias. Sobre la base de este sistema de coordenadas de la estación de mecanización, puede ahora el módulo de cálculo, calcular una parte modificada correspondiente para el programa de mando de las máquinas.

Es ventajoso en esta forma de realización que los resultados de la medición se pueden extraer automáticamente para el reajuste o equipamiento del equipo de mecanización, sin que un operario tenga que reconsiderar de nuevo en absoluto, en qué estación de mecanización se produce la cota afectada de la pieza, y cómo se tiene que modificar el programa de mando de las máquinas para esta estación de mecanización. Esto es, especialmente después, una simplificación notable del servicio, cuando la pieza modifica su posición en las estaciones de mecanización, o entre estas, de manera que el sistema de coordenadas de la pieza se mueva en las estaciones individuales de mecanización, o presente con independencia de esto, una orientación básicamente distinta que en la máquina de medir, o de la que sirvió de base en la consideración (diseño) de la pieza.

Particularidades ventajosas de formas de realización de la invención, son objeto del dibujo, de la descripción o de reivindicaciones secundarias.

En el dibujo se ilustra un ejemplo de realización de la invención. Se muestran:

Figura 1, un equipo de mecanización con dispositivo de medición y con el de mando, en representación esquematizada en perspectiva.

Figura 2, el flujo de datos del equipo de mecanización y del dispositivo de mando según la figura 1, en representación esquemática.

Figura 3, el funcionamiento escalonado en el tiempo de unidades individuales de mecanización, en tres estaciones de mecanización, como diagrama esquemático en función del tiempo.

Figura 4, la estructura de los datos para la descripción de procesos individuales de mecanización para la mecanización de una pieza, y su distribución en distintas estaciones de mecanización, unidades de mecanización y husillos de trabajo, en forma de una tabla.

Figura 5, el flujo de información para el procesamiento de datos de medición mediante el dispositivo de mando, como diagrama esquemático de bloques.

Figura 6, el flujo de información en la elaboración iterativa de un programa optimizado de mando de las máquinas, para las unidades individuales de mecanización, en representación esquematizada.

Figura 7, un esquema del programa, para la ilustración del funcionamiento del módulo de coordinación, en un alto nivel de abstracción.

Figura 8, el funcionamiento del módulo de coordinación en tanto en cuanto se haya experimentado la distribución de los procesos individuales de mecanización en estaciones de mecanización, en un nivel de abstracción algo inferior, y

Figura 9, un resumen de los sistemas de coordenadas de las unidades de mecanización, en las estaciones de mecanización según la figura 1.

En la figura 1 se ilustra un equipo 1 de mecanización que sirve para fabricar piezas 2 a partir de un estado 3 en bruto (pieza en bruto). Esto acaece mediante mecanización con arranque de virutas en varias estaciones S1, S2, S3 de mecanización. En el ejemplo presente de realización, en cada una de las estaciones S1, S2, S3 de mecanización están previstas dos unidades R1, R2 de mecanización en forma de cabezales 4, 5; 6, 7; 8, 9 revólver. Los cabezales revólver son, por ejemplo, revólveres de corona con varios, por ejemplo, seis husillos A1, A2, A3, A4, A5, A6 de trabajo en cada uno. Esto está ilustrado en la figura 1, en el cabezal 5 (R2) revólver. Husillos A1 a A6 correspondientes de trabajo, están previstos en todos los demás cabezales, 4, 6, 7, 8, 9 revólver.

Cada cabezal 4 a 9 revólver está dispuesto giratorio, de modo que cada uno de sus husillos A1 a A6 de trabajo se puede llevar opcionalmente a una posición que señale hacia la pieza 3.

