ES2323886T3 - Sistema de alimentacion de afilado que tiene un control completo de la fuerza, la velocidad y la posicion de alimentacion, y metodo del mismo. - Google Patents
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Abstract
Un método de afilado de un taladro de una pieza de trabajo (20) que comprende las etapas de: proporcionar una herramienta de afilar (14) que tiene al menos radialmente un elemento de afilado (80) expandible; proporcionar un sistema de alimentación (30) en conexión con la herramienta de afilar (14) que incluye un elemento de alimentación (74) movible operable de manera controlable automáticamente para aplicar una fuerza de alimentación contra la herramienta de afilar para expandir radialmente al menos un elemento de afilado (80); proporcionar un control (38) operable para operación controlable automáticamente del sistema de alimentación (30); caracterizado por proporcionar un dispositivo para determinar información representativa de una fuerza de alimentación aplicada contra la herramienta de afilar (14) por el elemento de alimentación (74) y extraer una señal representativa de la misma al control; proporcionar un dispositivo para determinar información representativa de una posición del elemento de alimentación (74) y extraer una señal representativa de la misma al control; caracterizado por operar automáticamente el sistema de alimentación (30) para aplicar al menos dos niveles de fuerza de alimentación contra la herramienta de afilar (14) cuando está en contacto con la superficie del taladro que se va a afilar y determinar información representativa de las posiciones del elemento de alimentación (74) durante la aplicación de las fuerzas de alimentación, respectivamente; y computarizar automáticamente un valor que se aproxime a una elasticidad de al menos la herramienta de afilar (14) en función de una diferencia entre los dos niveles de la fuerza de alimentación y la información representativa de las posiciones del elemento de alimentación (74) durante la aplicación de las fuerzas de alimentación, y determinar un valor representativo de un diámetro del taladro durante el de afilado del mismo en función del valor representativo de la elasticidad, la información representativa de la fuerza de alimentación, y la información representativa de la posición del elemento de alimentación (74).
Description
Sistema de alimentación de afilado que tiene un
control completo de la fuerza, la velocidad y la posición de
alimentación, y método del mismo.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Esta invención se refiere a un método y a un
sistema para afilar un taladro de una pieza de trabajo. Un ejemplo
de tal método y sistema se describe en el documento EP 81383 A.
Los sistemas de alimentación de afilado
tradicionales pueden clasificarse en dos tipos: 1) De fuerza
controlada, y 2) De velocidad controlada. En un sistema de fuerza
controlada, se aplica una fuerza constante o controlada a la
varilla/cuña de la herramienta de afilar. La fuerza puede ser
aplicada mediante un resorte, un cilindro u otro medio. Un sistema
de medición o un disparador mecánico detecta cuándo la cuña ha
alcanzado un punto que bien es conocido o inferido para ser el
tamaño final del taladro. En un sistema de alimentación de velocidad
controlada, un motor, típicamente controlado mediante información
de un codificador, mueve la varilla/cuña de alimentación a una
velocidad constante o controlada. El tamaño del taladro es inferido
del recuento del codificador y puede ser calibrado o compensado
mediante una interfaz de usuario interactiva.
Cada tipo de sistema de alimentación tiene sus
propias ventajas y limitaciones. En un sistema de alimentación de
fuerza controlada una ventaja es la velocidad. Una expansión rápida,
casi instantánea de las piedras de afilar hasta el punto de
contacto con el taladro de la pieza de trabajo y una retracción de
velocidad similar al final del ciclo de afilado son posibles. En
los sistemas de fuerza constante, la elasticidad de la cuña y la
del sistema de alimentación no afectan al tamaño final del taladro.
No hay rotura de herramienta o desgaste abrasivo excesivo debido a
fuerzas de alimentación excesivas. Y, las piezas de trabajo con
menos material para quitar serán afiladas más rápidamente, es decir
no se pierde tiempo mientras las piedras de afilar se expanden a
una velocidad relativamente lenta (seleccionadas para cortar) en
todo el intervalo de la eliminación de material anticipada máxima.
Las desventajas incluyen que el tiempo del ciclo no puede ser
controlado, es decir las piedras pulidas afilarán con tiempos de
ciclo cada vez más largos. Y, las abrasivas hacen contacto rápido
con taladros rugosos o con defecto de circularidad haciendo que la
herramienta o el dispositivo de sujeción dañe y/o desgaste
excesivamente las piedras abrasivas.
Ventajas de un sistema de alimentación de
velocidad controlada incluyen control de tamaño electrónico y
presentación de la posición de alimentación electrónica durante el
ciclo sin un sistema de medición separado. Y, el tiempo del ciclo
de afilado será consistente y no se verá afectado por cambios en la
condición abrasiva. Las desventajas incluyen que la fuerza de la
varilla de alimentación no es conocida. Las fuerzas de alimentación
pueden alcanzar niveles que ponen en peligro a la herramienta, al
dispositivo de sujeción o al operario. Variaciones en el tamaño del
taladro pre-procesado provocan una pérdida de tiempo
o condiciones de rotura peligrosas. El proceso de afilado puede
empezar con la herramienta de afilar en algún tamaño inicial. Esta
posición debe ser establecida para algún punto ligeramente menor
que el menor tamaño de taladro preprocesado anticipado. Afilar una
pieza de trabajo con un tamaño de taladro inicial mayor debe por lo
tanto incluir algún tiempo de "corte al aire" desperdiciado.
