ES2305956T3 - Procedimiento para la comprobacion del asiento o desequilibrio de una herramienta. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la comprobación del asiento o del desequilibrio de una herramienta (40) que está alojada de forma intercambiable en un husillo portaherramientas (22), accionable de forma giratoria alrededor de un eje longitudinal central (23), y presenta una sección de medición (50) con una sección transversal circular, con las siguientes etapas de trabajo: - se imprime al husillo portaherramientas (22) una rotación alrededor del eje longitudinal central (23), - se emite de forma continua un rayo luminoso (33) de un emisor (31) con una dirección del rayo dirigida a un receptor (32) y perpendicular al eje longitudinal central (23), -- estando dispuesta la sección de medición (50) entre el emisor (31) y el receptor (32) y -- generando el receptor (32) del rayo luminoso (33) incidente una señal de recepción, - se desplazan el husillo portaherramientas (22) rotatorio y el rayo luminoso (33) uno en relación con otro con variación monótona de una distancia entre el eje longitudinal central (23) y la dirección del rayo, - se registra una primera posición relativa entre el husillo portaherramientas (22) y el rayo luminoso (33) en la que la señal de recepción presenta por primera vez un desarrollo intermitente y se evalúa con respecto a un asiento no alineado de la herramienta (40) en el husillo portaherramientas (22) o con respecto a un desequilibrio de la herramienta, - se registra y se evalúa una segunda posición relativa entre el husillo portaherramientas (22) y el rayo luminoso (33) en la que la señal de recepción presenta por última vez un desarrollo intermitente de la señal, - se forma un valor diferencial de la primera y de la segunda posición relativa y - se compara el valor diferencial con valores de fallo de referencia determinados y guardados con anterioridad.
Description
Procedimiento para la comprobación del asiento o
desequilibrio de una herramienta.
La invención se refiere a un procedimiento para
la comprobación del asiento o desequilibrio de una herramienta que
está alojada de forma intercambiable en un husillo
portaherramientas, accionable de forma giratoria alrededor de un
eje longitudinal central.
Un husillo portaherramientas de este tipo se usa
en una máquina herramienta. Para conseguir una elevada exactitud de
mecanizado, la herramienta debe girar de forma lo más centrada
posible. Desviaciones de la marcha concéntrica pueden ser el
resultado de un asiento no alineado de la herramienta en el husillo
portaherramientas a causa de suciedad o de algunos tipos de
desequilibrio de las herramientas. Es preciso detectar y subsanar
las irregularidades de este
tipo.
tipo.
Por el documento EP 0 881 032 A2 (que
corresponde a US 6,059,702 A) es conocido el hecho de limpiar
durante la inserción de la herramienta las superficies de apoyo
mediante aire comprimido o con el refrigerante de la máquina
herramienta. Asimismo, el asiento correcto, es decir alineado, de la
herramienta puede verificarse después de la inserción mediante la
aplicación de aire comprimido y un registro de la disminución de la
presión resultante. No obstante, para este fin se requiere un
dispositivo de medición de la presión por separado. Además, la
comprobación tiene una duración relativamente larga, ya que la
disminución de la presión a analizar se produce usualmente sólo de
forma lenta.
Por el documento WO 97/31751 A1 se conoce además
un procedimiento para evitar variaciones de la posición de la
herramienta originadas por motivos térmicos que usa una barrera de
luz con un emisor y con un receptor. Mediante este procedimiento no
se lleva a cabo una comprobación del asiento o del
desequilibrio.
Por el documento DE 42 38 504 A1 se conoce un
procedimiento para la comprobación del desequilibrio que permite
detectar mediante un rayo láser una irregularidad en forma de una
herramienta excéntrica. La desventaja de este procedimiento
consiste en que no es posible cuantificar y especificar la
irregularidad, ya que se parte básicamente de una excentricidad de
la herramienta misma.
El objetivo de la invención consiste en
proporcionar un procedimiento para la comprobación del asiento o del
desequilibrio que permita cuantificar y especificar irregularidades
de manera sencilla y rápida.