Para el transporte de las piezas 3 desde cada estación de trabajo a cada una de las siguientes, y para el posicionamiento de las piezas 3 en las estaciones S1, S2, S3 de trabajo, está previsto un portapiezas 11 que está apoyado giratorio paso a paso, alrededor de un eje 12 vertical. El portapiezas está configurado aproximadamente cruciforme, y presenta superficies laterales orientadas en dirección periférica. En estas están previstas las llamadas mesas 14 planetarias que alojan las piezas 3 pudiendo girar alrededor de ejes H horizontales, o pudiendo transferirse. La disposición se ha tomado aquí globalmente, de manera que cada uno de los cabezales R1 revólver apunte a las superficies laterales de las piezas 3, mientras que cada uno de los cabezales R2 revólver, apunta a las caras frontales de las piezas 3, a las que son perpendiculares los ejes H de giro.

Cada uno de los cabezales 4 a 9 revólver, está apoyado ajustable vertical y horizontalmente, mediante unidades de posicionamiento, como está indicado en la figura 1 para cada cabezal 4 a 9 revólver, mediante tres flechas. Conforme a esto, para cada cabezal 4 a 9 revólver está prevista una unidad de posicionamiento para el ajuste vertical, y para el ajuste horizontal están previstas dos unidades de posicionamiento, que en la figura 1 no están ilustradas en detalle para mejorar la claridad. Las correspondientes direcciones x, y, z de ajuste están fijadas específicamente en todas las estaciones de mecanización (es decir, para todos los cabezales 4 a 9 revólver).

Como se indica únicamente de forma esquemática en la figura 1, el equipo 1 de mecanización, es mandado por un dispositivo 21 de mando que controla o manda todos los dispositivos de posicionamiento y de ajuste. El dispositivo 21 de mando puede estar unido con una máquina de medir o con otro dispositivo 22 de medida que en la figura 1 está indicado únicamente en forma esquemática, y que sirve, para mediante un cabezal 23 de medición que se puede posicionar, determinar cotas y dimensiones de una pieza 2 mecanizada.

La estructura del dispositivo 21 de mando se ilustra en la figura 2 de forma muy abstracta. Núcleo del dispositivo 21 de mando es una zona 24 de memoria que contiene o puede recibir datos de mecanización referidos a la pieza. Estos se componen, por ejemplo, de una lista ilustrada a la izquierda en la figura 4, en la que están archivados procesos B1 a BN individuales de mecanización que representan las tareas de mecanización. A los procesos individuales de mecanización están coordinados en forma apropiada, los datos existentes que caracterizan el tipo del proceso de mecanización, e indican el tiempo ti que requiere el proceso de mecanización. Adicionalmente existen datos sobre secuencias de mecanización y condiciones de mecanización. Por ejemplo, esto está ilustrado en la línea para la mecanización B3 que sólo puede tener lugar cuando previamente se hayan pasado las fases B1 y B2 de mecanización. Este es el caso, por ejemplo, para un proceso de alisado al que tiene que haber precedido un proceso de desbaste y, en ciertos casos, otro proceso de mecanización. Otro ejemplo de tales encadenamientos son los taladros roscados en los que la producción del proceso de tallado de la rosca, no se puede efectuar hasta que haya sido taladrado en acabado el agujero para roscar.

El dispositivo de mando ilustrado en la figura 2, puede presentar una unidad 25 de visualización para visualizar alfanumérica o gráficamente los procesos de mecanización fijados de antemano, y en su caso poder modificarlos. Para ello sirven un dispositivo reproductor de imagen (pantalla) y aparatos de entrada como un teclado, así como aparatos gráficos de entrada, en caso necesario.

Al bloque 24 de memoria está conectado un bloque 26 de preparación que convierte los datos referidos a la pieza del bloque 24 de memoria, en datos para el mando de las máquinas. Para ello el bloque 26 de preparación contiene un módulo 27 de coordinación que distribuye los procesos B1 a BN individuales de mecanización según la figura 4, en las estaciones S1, S2, S3 individuales de mecanización y en sus unidades de mecanización, revólver R1, revólver R2, así como en sus husillos A1 a A6 de trabajo. Si se ha efectuado la distribución, el módulo de coordinación hace seguir los datos correspondientes a un módulo 28 de mando (figura 2), que sobre la base de esta coordinación produce programas de mando de máquinas para las unidades R1, R2 individuales de mecanización y para sus husillos A1 a A6 de trabajo. Además, el módulo de mando produce las órdenes de mando para el portaherramientas 11 y para los planetas 14.