Cualquier pieza de trabajo con un tamaño de pieza de trabajo inicial
que sea menor que el tamaño de herramienta inicial será impactada
violentamente puesto que el abrasivo se alimenta en la pieza de
trabajo con toda la fuerza durante la rápida expansión de la
herramienta hasta el tamaño de inicio. Es probable que tal impacto
dañe la herramienta o la pieza de trabajo. Y, puesto que la fuerza
en la varilla/cuña de alimentación no es conocida la elasticidad de
esos elementos así como la elasticidad de todo el sistema introduce
un error cuando se infiere el tamaño de herramienta a partir de la
posición del codificador.
En todos los tipos de sistemas de alimentación
de afilado es deseable que la posición de alimentación (es decir,
la posición de las piedras abrasivas) sea conocida durante el
proceso de afilado. Si el sistema de afilado no incluye algún medio
de medición de taladro durante el proceso, entonces conocer la
posición de alimentación con exactitud es esencial para determinar
cuándo se ha alcanzado el tamaño de herramienta final deseado. La
mayoría de las máquinas de afilar usan algún tipo de codificador u
otro transductor de posición en el sistema de alimentación para
inferir la posición de alimentación.
Para cada aplicación de afilado, un rendimiento
óptimo (determinado por la calidad del taladro y el coste por
taladro) requerirá que la herramienta de afilar opere dentro de unos
límites de fuerza de alimentación y de velocidad de alimentación.
Además, es posible que los valores óptimos de esos parámetros sean
diferentes en distintas etapas del ciclo de afilado. No es posible
controlar exactamente tanto la fuerza de alimentación como la
velocidad de alimentación. Las muchas variables que afectan al
rendimiento del afilado harán que uno de esos dos parámetros varíe
cada vez que el otro es controlado exactamente. No obstante, existen
ventajas significativas para un sistema de alimentación que
monitorice constantemente el parámetro no controlado y que use
después esa información para ajustar el parámetro controlado, para
cambiar el método de control, o más exactamente determinar la
posición de las piedras abrasivas.
Existen ya algunos sistemas híbridos, pero
carecen del completo control de la invención propuesta como se
describe a continuación:
Se hace referencia para ello al documento U.S.
Pat. No. 3.849.940 (Yoshino et al., Honing Machine) que
describe un sistema de alimentación que contiene tanto un sistema
de fuerza constante como un sistema de velocidad constante
mecánicamente acoplados de tal manera que el más rápido de los dos
sistemas controlará la expansión de las piedras de afilar. No
obstante, si el sistema de velocidad constante es el que controla,
entonces no hay medio de medir la fuerza de alimentación o de
corregir los errores del taladro provocados por variaciones en la
fuerza de alimentación. Además, no es posible seleccionar el sistema
más lento cuando se desea hacerlo, por ejemplo para mejorar la
geometría del taladro al final del ciclo de afilado.
\global\parskip1.000000\baselineskip
El documento U.S. Pat: No. 4.187.644
(Fitzpatrick, Dual Feed Apparatus for Multiple Spindle Honing
Machine) describe un sistema de alimentación en el que un cilindro
(sistema de fuerza constante) expande piedras hasta el punto en el
que entran en contacto con el taladro de la pieza de trabajo y a
continuación el control de alimentación conmuta a un mecanismo de
velocidad constante. No obstante, este sistema no incluye ningún
medio para medir la fuerza de alimentación o de corregir errores
provocados por variaciones en la fuerza de alimentación. Además, no
es posible seleccionar el sistema de fuerza controlada para otra
cosa que no sea la rápida expansión inicial de las piedras.
El documento U.S. Pat. 4.397.658 (Vanderwal,
Feed Control For Honing or Like Machines) describe un dispositivo
de amortiguación mediante aceite para proporcionar una velocidad de
alimentación inicial más lenta o incluso una velocidad de
alimentación constante para todo el ciclo de afilado. Sin embargo,
esto no incluye ningún medio para medir la fuerza de alimentación o
para corregir errores del taladro provocados por variaciones en la
fuerza de alimentación.
El documento U.S. Pat. No. 4.679.357 (Richter
et al., Method and Apparatus for Displacing a Honing Tool)
describe un sistema de alimentación en el que se impone un límite
de valor inferior en el par de torsión en un control de motor de
alimentación de manera que las piedras pueden ser alimentadas
inicialmente de manera muy rápida hasta el punto de contacto con el
taladro, y por lo tanto se permite un límite de par de torsión mayor
para el afilado. El límite del par de torsión del motor es
aproximadamente equivalente a un límite en la fuerza de
alimentación, aunque las ineficiencias mecánicas limitan la
exactitud del uso de límites de par de torsión como límites de la
fuerza de alimentación. Este sistema no incluye tampoco un medio
para medir la fuerza de alimentación o para corregir errores del
taladro provocados por variaciones en la fuerza de alimentación.