Este objetivo se consigue con el procedimiento
conforme a la invención mediante las características de la
reivindicación 1. La idea esencial de la invención consiste en que
un desarrollo intermitente de la señal indica una irregularidad, es
decir, un asiento no alineado o un desequilibrio de la herramienta.
Asimismo, es posible derivar otras informaciones acerca del tipo y
del alcance de la irregularidad en base a la primera posición
relativa, que puede registrarse, en la que se presenta por primera
vez el desarrollo intermitente de la señal. El procedimiento
conforme a la invención no requiere prácticamente componentes por
separado. Se sirve en particular de los medios existentes para el
posicionamiento tridimensional del husillo portaherramientas y de
la barrera de luz conocida para evitar variaciones de la posición de
la herramienta por motivos térmicos. Por lo tanto, el volumen de
dispositivos adicionales para el procedimiento conforme a la
invención para la comprobación del asiento y del desequilibrio es
en lo esencial despreciable. Asimismo, todas las etapas de trabajo
necesarias del procedimiento conforme a la invención pueden
ejecutarse de forma rápida. En particular es posible llevar a cabo
en un tiempo mínimo una medición mediante un rayo luminoso. La
determinación y evaluación de la segunda posición relativa permite
determinar la irregularidad con mayor exactitud. En base a las dos
posiciones relativas registradas puede determinarse tanto la
amplitud mínima como la amplitud máxima de un movimiento oscilante
de la herramienta originado por la irregularidad. En particular
mediante la formación de un valor diferencial de la primera y de la
segunda posición relativa puede derivarse de manera sencilla una
información acerca de la doble amplitud del movimiento oscilante.
Teniendo en cuenta la doble amplitud determinada de esta manera
puede conseguirse una evaluación mejor y más sencilla. La
comparación del valor diferencial con valores de referencia de
fallo anteriormente determinados y guardados permite de manera
sencilla especificar más detalladamente la irregularidad actual en
base a una tabla con tipos de irregularidades conocidos.
Conforme a la configuración según la
reivindicación 2, el movimiento relativo se realiza con los medios
existentes para el posicionamiento del husillo
portaherramientas.
La variante según la reivindicación 3 permite
realizar el movimiento relativo de forma particularmente sencilla,
ya que uno de los accionamientos previstos para las dos direcciones
de desplazamiento principales puede quedar fuera de servicio.
Conforme a las dos variantes previstas según las
reivindicaciones 4 y 5, tanto para el posicionamiento inicial del
husillo portaherramientas y del rayo luminoso como para el siguiente
movimiento relativo están garantizadas condiciones iniciales y
condiciones de medición definidas.
La variante según la reivindicación 6 se
caracteriza por un diámetro del haz de rayos particularmente
pequeño, por lo que resulta una elevada exactitud de medición.
Otros detalles, características y ventajas de la
invención se desprenden de la siguiente descripción de ejemplos de
realización con referencia al dibujo. En las figuras se
muestran:
Fig. 1 Vista frontal de una máquina herramienta
con un husillo portaherramientas para alojar una herramienta, que
puede posicionarse de forma tridimensional y accionarse de forma
giratoria, y con una barrera de luz.
Fig. 2 Vista del husillo portaherramientas según
la figura 1 en sección transversal parcial con un asiento alineado
de la herramienta montada.
Fig. 3 Vista del husillo portaherramientas según
la figura 1 en sección transversal parcial con un asiento no
alineado de la herramienta montada.
Fig. 4 Comparación esquemática de un asiento
alineado y de un asiento no alineado a causa de suciedad con la
herramienta en parada.
Fig. 5 Comparación esquemática del giro de una
herramienta con un asiento alineado y un asiento no alineado.
Fig. 6a - 6d Diagramas de una señal de recepción
registrada en la barrera de luz según la figura 1 con desarrollo de
la señal continuo e intermitente.
\vskip1.000000\baselineskip
Vista en la dirección horizontal "z", la
máquina herramienta mostrada en la figura 1 presenta un armazón 1
rectangular, aproximadamente cuadrado, constituido por un bastidor
formado por soportes laterales 2, 3 verticales que se extienden en
la dirección "y" y un respectivo travesaño superior 4 y un
travesaño inferior 5 que unen aquellos. Los soportes laterales 2, 3
y los travesaños 4, 5 están formados por perfiles huecos y encierran
un espacio interior 6 que, visto en la dirección "z", está
abierto a ambos extremos y en particular hacia un espacio de
trabajo 7. El armazón 1 está apoyado mediante una bancada 8 en un
asiento o en una placa base 9, respectivamente.