Para la retroalimentación, es decir, para la corrección de los programas de mando de las máquinas, que mandan las estaciones S1, S2, S3 individuales de trabajo y los revólveres R1, R2, así como eventualmente las mesas 14 planetarias, sirve el dispositivo 22 de medida que está conectado a un módulo 29 de seguimiento. Este está unido con el módulo de mando mediante el módulo de coordinación, de manera que aquel, de conformidad con los resultados de la medición, pueda modificar los programas de mando de las máquinas de las estaciones individuales de mecanización y unidades (S1 a S3 y R1, R2) de mecanización. Aquí el módulo 29 de seguimiento puede recibir módulos para la evaluación estadística de los resultados de la medición, para en especial contrarrestar las tendencias a largo plazo.

El sistema descrito hasta aquí trabaja como sigue:

Partiendo de los datos de mecanización referidos a la pieza, el módulo 27 de coordinación elabora primeramente programas de mando de las máquinas, encadenados unos con otros, para las unidades individuales de mecanización, es decir, para los cabezales 4, 5, 6, 7, 8, 9 revólver y para el portapiezas 11, así como para las mesas 14 planetarias. Los programas individuales de mando de las máquinas están sincronizados unos con otros para conseguir que el portapiezas 11 pueda seguir girando de estación en estación con un ritmo constante. La elaboración del programa de mando de las máquinas, se lleva aquí de preferencia automáticamente, como está ilustrado en la figura 4. Esto quiere decir que los procesos B1 a BN individuales de mecanización se asignan a estaciones S1, S2, S3 correspondientes y para estas a su vez, a husillos A1 a A6 de trabajo. Esto según el esquema temporal que se deduce de la figura 3, según el cual en cada estación S1, S2, S3 debe de exigirse el mismo tiempo del ciclo. Para ello se distribuyen las correspondientes tareas Bi de mecanización en las estaciones S1, S2, S3 individuales de mecanización, de manera que en la suma se obtengan tiempos iguales de mecanización.

En la figura 3 está ilustrada una mecanización de la pieza en la estación S1 de mecanización, en tres posiciones de la pieza, en la estación S2 de mecanización en tres posiciones fijas, y una mecanización con pieza en movimiento, y en la estación S3 de mecanización, de nuevo en tres posiciones fijas de la pieza. En caso necesario pueden tomarse como base también, más o menos o diferentes posiciones de la pieza.

En la primera estación de mecanización, los revólveres R1, R2 atacan primeramente al mismo tiempo sobre la pieza, pudiendo girarse cada revólver R1, R2 independientemente del otro revólver, en posiciones diferentes. De este modo en caso de necesidad cada husillo A1 a A6 de trabajo puede atacar la pieza. Si ha terminado la mecanización de la pieza en la posición dada de la pieza, los dos revólveres R1, R2 se trasladan de manera que las correspondientes herramientas logren desacoplarse de la pieza. En el tiempo P de reposo se puede posicionar ahora de nuevo la mesa planetaria, tras lo cual se utilizan de nuevo los dos revólveres R1, R2 para la mecanización de la pieza. De este modo se puede continuar la mecanización de la pieza en todas las estaciones S1, S2, S3 de mecanización, al mismo tiempo.

Se encuentra una excepción en la estación S2 de mecanización en la que el revólver R2, después de que el revólver R1 se haya desacoplado de la pieza, permanece en ataque mientras se posiciona la pieza (bloque P). Esto, por ejemplo, para fresar una canal curva o una garganta periférica, que exige mover la pieza mientras está acoplada con la herramienta.