Parece también no haber medio para controlar la alimentación de
afilado hasta una fuerza de alimentación deseada aparte meramente
de evitar que la fuerza de alimentación exceda algún límite.
El documento European Pat. No. 0081383 (Fox,
Improvements Related to Honing) reivindica un sistema de control
que usa información procedente de un medio para monitorizar la
posición y la velocidad de alimentación y un medio para monitorizar
la fuerza de alimentación. Sin embargo, los detalles de la patente
describen sólo un sistema de alimentación hidráulico con un
codificador de posición. En tal sistema, la fuerza de alimentación
es inferida mediante medición de la presión hidráulica y está sujeta
a errores tales como el inducido a partir de las fuerzas de
fricción entre el pistón hidráulico y su taladro. Aunque la patente
se refiere a un medio para monitorizar la fuerza y la posición, el
uso de una célula de carga electrónica para medir directamente la
fuerza de alimentación no se ha mencionado.
El documento European Pat. No. EP 0 575 675 B1
(Grimm, et al, Method and Machine for Finishing a Bore in a
Work Piece) usa un dispositivo de medición de fuerza de alimentación
pero sólo con el propósito de determinar el punto de extremo de
objetivo (posición final del codificador) para el proceso de afilado
expandiendo la herramienta de afilar en un anillo de tamaño
calibrado con una fuerza de alimentación equivalente a la medida en
la pieza de trabajo previamente terminada. De una manera limitada
esto compensa errores provocados por la elasticidad de la pieza de
trabajo y de los componentes del sistema de alimentación, pero como
la compensación es una corrección estática basada en mediciones de
fuerza en la pieza de trabajo previa, no describe ningún medio para
corregir dinámicamente variaciones encontradas con la pieza de
trabajo que está siendo afilada en ese momento. Se basa en la
asunción de que cada pieza de trabajo es virtualmente idéntica a la
pieza de trabajo previa en lo que respecta a la dureza y a la
cantidad de material que se le ha de quitar. Sin embargo, en la
mayoría de las aplicaciones, esta asunción no puede hacerse de
manera segura. También, este método no hace ninguna sugerencia de
que la fuerza de alimentación de afilado pueda ser controlada a
través del ciclo de afilado.
En todas las patentes de la técnica anterior
referenciadas anteriormente parece no existir ningún método para
corregir dinámicamente en tiempo real errores en la inferencia del
tamaño del taladro que aparecen debido a variaciones en la fuerza
de alimentación. También, ninguna de las patentes de la técnica
anterior referenciadas proporciona al usuario de la máquina de
afilar la capacidad de elegir entre el modo de velocidad controlada
y el modo de fuerza controlada o de programar un ciclo de afilado
para conmutar entre los dos modos de una manera que pueda optimizar
el rendimiento.
De acuerdo con esto, lo que se ha buscado es un
sistema de alimentación para una máquina de afilar que proporcione
una capacidad de corregir dinámicamente en tiempo real errores en el
tamaño del taladro inferido provocados por variaciones en la fuerza
de alimentación, proporcione al usuario la capacidad de elegir entre
modos de afilado de velocidad y de fuerza controladas, y que evite
una o más desventajas e inconvenientes de los sistemas de la
técnica anterior establecidos anteriormente.
La invención proporciona un método que tiene las
características de la reivindicación 1 y un sistema que tiene las
características de la reivindicación 22.
Lo que se describe es un sistema de alimentación
para una máquina de afilar que proporciona una capacidad de
corregir dinámicamente en tiempo real errores en el tamaño de
taladro inferido provocados por variaciones en la fuerza de
alimentación, y un método de operación del mismo, que permite a un
usuario seleccionar entre modos de afilado controlados por
velocidad y por fuerza, que proporciona una o más de las ventajas de
ambos tipos de sistemas de alimentación explicados anteriormente, y
que evita una o más de las desventajas e inconvenientes de los
sistemas explicados anteriormente. Se anticipa que tal sistema de
alimentación tiene una amplia aplicación para muchos tipos de
herramientas de afilar y mejora la productividad de muchas
aplicaciones de afilado. El sistema proporciona también capacidades
para una detección de la pared del taladro automática rápida,
compensación de la elasticidad de elementos del sistema de
alimentación y de la herramienta de afilar y protección automática
de la herramienta.