En el lado frontal del armazón 1 dirigido hacia
el espacio de trabajo 7, un carro "x" 10, configurado también
en forma de bastidor, está dispuesto de forma desplazable en la
dirección "x". En cada travesaño 4, 5 está fijado para este
fin un riel de guía "x" 11 en los cuales está guiado el carro
"x" 10. El carro "x" 10 se acciona mediante un motor
"x" 12 por medio de un husillo "x" 13 roscado a bolas
rodantes que se extiende en la dirección "x" y está apoyado en
los soportes laterales 2, 3 del armazón 1.
En el lado del carro "x" 10 dirigido hacia
el espacio de trabajo 7 está fijado un carro "y" 14 desplazable
en la dirección "y", es decir en dirección vertical. En cada
zona lateral del carro "x" 10 en forma de bastidor está fijado
para este fin un respectivo riel de guía "y" 15 en el cual el
carro "y" 14 está guiado de forma desplazable. El carro
"y" 14 se acciona mediante un motor "y" 16 fijado en el
carro "x" 10 mediante un husillo "y" 17 roscado a bolas
rodantes.
En el carro "y" 14 se encuentra una unidad
de husillo portaherramientas configurada como carro "z" 18.
Esta presenta una pinola 19 similar a una carcasa, guiada de forma
desplazable en rieles de guía "z" 20 dispuestos en el carro
"y" 14. El desplazamiento en la dirección "z" se lleva a
cabo de forma convencional mediante un motor no representado en el
dibujo. En la pinola 19 está dispuesta de forma rígida al giro y no
desplazable en la dirección "z" una carcasa portaherramientas
21 que presenta en lo esencial una sección transversal circular en
la que el husillo portaherramientas 22 propiamente dicho está
apoyado accionable de forma giratoria alrededor de un eje
longitudinal central 23 que discurre en la dirección "z".
En el espacio de trabajo 7 está apoyada delante
del armazón 1 en la placa de cimentación 9 una bancada portapiezas
24 en la que se apoya un soporte 25 de piezas de trabajo configurado
de forma similar a un puente. En el soporte 25 de piezas de trabajo
está dispuesta una mesa giratoria B 26 accionable de forma giratoria
alrededor de un eje B 28 de giro vertical, que discurre por lo
tanto en paralelo al eje "y", mediante un motor 27 de giro B
fijado en el soporte 25 de piezas de trabajo. En la mesa giratoria
"y" 26 está fijado un soporte 29 de piezas de trabajo que
puede alojar una pieza de trabajo 30 a mecanizar.
La máquina herramienta descrita hasta este punto
es básicamente conocida y usual en la práctica.
Delante del armazón 1 está dispuesto en la zona
del espacio de trabajo 7 delante del soporte lateral 3 un emisor
láser 31 al que está asignado un receptor láser 32 apoyado en la
bancada 8 delante del soporte 2 lateral opuesto. El emisor láser 31
puede emitir una señal láser, es decir un rayo luminoso láser 33, al
receptor láser 32. El emisor láser 31 y el receptor láser 32 están
dispuestos de forma fija en la máquina herramienta y forman una
barrera de luz. Los detalles se explicarán más adelante.
Tal como puede apreciarse en la figura 2, el
husillo portaherramientas 22 está configurado como husillo hueco,
apoyado de forma giratoria mediante rodamientos 34 en la carcasa 21
del husillo portaherramientas. A la derecha en la figura 2 puede
apreciarse una parte del motor de accionamiento 35 del husillo, es
decir, los paquetes de rotor 36 unidos de forma rígida al giro con
el husillo portaherramientas 22 y los extremos 37 del bobinado del
estator que se encuentran de forma rígida al giro en la carcasa 21
del husillo portaherramientas.