La distribución de los procesos B1 a BN de mecanización se ha efectuado según el esquema de la figura 3, de manera que todos los revólveres R1, R2 trabajen siempre lo más posible, y estos se lleguen a desacoplar de la pieza, tan sólo cuando se posicione la pieza (en cada bloque P con excepción del primer bloque P en la estación S2 de mecanización), y que la ulterior maniobra del portapiezas 11 se lleve a cabo en cada uno de los tiempos de reposo en los que todos los cabezales R1, R2 revólver están desacoplados de la pieza. Estos tiempos de reposo están indicados en la figura 3 mediante líneas verticales.

La distribución de los procesos individuales de mecanización en las estaciones de mecanización y en las unidades de mecanización, se efectúa mediante el módulo 27 de coordinación, cuyo enlace en el bloque 26 de preparación está ilustrado en detalle en la figura 6. El módulo 27 de coordinación efectúa, por ejemplo, según un algoritmo que se explicará en un punto posterior, una distribución y asignación de los procesos de mecanización a las estaciones individuales de mecanización, y de este modo produce listas de estaciones para las estaciones S1, S2, S3 de mecanización, y de sus unidades R1, R2 de mecanización. Las listas de estaciones se transfieren al módulo 28 de mando que contiene un módulo 31 de cálculo. El módulo de cálculo, a partir de los procesos de mecanización distribuidos en cada una de las estaciones de mecanización y cada una de las unidades de mecanización, calcula instrucciones de mando para las máquinas en forma de programa, y los correspondientes datos de mando para ellas. Estas instrucciones de mando para las maquinas se presentan, por ejemplo, en forma de programas de CNC [control numérico computerizado] para cada una de las unidades de mecanización (para cada uno de los revólveres 4 a 9 y sus unidades de posicionamiento), estando encadenados unos tras otros los programas individuales de CNC mediante marcas de sincronización. Estos programas de CNC contienen todas las órdenes de reglaje para las unidades de posicionamiento de los revólveres, y para los revólveres, así como para el portapiezas 11 y sus planetas 14.

A partir de las presentes instrucciones de mando (programas de CNC) se puede calcular mediante un sector 32 correspondiente del módulo de cálculo, el tiempo del ciclo necesario en cada estación S1, S2, S3 de mecanización. Además, se pueden comprobar los procesos individuales de mecanización, en cuanto a sincronismo efectivo. Puede muy bien suceder que éste todavía no se haya conseguido por ahora, a pesar de que el módulo de coordinación haya efectuado la distribución de los procesos de mecanización de manera que se produzca el sincronismo en el trabajo de los revólveres R1, R2 individuales. Esto sucede porque en la lista de mecanizaciones se anotan ciertamente los tiempos de mecanización, pero todavía no se conocen los tiempos de posicionamiento necesarios para ello. Estos no se deducen en cada caso hasta la elaboración del programa concreto de mando para las máquinas (del programa CNC), porque este tiene que tener en cuenta en la elaboración de la instrucción de posicionamiento, a partir de qué posición comienza el revólver o la unidad de mecanización, cada nuevo proceso de mecanización. Esto depende en último término de la clasificación concreta de los procesos de mecanización. Por consiguiente, puede ser necesario que el módulo de coordinación, sobre la base del programa de mecanización simulado por el módulo de cálculo (sector 32), tenga que efectuar una asignación corregida, y que para obtener el sincronismo efectivo y una carga uniforme de trabajo de las estaciones S1, S2, S3 de mecanización, sean necesarios varios ciclos de iteración.

Si de este modo se completa el programa de mando para las máquinas, que contiene rutinas individuales de mando para las estaciones individuales de mecanización y para sus unidades, en el módulo 27 de coordinación o en un dispositivo de memoria conectado, existe una tabla 34 de correspondencias con asignaciones de los procesos individuales de mecanización, a las unidades individuales de mecanización. En esta tabla de correspondencias descansa la corrección de los programas de CNC, sobre la base de los valores de medición determinados por el dispositivo 22 de medida. La figura 5 ilustra esto. Las fases de mecanización necesarias se elaboran sobre la base de un plano de la pieza, o de un juego 33 de datos de la pieza. Las dimensiones de la pieza indicadas en coordenadas de la pieza, mediante un bloque 34a de transformación de coordenadas que tiene acceso a la tabla 34 de correspondencias, elaborada o fijada de antemano, se convierten en coordenadas 35 de máquina y en correspondientes órdenes 36 de reglaje de las máquinas. Aquí el sistema de coordenadas de la pieza se transforma en uno de los sistemas K11 a K32 de coordenadas según la figura 9.