De acuerdo con un aspecto preferido de la
invención, un sistema básico incluiría una varilla de alimentación
u otro elemento de alimentación que es empujado (o del que se tira)
mediante un tornillo de avance o un tornillo de bolas arrastrados
por un motor de alimentación u otro accionador, con un dispositivo
para determinar una posición del elemento de alimentación, tal como
un codificador. Un reductor de engranaje, u otro mecanismo y/o
control, pueden estar acoplados con el motor o con otro accionador
para alcanzar el par de torsión, velocidad y resolución de posición
requeridos por las especificaciones del sistema. En la interfaz o
junta entre la varilla de alimentación y el tornillo (o tuerca)
habría una célula de carga o algún otro medio para medir
directamente la fuerza de la varilla de alimentación. El motor
podría ser controlado por la velocidad de alimentación o el motor
podría ser controlado usando información procedente de la célula de
carga para mantener una fuerza de alimentación constante durante el
afilado. Un control por ordenador más sofisticado podría tener el
sistema de alimentación de acuerdo con un perfil programado de las
velocidades de alimentación, fuerzas de alimentación o una
combinación de ambas.
En el modo de control de velocidad de
alimentación de la invención, el sistema es operable automáticamente
para mantener al motor moviéndose a una velocidad constante o
controlando la velocidad de acuerdo con algún perfil programado que
es función de la posición de alimentación. En el modo de control de
fuerza, el sistema mantiene automáticamente al motor de
alimentación moviéndose de una manera que la fuerza de alimentación
se mantiene constante o sigue algún perfil programado que es
función de la posición de alimentación. Los perfiles podrían ser
determinados alternativamente como función de otro parámetro, tal
como la carga del husillo.
El sistema de la invención permite también que
estos dos modos básicos se combinen dentro de un ciclo de afilado,
por ejemplo afilado a una velocidad controlada hasta que se cumpla
alguna condición y a continuación una fuerza controlada hasta que
el taladro tenga su tamaño final. Además el sistema permite un
elevado grado de flexibilidad en la programación del control de
alimentación. Parámetros tales como la velocidad de alimentación,
fuerza de alimentación, par de torsión del husillo o carga, tiempo,
número de golpes de reciprocidad, temperatura de la pieza de
trabajo, y otros pueden usarse en la lógica de control en tiempo
real que adapta el parámetro de alimentación controlada o incluso
cambia el método de control de alimentación de una manera programada
simple o compleja.
Ejemplos de situaciones de aplicación típicas
que pueden ser resueltas por el sistema de la invención incluyen
piezas de trabajo que son muy rugosas o con defecto de circularidad
procedentes del proceso previo. Para resolver este problema, el
sistema puede establecer automáticamente una velocidad de afilado
inicial que es muy lenta para hacer contacto inicial con el taladro
lo más suavemente posible. Cuando el taladro ha sido mejorado
suficientemente de manera que el peligro de un afilado más rápido
ha pasado, como se ha determinado automáticamente bien mediante una
ralentización de la velocidad de alimentación o bien por el paso de
una cierta cantidad de tiempo, entonces el control de la máquina
puede aumentar automáticamente la velocidad de alimentación o
conmutar a un modo de alimentación de fuerza controlada.
Otro problema que puede ser resuelto o evitado
es la distorsión de las piezas de trabajo que no tienen secciones
transversales uniformes. El sistema puede operar automáticamente
para eliminar material inicialmente a una fuerza o velocidad de
alimentación relativamente elevada, y a continuación, a alguna
distancia predeterminada antes de alcanzar el tamaño final, la
fuerza o la velocidad pueden ser automáticamente reducidas hasta un
valor que relaje la distorsión de la pieza de trabajo y permita
mejorar la forma cilíndrica del taladro.
La velocidad de alimentación o la fuerza de
alimentación pueden ser también reducidas automáticamente hasta un
valor muy bajo al final del ciclo sólo durante un breve periodo de
tiempo o sólo durante unos pocos golpes para mejorar el acabado de
la superficie resultante más allá del intervalo normal del tamaño de
arena abrasiva usado.
También, el sistema puede adaptarse
automáticamente en respuesta a cambios en la condición de los
elementos de afilado tal como cuando las piedras de afilar son
pulidas. Monitorizando automáticamente el tiempo del ciclo o la
velocidad de alimentación, esta condición puede ser detectada y el
sistema puede tomar la decisión de aumentar o disminuir la fuerza
de alimentación hasta que la condición no deseada se haya
corregido.
El sistema puede también detectar
automáticamente cuándo una o más piedras abrasivas se han desgastado
completamente, bien mediante un aumento de la fuerza de
alimentación inusual o bien mediante un tiempo de ciclo
excesivo.
excesivo.
Aun más, la capacidad de compensación de la
elasticidad automática del sistema es útil cuando se desea una
velocidad de alimentación substancialmente constante, para detectar
y compensar automáticamente desviaciones en el sistema de
alimentación que producen variaciones en la velocidad de
alimentación verdadera de las piedras abrasivas. Un valor para la
elasticidad del sistema puede ser determinado en cualquier momento
durante el proceso de afilado, para permitir la compensación de
cambios graduales en los elementos del sistema.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva
simplificada de una máquina de afilar que incluye un sistema de
alimentación de acuerdo con la invención;
la Fig. 2 es una representación esquemática
simplificada de los elementos de la máquina de afilar de la Fig.