En el extremo libre dirigido hacia el espacio de
trabajo 7, el husillo portaherramientas 22 está provisto de un
alojamiento 38 que se estrecha de forma cónica desde fuera hacia
dentro en el cual se inserta un cono 39 de vástago hueco de una
herramienta 40 a alojar. La herramienta presenta además una
superficie de apoyo 41 que discurre de forma radial respecto al eje
longitudinal central 23 que, en el caso de un asiento alineado de
la herramienta 40 en el husillo portaherramientas 22, está en
contacto con una superficie frontal 42 del husillo
portaherramientas 22 que discurre radialmente al eje 23.
En el husillo portaherramientas 22, configurado
como eje hueco, está dispuesta una barra tensora 43 con la que se
acciona una pinza de sujeción 44 que se introduce en el cono 39 del
vástago hueco. La pinza de sujeción 44 presenta elementos de
sujeción 45 individuales que durante un movimiento de la barra
tensora 43 hacia dentro del husillo portaherramientas 22 quedan
presionados hacia fuera mediante un cono de expansión 46 y se
agarran por detrás de los resaltes 47 correspondientes en el cono
39 de vástago hueco, por lo que la herramienta 40 se tensa en el
husillo portaherramientas 22. Una configuración de este tipo de un
husillo portaherramientas 22 con inclusión de una unidad de
accionamiento para la barra tensora 43 es conocida y de uso general
en la práctica.
En la figura 2 se muestra que la herramienta 40
está montada correctamente en el husillo portaherramientas 22, por
lo que el eje longitudinal central 48 de la herramienta 40 está
alineado con el eje longitudinal central 23 del husillo
portaherramientas 22. No obstante, puede ser que el eje 48 no esté
alineado con el eje 23. Este caso puede darse por ejemplo cuando
entre la superficie de apoyo 41 y la superficie frontal 42 se
encuentra un cuerpo extraño 49 en forma de una viruta metálica o
similar. En este caso, la herramienta 40 describe un movimiento
oscilante cuando el husillo portaherramientas se acciona de forma
giratoria. Esto se muestra en la figura 3 para la configuración del
husillo portaherramientas 22 según la figura 2. En la figura 4 se
representa un montaje no alineado de la herramienta 40 mediante
líneas de puntos y trazos en comparación con la posición alineada
representada con líneas continuas. En la figura 5 se muestra con
líneas de puntos y trazos el giro no centrado de la herramienta 40
en comparación con la herramienta 40 alineada, representada con
líneas continuas. Además del cuerpo extraño 49, también un
desequilibrio de la herramienta 40 puede causar un movimiento
oscilante de este tipo. Ambas causas se resumen a continuación bajo
el concepto de irregularidad.
El procedimiento se describe a continuación
también con referencia a los diagramas según las figuras 6a hasta
6d mediante el cual se detecta y evalúa un giro no centrado de la
herramienta 40, de esta manera se comprueba si la herramienta 40
está alojada de forma alineada en el husillo portaherramientas 22
y/o si presenta un desequilibrio no representado con más detalle en
las figuras.
El husillo portaherramientas 22 con la
herramienta 40 montada se dispone de tal manera en la dirección
"z" que una sección de medición 50 de la herramienta 40, que
presenta una sección transversal circular, se encuentre entre el
emisor láser 31 y el receptor láser 32. Mediante el carro "x"
10 y/o el carro "y" 14 es posible desplazar la sección de
medición 50 en el plano x - y en relación con el rayo luminoso láser
33, de modo que varía una distancia entre el eje longitudinal
central 23 y una dirección del rayo luminoso láser 33.
Al husillo portaherramientas 22 se imprime un
movimiento giratorio y se desplaza a una posición inicial en el
plano x - y en la que el rayo luminoso láser 33 pasa por delante de
la sección de medición 50, incide en el receptor láser 32 y genera
en el mismo una señas de recepción S. En esta posición inicial no se
detecta mediante el rayo láser 33 el movimiento oscilante de la
herramienta 40 reflejado en la figura 5. Por lo tanto, la señal de
recepción S tiene un desarrollo de la señal 51 continuo en función
del tiempo t, tal como se muestra en el diagrama en la figura
6a.