Del mismo modo se preparan los datos de medición determinados por la máquina de medir o dispositivo 22 de medida, para la corrección de las rutinas individuales de mando para las máquinas, de las unidades de mecanización, sin que el operario tenga que saber en detalle en qué estación S1, S2, S3 de mecanización y con qué husillo A1 a A6 de trabajo de qué cabezal R1, R2 revólver, se realiza el correspondiente proceso de mecanización, que produce la cota medida. Para ello el dispositivo 22 de medida está unido mediante la tabla 34 de correspondencias, con un módulo 37 de corrección que efectúa en coordenadas de máquina, la corrección, es decir, la corrección de las rutinas afectadas del programa de CNC. Alternativamente, el módulo 37 de corrección también puede estar unido directamente con el dispositivo 22 de medida y, a través de la tabla 34 de correspondencias, recibir informaciones sobre qué unidad de mecanización, en qué estación de mecanización, efectúa la mecanización interesada correspondiente. A ellas pertenece la información a sacar asimismo de la tabla de correspondencias, de en qué posición se encuentra la pieza (posición de la mesa 14 planetaria), de manera que pueda efectuarse la correspondiente conversión de coordenadas. Lo último está indicado en la figura 5 mediante líneas de trazos.

En las figuras 7 y 8 está ilustrado en forma abstracta, el funcionamiento del módulo de coordinación en una forma sencilla de realización. Según la figura 7, para la distribución de los procesos Bi individuales de mecanización en estaciones de mecanización, unidades de mecanización y husillos de trabajo, el módulo de coordinación comienza primeramente con la suma de todos los tiempos de mecanización para la mecanización de superficies laterales y todos los tiempos de mecanización para la mecanización de las superficies frontales de la pieza (bloques 41, 42). Para obtener una estimación en bruto que podría recibir el tiempo mínimo del ciclo en cada estación de mecanización, primeramente se divide el tiempo total para la mecanización de las superficies laterales, por el número de las estaciones de mecanización existentes. Esto produce el t del ciclo 1. Correspondientemente se divide el tiempo de mecanización necesario en total para la mecanización de las superficies frontales, por el número de las estaciones disponibles de mecanización. Esto produce el t del ciclo 2. Por mecanización de superficies laterales se entiende aquí la mecanización de superficies de la pieza que se mecanizan desde una dirección radial referida al eje de giro o rotación de la pieza. Por superficies frontales se entienden aquellas superficies que se mecanizan desde una dirección paralela al eje de giro o rotación de la pieza. Como tiempo mínimo del ciclo se considera el t del ciclo 1, ó el t del ciclo 2, en cada caso según cuál sea el mayor. Esta estimación se lleva a cabo en el bloque 43.

La distribución de los procesos BN individuales de mecanización en las estaciones S1, S2, S3 de mecanización y en sus unidades de mecanización, se efectúa comenzando en los procesos de mecanización más largos de conformidad con su prioridad. Esto quiere decir que en la lista de los procesos de mecanización según la figura 4, como se ilustra en la figura 8, se busca primeramente el tiempo Bi de mecanización más largo, y se asigna a una estación de mecanización. Si la realización del proceso de mecanización según la lista de las condiciones (figura 4, parte izquierda de la tabla, columna derecha), no presupone ninguna fase previa de mecanización, el proceso se puede asignar a una primera estación de mecanización. En otro caso, se asignará de preferencia a otra estación S2 ó S3 de mecanización situada más atrás en la secuencia de mecanización.