1;
la Fig. 3 es una representación esquemática
simplificada de los elementos del sistema de alimentación de la
invención;
la Fig. 4 es una representación gráfica
simplificada de la fuerza de alimentación en función de la posición
del codificador para el sistema de alimentación de la invención;
la Fig. 5 es una representación en diagrama que
muestra las etapas de un método de la invención para el ajuste de
la máquina;
la Fig. 5a es una continuación de la Fig. 5;
la Fig. 6 es una representación en diagrama que
muestra las etapas de un método para la operación de la máquina;
la Fig. 6a es una continuación de la Fig. 6;
y
la Fig. 7 es una representación esquemática
simplificada de un accionador de alimentación para el sistema de la
invención.
En referencia ahora a los dibujos en los cuales
se muestra una realización preferida de un sistema de alimentación
y método de operación de la misma, en la Fig. 1, se muestra una
máquina de afilar 10 controlada por ordenador representativa que
incluye aspectos del sistema de alimentación de acuerdo con la
presenta invención. La máquina de afilar 10 incluye generalmente un
carro de husillo 12 que es movible en una acción de golpeo
recíproco, indicada por la flecha A, mediante un sistema de
movimiento lineal tal como un mecanismo de conexión mediante leva
accionado por motor convencional, o un tornillo de bolas, tornillo
de guía, servomotor lineal, piñón cremallera, cilindro hidráulico,
cadena, o correa, bajo control de un controlador 38 principal basado
en el proceso. Aquí, el carro 12 se muestra soportado por acción de
golpeo recíproca en una dirección vertical, pero debe entenderse
que un golpeo en otras direcciones se contempla también bajo la
presente invención. El carro de husillo 12 incluye una herramienta
de afilar 14, que puede ser de construcción y operación convencional
o nueva, que incluye generalmente un mandril alargado que lleva uno
o más elementos de afilado tales como piedras o palos abrasivos que
pueden ser movidos radialmente hacia fuera y hacia dentro con
respecto al mandril, y que desgastan y afilan una superficie de una
pieza de trabajo en la cual la herramienta 14 es insertada,
mientras la herramienta 14 es girada, como se indica mediante la
flecha B. En una aplicación típica, mientras el carro del husillo
12 es golpeado recíprocamente hacia arriba y hacia abajo, como se
indica mediante la flecha A, la herramienta de afilar 14 girará en
una dirección o en la otra, como se indica mediante la flecha B,
dentro de un agujero o taladro de la pieza de trabajo, para
proporcionar un tamaño deseado, acabado superficial y/o forma a una
o más superficies que definen el taladro o agujero.
En referencia también a la Fig. 2, se muestra
una representación esquemática simplificada de un posible aparato
de golpeo de la máquina de afilar 10. Aquí, la herramienta 14 se
muestra insertada dentro de un taladro 18 de una pieza de trabajo
20 soportada en un dispositivo de sujeción 22 de la máquina 10, para
afilar una superficie interna 24 de la pieza de trabajo 20 que
define el taladro 18. La herramienta de afilar 14 está soportada
mediante un husillo 26 que puede girar mediante la rotación indicada
por la flecha C, y el movimiento recíproco indicado mediante la
flecha A efectuado mediante un mecanismo 16 de accionamiento del
tornillo de bolas, para efectuar el afilado deseado de la
superficie 24 de la pieza de trabajo 20. El husillo 26 puede girar
accionado por un accionador 28 de una manera bien conocida. La
herramienta de afilar 14 es expandida y retraída radialmente
mediante un arrastre 86, bajo el control de un sistema de
alimentación 30 de la invención, como se explicará a continuación.
El husillo 26 que soporta la herramienta 14, así como el accionador
28 y los elementos del arrastre 86, están soportados en un soporte
de husillo 32 conectado con una tuerca de bolas 34 de un tornillo
de bolas 16, de manera que puede moverse longitudinalmente a lo
largo del tornillo de bolas 16, lo que se lleva a cabo mediante la
rotación de un servo motor 36 en conexión con el mismo. El tornillo
de bolas 16 puede girar de manera precisa mediante el servo motor
36, siendo el número de rotaciones y la posición rotacional del
mismo detectables de manera precisa por un codificador u otro sensor
(no mostrado). La tuerca de bolas 34 es movida longitudinalmente a
lo largo del tornillo de bolas 16 mediante la rotación del mismo, y
a partir del recuento de rotaciones del tornillo de bolas 16 se
determina la posición longitudinal de la tuerca de bolas 34. El
servo motor 36 es controlable mediante un controlador 38 principal
basado en un procesador para golpear el carro del husillo 12 y la
herramienta de afilar 14, como se desea o requiere para alcanzar un
parámetro o parámetros deseados. Aquí debe observarse que se
considera también que el tornillo de bolas 16 podría ser
substituido por cualquier otro medio de rotación para una conversión
de movimiento lineal (por ejemplo piñón cremallera), o que el
motor, codificador y tornillo de bolas juntos podrían ser
substituidos por un motor lineal y un codificador lineal, o por
cualquier otro sistema para proporcionar movimiento lineal
controlado en posición.