A continuación, el husillo portaherramientas 22
se desplaza en relación con el rayo luminoso 33, efectuando
mediante el motor "y" 16 un desplazamiento en la dirección
"y" simbolizado mediante la flecha en la figura 5. Se continúa
con este movimiento hasta que el rayo luminoso láser 33 incida por
primera vez en la zona cubierta por el movimiento oscilante de la
herramienta 40 insertada de forma no alineada. En este borde
exterior 52 de la zona afectada por el movimiento oscilante, la
señal de recepción S tiene el desarrollo intermitente de la señal
53 representado en la figura 6b. La posición correspondiente del
husillo portaherramientas 22 se registra y se guarda en una unidad
54 de control y evaluación para su evaluación posterior. La unidad
54 de control y evaluación está conectada con el emisor láser 31,
el receptor láser 32 y los motores "x" e "y" 12 y 16, por
lo que la unidad 54 de control y evaluación conoce la respectiva
posición actual del husillo portaherramientas 22 en el plano x - y.
Durante una captación del borde 52 mediante el rayo luminoso láser
33 resultan en el desarrollo 52 de la señal interrupciones de muy
corta
duración.
duración.
Mientras que el rayo luminoso láser 33 incide en
la zona afectada por el movimiento oscilante, la herramienta 40
oscilante apantalla el receptor láser 32 en cada vuelta completa del
husillo portaherramientas 22 durante un cierto intervalo de tiempo,
es decir, durante el intervalo de interrupción. En el resto de la
vuelta, el rayo luminoso láser 33 llega al receptor láser 32.
La duración de interrupción aumenta con el
progreso del desplazamiento del husillo portaherramientas 22 en la
dirección "y" hasta que el rayo luminoso láser 33 alcance el
borde interior 55 de la zona cubierta por el movimiento oscilante.
En este punto, la señal de recepción S tiene por última vez un
desarrollo intermitente de la señal 56 reflejado en la figura 6c y
presenta interrupciones muy largas. También esta posición del
husillo portaherramientas 22 se registra y se guarda para su
posterior evaluación en la unidad 54 de control y evaluación.
Durante un posterior desplazamiento del husillo
portaherramientas 22 en la dirección "y", la sección de
medición 50 apantalla completamente el rayo luminoso láser 33 y en
el receptor láser 32 no se detecta una señal de recepción S. Esta
falta de una señal de recepción S reflejada en el diagrama 6d se
entiende como desarrollo continuo de la señal.
En la figura 5 se muestra el rayo luminoso láser
33 en el momento de alcanzar el borde exterior 52 y el borde
interior 55 de la zona cubierta por el movimiento oscilante. De las
posiciones guardadas para estos dos casos límite se determina la
magnitud del movimiento oscilante, en particular el doble de su
amplitud D, mediante formación de la diferencia y, dado el caso,
otro tratamiento de la señal. Mediante una comparación con datos
conocidos, determinados de manera comparable para distintas
irregularidades que causan un movimiento oscilante y se han
guardado como valores de referencia de fallos, se determina con más
detalle la causa del movimiento oscilante actual, es decir, por
ejemplo el cuerpo extraño 49. A continuación se decide si la
irregularidad es aún tolerable o si es preciso insertar de nuevo la
herramienta 40 o sustituirla por otra.
Básicamente es posible desplazar el husillo
portaherramientas 22 también en cualquier otra dirección en el
plano x - y, siempre que el rayo luminoso láser 33 atraviese al
menos uno de los dos bordes 52 y 55 de la zona cubierta por el
movimiento oscilante, dando lugar a la característica primera o
última aparición del desarrollo intermitente de la señal.
Únicamente un desplazamiento en paralelo a la dirección del rayo
luminoso láser 33 es inapropiado.
Asimismo es posible dirigir el rayo luminoso
láser 33 inicialmente al eje longitudinal central 23 y recorrer en
dirección opuesta la zona cubierta por el movimiento oscilante,
obteniéndose para la señal de recepción S una secuencia temporal
inversa de los desarrollos de las señales reflejados en las figuras
6a hasta 6d. Además, el borde interior y el borde exterior 55 y 52
de la zona cubierta por el movimiento oscilante puede detectarse
mediante dos procesos de medición realizados de forma
consecutiva.