Después de esto se completan las otras estaciones de mecanización con procesos de mecanización, como está ilustrado en la figura 7, mediante el bloque 44. Esto se lleva a cabo según la figura 8, comprobando primeramente si todos los procesos Bi de mecanización han experimentado una asignación. En caso de que no, se busca de entre los procesos de mecanización restantes, el que dura más tiempo, y se asigna como se ha explicado arriba, a una estación de mecanización de conformidad con su prioridad. Esto según el criterio adicional de que la asignación se debe de efectuar lo más posible en una estación de mecanización tal que todavía tenga el mayor tiempo libre restante.

Tan pronto como todos los procesos de mecanización estén distribuidos en unidades de mecanización, se comprueba si los tiempos del ciclo que resultan en las estaciones individuales de mecanización, sobrepasan un valor \Deltatmax máximo predeterminado. Los tiempos de los ciclos se deducen en cada caso de un cálculo de tanteo que suma los tiempos de mecanización según la lista de procesos de mecanización, fijada de antemano (figura 4, izquierda). Puede hacerse una estimación global de un suplemento para tiempos medios de posicionamiento. Si no se sobrepasa el tiempo máximo del ciclo que puede componerse, por ejemplo, del tiempo t del ciclo calculado en el bloque 43 según la figura 7 (más eventualmente un suplemento), el programa ha encontrado una coordinación aceptable, y puede, como se ilustra en la figura 7, continuar con el bloque 45, es decir, con la transferencia de los datos sobre la coordinación a una unidad de mando. En caso de que no, como se ilustra en la figura 8, el programa emprende el intento de minimizar las diferencias entre los tiempos individuales del ciclo. Esta rutina que se presenta también como módulo especial de clasificación, incluye el desplazamiento de procesos de mecanización cortos, desde las estaciones de mecanización con el tiempo más largo del ciclo, a estaciones de trabajo con el tiempo del ciclo previamente más corto. Esta rutina se puede finalizar según criterios diferentes. Por ejemplo, aquí es posible cerrar después de un número fijo de intentos o de criterios similares, en caso de que no se puedan minimizar las diferencias existentes del tiempo del ciclo.

Como se ilustra en la figura 7 mediante el bloque 45, se transfiere la asignación provisional efectuada por el módulo de coordinación, al módulo de cálculo que a partir de ahora produce los programas de mando de las máquinas. A partir de estos se deducen los tiempos efectivos de mecanización, partiendo de los tiempos de mecanización previstos y de los tiempos de posicionamiento necesarios para el posicionamiento de las piezas y de las unidades de mecanización. Con estos tiempos efectivos de mecanización se comprueban ahora los tiempos del ciclo en el bloque 46. Si estos no presentan ahora diferencias ningunas, se mantiene la asignación efectuada, y el módulo de coordinación termina su trabajo. No obstante, si son demasiado grandes las diferencias entre los tiempos del ciclo que se producen realmente después, sobre la base de los tiempos reales de mecanización, se comprueba y corrige la distribución de los procesos de mecanización. Para ello se vuelve atrás, al bloque 44. Esto concretamente, por ejemplo, penetrando de nuevo en el lazo inferior según la figura 8, es decir, arrancando de nuevo el módulo de compensación. No obstante, también es posible efectuar de nuevo todo el proceso de asignación que ahora sobre la base de tiempos de mecanización actualizados, puede llegar a otro resultado. Los tiempos de mecanización actualizados se deducen entonces, por ejemplo, de los tiempos de mecanización que se han determinado después de la elaboración del programa de CNC, y que contienen una estimación aproximada para los tiempos de posicionamiento, y que puede ser más exacta que el valor del tiempo predeterminado del que se partió de antemano.