Volviendo al sistema de alimentación 30 de la
invención, en la Figura 3, se muestra una posible realización de un
arrastre de alimentación 86. Un motor de alimentación 40 del
arrastre 86 está conectado a (o es integral con) un codificador 42.
Si se necesita proporcionar las características deseadas al par de
torsión de salida, la velocidad de salida, y el recorrido lineal
por recuento del codificador, un reductor de engranaje 44 puede ser
unido al árbol del motor de alimentación 40. El árbol de salida del
reductor de engranaje está conectado con el conjunto del tornillo
de bolas 46 mediante un acoplamiento 48. El conjunto del tornillo de
bolas 46 resiste el movimiento axial por medio del rodamiento de
bolas 50 mantenido en un alojamiento 52 del sistema de
alimentación. (El alojamiento 52 del sistema de alimentación puede
consistir en varias piezas como las requeridas por facilidad de
fabricación y ensamblaje). El tornillo de bolas acopla una tuerca de
bolas 54 que está unida a un portador 56 de tuerca de bolas. Se
evita que el portador 56 de tuerca de bolas gire mediante un
polarizador 58 que se acopla en una ranura 60 en el alojamiento 52
del sistema de alimentación. La rotación del motor 40 de
alimentación y subsiguientemente del árbol de salida del reductor de
engranaje 44 hace que el tornillo de bolas gire, lo que a su vez
imparte un movimiento lineal a la tuerca de bolas 54 y a su portador
56. El polarizador 58, en esta realización, es integral con un
retenedor 62 que tiene un bolsillo para alojar un disco 64 redondo.
El disco 64 redondo está unido a un extremo roscado de una célula de
carga 66. El bolsillo tiene una cantidad muy pequeña de holgura con
el disco 64 redondo para alinearse con los componentes que están
más abajo sin crear tensiones no deseadas en la célula de carga 66.
La célula de carga 66 está fijada a una varilla 68 de alimentación
no giratoria, a la que no se le permite girar mediante un
polarizador 70 que se acopla también a la ranura 60 mencionada
previamente en el alojamiento 52 del sistema de alimentación. La
varilla 68 de alimentación no giratoria está unida a un tubo que
sujeta una disposición de rodamientos 72 de contacto angular. Las
guías giratorias de los rodamientos 72 están unidas a una varilla 74
de alimentación giratoria. La varilla 74 de alimentación giratoria
está acanalada o polarizada por algún medio de manera que girará
con el árbol 76 del husillo de la máquina de afilar y permite así un
movimiento axial relativo entre el árbol 76 del husillo y la
varilla 74 de alimentación. El árbol 76 del husillo mantiene a la
herramienta de afilar 14 que contiene una cuña 78 para expandir los
elementos de afilado 80 abrasivos en el taladro de la pieza de
trabajo 20. La cuña 78 está unida a la varilla 74 de alimentación y
se le permite moverse axialmente con la varilla 74 de alimentación
mientras que a la herramienta 14 se le restringe el movimiento axial
mediante su conexión al árbol 76 del husillo. Este movimiento axial
relativo de la cuña 78 y la herramienta 14 crea el movimiento de
expansión/retracción de los elementos 80 de afilado abrasivos. El
alojamiento 52 del sistema de alimentación y el árbol 76 del
husillo están los dos conectados al carro 12 (Figuras 1 y 2) que los
golpea a la vez para generar la reciprocidad axial del proceso de
afilado.
La fuerza axial de la cuña 78 para expandir los
elementos de afilado 80 es desarrollada a partir del par de torsión
por el tornillo y la tuerca de bolas y es a continuación transmitida
a través de la célula de carga 66 a la varilla 74 y a la cuña 78 de
alimentación. La célula de carga 66 analiza siempre por lo tanto la
fuerza de alimentación axial completa del proceso de afilado. El
cable 82 de la célula de carga es llevado a través de un portador
de cable a un amplificador 84 (si se requiere). La potencia hacia y
las señales desde la célula de carga 66 corren a través de este
cable 82 y del amplificador 84 hasta un control 146 de alimentación
basado en un procesador y un servo controlador 148 del arrastre de
alimentación 86, en conexión con el motor 40 y el codificador 42
del arrastre 86. El control de estos dispositivos como se describe
en los métodos que siguen proporciona señales que controlan de
manera precisa el movimiento del motor 40 de alimentación.