Igualmente, la evaluación puede llevarse a cabo
sólo en base a una posición del husillo portaherramientas 22. Es
posible que la posición se haya determinado y guardado para el borde
interior o para el borde exterior 52 ó 55, respectivamente, de la
zona cubierta por el movimiento oscilante. Esta información es
suficiente para determinar la amplitud máxima o mínima del
movimiento oscilante. Dado el caso, en la posterior evaluación
pueden tenerse en cuenta datos geométricos conocidos de la
herramienta 40 para especificar de manera más detallada la
irregularidad.
Aunque el rayo luminoso láser 33 proporciona
resultados particularmente exactos, gracias al diámetro reducido
del rayo luminoso, básicamente es apropiado también otro rayo
luminoso u otro tipo de radiación.
Claims (6)
1. Procedimiento para la comprobación del
asiento o del desequilibrio de una herramienta (40) que está alojada
de forma intercambiable en un husillo portaherramientas (22),
accionable de forma giratoria alrededor de un eje longitudinal
central (23), y presenta una sección de medición (50) con una
sección transversal circular, con las siguientes etapas de
trabajo:
- -
- se imprime al husillo portaherramientas (22) una rotación alrededor del eje longitudinal central (23),
- -
- se emite de forma continua un rayo luminoso (33) de un emisor (31) con una dirección del rayo dirigida a un receptor (32) y perpendicular al eje longitudinal central (23),
- - - estando dispuesta la sección de medición (50) entre el emisor (31) y el receptor (32) y
- - - generando el receptor (32) del rayo luminoso (33) incidente una señal de recepción,
- -
- se desplazan el husillo portaherramientas (22) rotatorio y el rayo luminoso (33) uno en relación con otro con variación monótona de una distancia entre el eje longitudinal central (23) y la dirección del rayo,
- -
- se registra una primera posición relativa entre el husillo portaherramientas (22) y el rayo luminoso (33) en la que la señal de recepción presenta por primera vez un desarrollo intermitente y se evalúa con respecto a un asiento no alineado de la herramienta (40) en el husillo portaherramientas (22) o con respecto a un desequilibrio de la herramienta,
- -
- se registra y se evalúa una segunda posición relativa entre el husillo portaherramientas (22) y el rayo luminoso (33) en la que la señal de recepción presenta por última vez un desarrollo intermitente de la señal,
- -
- se forma un valor diferencial de la primera y de la segunda posición relativa y
- -
- se compara el valor diferencial con valores de fallo de referencia determinados y guardados con anterioridad.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizado porque para el movimiento
relativo entre el husillo portaherramientas (22) rotatorio y el
rayo luminoso (33) se desplaza el husillo portaherramientas (22)
rotatorio.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 2 caracterizado porque están previstas dos
direcciones de desplazamiento principales perpendiculares al eje
longitudinal central (23) y el husillo portaherramientas (22)
rotatorio se desplaza a lo largo de una de las dos direcciones de
desplazamiento principales.
4. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizado porque el husillo
portaherramientas (22) rotatorio y el rayo luminoso (33) se
disponen antes del inicio del movimiento relativo uno respecto a
otro de tal manera que se cruzan el eje longitudinal central (23) y
la dirección del rayo luminoso y se aumenta la distancia entre el
eje longitudinal central (23) y la dirección del rayo durante el
movimiento relativo.
5. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizado porque el husillo
portaherramientas (22) rotatorio y el rayo luminoso (33) se
disponen antes del inicio del movimiento relativo uno respecto a
otro de tal manera que el rayo luminoso (33) pasa por delante de la
sección de medición (50) y se disminuye la distancia entre el eje
longitudinal central (23) y la dirección del rayo durante el
movimiento relativo.
6. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizado porque como rayo luminoso se
prevé un rayo luminoso láser (33).
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|---|---|---|---|
| EP05015830A EP1745884B1 (de) | 2005-07-21 | 2005-07-21 | Verfahren zur Sitz- oder Unwucht-Prüfung eines Werkzeugs |
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