Un programa de mando para un equipo de mecanización con varias estaciones de mecanización se diseña en forma especialmente agradable para el operario, convirtiendo automáticamente el programa de mando las instrucciones de mando que se especifican en un sistema de coordenadas referido a la pieza, en instrucciones de mando de máquina, que son válidas en cada una de las estaciones de mecanización. La conversión se lleva a cabo sobre la base de una tabla de correspondencias que expresa qué proceso de mecanización se realiza en qué estación de mecanización. Esta tabla se puede elaborar automáticamente. Para ello el programa de mando contiene un módulo correspondiente de coordinación que provoca automáticamente una carga de trabajo uniforme de las estaciones individuales de mecanización y de las unidades de mecanización, siempre y cuando sea posible. Mediante este sistema se simplifica en especial no sólo la primera programación, sino también después del ajuste o corrección de los programas de mando de las máquinas, cuando se produzcan errores o desviaciones de mecanización. Estos pueden ser registrados con un dispositivo de medición que mide la pieza en coordenadas referidas a la pieza, o en coordenadas específicas de la máquina de medir. El módulo de coordinación o una tabla existente de correspondencias, sirven como base para la conversión automática de la desviación medida de las cotas actuales de la pieza, de las cotas teóricas, en órdenes de corrección, o en una modificación de los programas de mando de las máquinas.

Claims (18)

1. Equipo (1) de mecanización

con varias estaciones (S1, ..., SN) de mecanización cada una de las cuales presenta al menos un husillo (A1) de trabajo, y que sirven para realizar en piezas (3) de varias caras, desde diferentes direcciones de mecanización, procesos (B1, ..., BN) de mecanización fijados de antemano,

con un dispositivo (21) de mando que presenta un dispositivo (34) de memoria para el almacenamiento en memoria de una asignación de los procesos (B1, ... BN) de mecanización fijados de antemano, a las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización y a los husillos (A1) de trabajo, caracterizado por

un dispositivo (34a) de transformación de coordenadas para la conversión de cotas referidas a la pieza en órdenes de reglaje para las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización en sus sistemas propios de coordenadas,

estando unido el dispositivo (34a) de transformación de coordenadas, con el dispositivo (34) de almacenamiento, para efectuar la transformación de coordenadas mediante la coordinación almacenada en memoria de los procesos (B1, ..., BN) de mecanización fijados de antemano, en las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización y husillos (A1) de trabajo.

2. Equipo de mecanización según la reivindicación 1, caracterizado porque en cada una de las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización están dispuestas al menos dos unidades (R1, R2) de mecanización que están equipadas para mecanizar la pieza (3) desde dos direcciones diferentes.

3. Equipo de mecanización según la reivindicación 2, caracterizado porque para el posicionamiento de las piezas (3), en las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización están previstos alojamientos (14) para las piezas.

4. Equipo de mecanización según la reivindicación 3, caracterizado porque los alojamientos (14) para las piezas están unidos con sendos dispositivos de posicionamiento que sirven para mover la pieza (3) en la correspondiente estación (S1, S2, S3) de mecanización, en posiciones de mecanización distintas unas de otras y, en caso necesario, fijarla en estas.

5. Equipo de mecanización según la reivindicación 1, caracterizado porque al dispositivo (21) de mando de cada una de las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización, está asignado un sistema (K11, ..., K32) propio de coordenadas.

6. Equipo de mecanización según la reivindicación 1, caracterizado porque las unidades (S1, S2, S3) de mecanización están configuradas iguales unas a otras, al menos por grupos.

7. Equipo de mecanización según la reivindicación 1, caracterizado porque las piezas se transportan sincronizadas de estación de mecanización a estación de mecanización, mediante un dispositivo (11) transportador.

8. Equipo de mecanización según la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo (34) de coordinación está conectado a un dispositivo (24) de memoria que contiene una lista (figura 4) de las operaciones (B1,..., BN) de mecanización a efectuar en la pieza.

9. Equipo de mecanización según la reivindicación 8, caracterizado porque en la lista (figura 4) están anotadas las correspondientes duraciones (ti) de mecanización.

10. Equipo de mecanización según la reivindicación 8, caracterizado porque en la lista (figura 4) están anotadas las necesarias secuencias de mecanización (condiciones).