Existen dos métodos básicos de control de
alimentación. El primero es control por velocidad de alimentación,
en el que el sistema de control mantiene el motor 40 de alimentación
moviéndose a una velocidad constante o controlando la velocidad de
acuerdo con algún perfil programado que es al menos parcialmente
función de la posición de alimentación. El segundo método básico de
control de alimentación es por control de fuerza, en el que el
sistema de control mantiene el motor 40 de alimentación moviéndose
de manera tal que la fuerza de alimentación se mantiene constante o
sigue algún perfil programado que es al menos parcialmente función
de la posición de alimentación.
El control mediante ordenador permite también
que estos dos métodos básicos se combinen dentro de un ciclo de
afilado, por ejemplo de afilado a una velocidad controlada hasta que
se cumple alguna condición y a continuación de afilado a una fuerza
controlada hasta que el taladro alcanza su tamaño final. Además el
control por ordenador permite un elevado grado de flexibilidad en
la programación del control de alimentación. Parámetros tales como
la velocidad de alimentación, la fuerza de alimentación, el par de
torsión del husillo, tiempo, número de golpes de reciprocidad,
temperatura de la pieza de trabajo, y otros pueden usarse en la
lógica de control en tiempo real que adapta el parámetro de
alimentación controlado o incluso cambia el método de control de
alimentación de una manera programada simple o compleja. Los
siguientes ejemplos son situaciones de aplicación típicas que
pueden ser resueltas realizando la programación de esta manera.
Las piezas de trabajo que son muy rugosas o con
defecto de circularidad procedentes del proceso previo pueden crear
impactos peligrosos cuando la velocidad de afilado está ajustada
demasiado elevada. Puede ajustarse una velocidad de afilado inicial
muy baja para hacer contacto inicial con el taladro lo más
suavemente posible. Cuando el taladro se limpia suficientemente
para que el peligro de un afilado más rápido haya pasado, como se
determina bien por una disminución de la velocidad de afilado o por
el paso de una cierta cantidad de tiempo, entonces el control de la
máquina puede aumentar la velocidad de alimentación o conmutar al
modo de alimentación controlado por fuerza.
\newpage
Las piezas de trabajo que tienen secciones
transversales no uniformes tienden a distorsionarse bajo fuerzas de
alimentación elevadas. La mayoría del material puede ser eliminado a
una fuerza de alimentación relativamente elevada y a continuación a
una cierta distancia predeterminada antes de alcanzar el tamaño
final la fuerza o la velocidad pueden ser reducidas hasta un valor
que relaja la distorsión de la pieza de trabajo y permite mejorar
la forma cilíndrica del taladro.
La velocidad de alimentación o la fuerza de
alimentación pueden ser reducidas hasta un valor muy bajo al final
del ciclo sólo durante un breve periodo de tiempo o sólo durante
unos pocos golpes para mejorar el acabado superficial resultante
más allá del intervalo normal del tamaño de arena abrasiva que se
está usando. Esto permite a veces usar una arena más gruesa para
una eliminación del material más rápida y aun así alcanzar los
requisitos de acabado.
Durante el proceso de afilado la superficie de
las piedras abrasivas puede cambiar de condición, variando de un
corte abierto y libre a uno pulido. Monitorizando el tiempo del
ciclo o la velocidad de alimentación, esta condición puede ser
detectada y el sistema de control puede tomar la decisión de
aumentar o disminuir la fuerza de alimentación hasta que la
condición no deseable haya sido corregida.
Cuando una o más piedras abrasivas se han
desgastado completamente, este sistema puede detectar esa condición
bien mediante un aumento inusual de la fuerza de alimentación o bien
por un tiempo de ciclo excesivamente largo.
Si se desea una velocidad de alimentación
verdaderamente constante, el sistema de control puede compensar las
desviaciones del sistema de alimentación que producen variaciones en
la velocidad de alimentación verdadera en las piedras abrasivas.
(Véase Compensación de la Elasticidad a continuación).
En ciertas aplicaciones puede ser ventajoso
mantener un nivel constante o de acuerdo con un perfil del par de
torsión del husillo. Esto puede lograrse mediante información
procedente del accionador del husillo para controlar el movimiento
del motor de alimentación. En tal aplicación la fuerza de
alimentación no está controlada y puede variar. La presente
invención compensará errores de tamaño del taladro debidos a la
elasticidad del sistema.
Como con otros sistemas de control de afilado
existentes, este sistema puede incluir características tales como
compensación automática del desgaste de la piedra, ajuste manual del
tamaño del taladro y/o integración con una galga de proceso interno
o del post-proceso para compensar el desgaste
abrasivo y para mejorar la forma cilíndrica del taladro.
Además de éstos y de muchos otros esquemas de
control útiles, la monitorización continua del ordenador en tiempo
real y el control de la fuerza de alimentación y de la posición de
alimentación, integrada con el control de la máquina de afilar
permite tres nuevas características que mejoran el rendimiento:
detección automática de la pared del taladro, compensación de la
elasticidad y protección automática de la herramienta.