11. Equipo de mecanización según la reivindicación 8, caracterizado porque el módulo (34) de coordinación asigna los necesarios procesos (Bi) de mecanización de la lista, a las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización, de tal manera que se minimicen las diferencias de tiempo (\Deltat del ciclo) entre los procesos de mecanización a realizar en las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización.

12. Equipo de mecanización según la reivindicación 11, caracterizado porque el módulo (34) de coordinación produce para cada estación (S1, S2, S3) de mecanización y para cada husillo (A1, A2, A3, A4, A5, A6) de trabajo, listas de estaciones (figura 6) con los procesos de mecanización a realizar, y porque existe un módulo (31) de cálculo que convierte las listas de estaciones en ficheros de mando (CNC) que contienen las órdenes de reglaje para las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización.

13. Equipo de mecanización según la reivindicación 12, caracterizado porque el módulo (34) de coordinación está unido con el módulo (31) de cálculo para recibir los tiempos del ciclo (t del ciclo) que se producen por combinación de los procesos individuales de mecanización.

\newpage

14. Equipo de mecanización según la reivindicación 13, caracterizado porque el módulo (34) de coordinación comprueba la asignación efectuada de los procesos de mecanización a las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización mediante los tiempos del ciclo recibidos por el módulo (31) de cálculo, y la modifica en caso de que los tiempos calculados del ciclo en las estaciones (S1, S2, S3) individuales de mecanización, presenten diferencias que sobrepasan el límite (\Deltat_{max} del ciclo) superior predeterminado.

15. Equipo de mecanización según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo (34a) de transformación de coordenadas está unido con un dispositivo (37) de corrección que está unido con un dispositivo (22) de medida que está equipado para la determinación de cotas de la pieza.

16. Procedimiento para el funcionamiento de un equipo de mecanización con varias estaciones (S1, S2, S3) de mecanización a las que mediante dispositivos de posicionamiento, se llevan piezas (3) en diferentes posiciones de mecanización, y en estas se pueden mecanizar, y con unidades (R1, R2) de mecanización que presentan husillos (A1, A2,...) de trabajo que se pueden posicionar mediante dispositivos de ajuste, con relación a las piezas (3),

realizándose el procedimiento en forma de un programa que presenta un módulo (34) de coordinación que asigna los necesarios procesos de mecanización a determinadas estaciones de mecanización, a posiciones de la pieza y a unidades (R1, R2) de mecanización, así como a husillos (A1, A2,...) de trabajo, y recibiendo el programa como datos de entrada, las dimensiones de la pieza a fabricar y los procesos (Bi) de mecanización necesarios para ello, y distribuyendo los procesos (Bi) de mecanización conforme a su secuencia en las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización y unidades (R1, R2) de mecanización, de tal manera que la carga de trabajo de las estaciones (S1, S2, S3) individuales de mecanización y de las unidades (R1, R2) de mecanización, en lo esencial sea igual, caracterizado porque

un dispositivo (34a) de transformación de coordenadas para la conversión de cotas referidas a la pieza en órdenes de reglaje para las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización, en cuyos sistemas propios de coordenadas, produce las correspondientes instrucciones de mando en sistemas (K11,..., K32) de coordenadas específicos de las estaciones de mecanización,

efectuando el dispositivo (34a) de transformación de coordenadas, unido con el dispositivo (34) de memoria, la transformación de coordenadas, mediante la coordinación almacenada en el dispositivo (34) de memoria de los procesos (B1,..., BN) de mecanización fijados de antemano, a las estaciones (S1, S2, S3) de mecanización y al husillo (A1) de trabajo.

17. Programa según la reivindicación 16, caracterizado porque en un equipo (1) de mecanización con una estación (22) de medida para la medición de las cotas de una pieza mecanizada en acabado, en un sistema (W) de coordenadas referido a la pieza, utiliza los datos de la medición para el control del resultado de la mecanización.

18. Programa según la reivindicación 17, caracterizado porque el programa modifica las instrucciones de mando (CNC) mediante el módulo (34) de coordinación, cuando los datos de la medición están situados fuera de una tolerancia predeterminada.