Antes del inicio del ciclo de afilado la
herramienta de afilar ha sido retraída hasta un tamaño que permite
una entrada fácil dentro del taladro. Si el ciclo de afilado empieza
entonces con el motor de alimentación moviéndose a la velocidad de
alimentación de afilado pueden transcurrir varios segundos con
"corte al aire" antes de que el abrasivo empiece realmente a
entrar en contacto con la pared o la superficie del taladro. Para
minimizar esto, a menudo la herramienta es expandida rápidamente
hasta un tamaño justo inferior al menor taladro de la pieza de
trabajo esperado antes de disminuir la velocidad de afilado. No
obstante, los taladros de pre-proceso típicamente
varían de manera considerable en tamaño y los que son mayores que el
menor tamaño esperado serán todavía una pérdida de tiempo, puesto
que la herramienta de afilar se mueve lentamente desde esa posición
hasta el punto de contacto. También, si un taladro de
pre-proceso es menor que el menor taladro esperado,
entonces la piedra será alimentada en la pared del taladro a una
mayor tasa de velocidad. El impacto podría dañar bien la
herramienta o bien el abrasivo o bien el dispositivo de sujeción de
la pieza de trabajo.
Controlar el afilado a una fuerza de
alimentación puede eliminar el tiempo perdido, pero si el diámetro
de la herramienta retraída es demasiado menor que el tamaño de
taladro el sistema de alimentación puede tener demasiada distancia
para acelerar las piedras bajo ninguna carga y cuando alcanzan la
pared del taladro tienen suficiente velocidad para crear un
impacto. De nuevo, el impacto podría dañar bien la herramienta o
bien el abrasivo o bien el dispositivo de sujeción de la pieza de
trabajo.
El impacto de alta velocidad de las piedras con
la pared del taladro es potencialmente dañino porque el husillo
está girando y las piedras inmediatamente agarran la pieza de
trabajo en contacto. Si el husillo no está girando, entonces las
máquinas de afilar sin ningún dispositivo de medición de fuerza de
alimentación no tienen modo de detectar cuándo se ha establecido
contacto con la pared del taladro. Por lo tanto, en el pasado
existía la necesidad de tener el husillo girando cuando el sistema
de alimentación estaba en una fase de alimentación rápida.
Con la presente invención, sin embargo, el
husillo puede permanecer fuera mientras que el sistema de
alimentación se mueve a una mayor tasa de velocidad. El contacto
con la pared o con la superficie del taladro se ve por un aumento
inmediato de la fuerza de alimentación medida. En ese punto la
posición de alimentación es retraída muy ligeramente hasta justo
eliminar la presión de las piedras contra la pared del taladro y
entonces el husillo empieza a moverse y el ciclo de afilado puede
empezar sin tiempo perdido por "corte al aire". La alta
velocidad del motor de alimentación y la rápida respuesta del
sistema de control permiten que esta etapa tenga lugar en un
periodo de tiempo muy breve, mucho menor que el tiempo que se
necesitaría para hacer que las piedras se aproximen de manera
segura a la pared del taladro. Puesto que el husillo no está
girando, el impacto puede tener lugar a gran velocidad sin peligro
de daño para la herramienta o para la pieza de trabajo (excepto
posiblemente cuando se utilizan herramientas inusualmente
delicadas).
Un beneficio adicional de este método es que el
sistema de control es capaz de determinar o identificar la
información del codificador representativa del tamaño del taladro en
el momento del impacto. Si un taladro se ve ya más grande que el
tamaño de afilado terminado entonces el sistema de control puede
responder de acuerdo con esto para alertar al operario o quitar
automáticamente la pieza defectuosa de la línea de trabajo.
Si la fuerza de alimentación no se mantiene a un
valor constante de un ciclo al siguiente, la diferencia en la
fuerza de alimentación provoca grados de desviación diferentes de
todos los componentes del sistema de alimentación, incluyendo la
herramienta, cuña y pieza de trabajo. Esta variación en la
compresión del sistema (o tensión para herramientas del tipo de
tirar) añade un error a los resultados del control del tamaño cuando
la posición del codificador se usa como medio para conocer el
tamaño del taladro final. Este error es más problemático para un
proceso controlado por velocidad cuando las piezas de trabajo tienen
una gran variación en la cantidad de material que debe ser
eliminada.
Con una célula de carga usada junto con el
codificador, este sistema tendrá la capacidad de medir y compensar
la elasticidad de todo el sistema. Un valor representativo de la
elasticidad de los componentes del sistema de alimentación puede
ser calculado a partir de las lecturas del codificador y de la
célula de carga tomadas durante una rutina de inicialización
automática (descrita con detalla a continuación).
En el pasado cuando se programaba una máquina de
afilar, se requería que al sistema de control se le "enseñase"
la situación del sistema de alimentación (incluyendo la herramienta,
cuña y piedras) con respecto al taladro de la pieza de trabajo.
Esta etapa de inicialización ha requerido siempre que el operario
trabaje junto con la máquina de control y se requiere una cierta
habilidad o "entrenamiento" para llevar a cabo esta operación
con exactitud. La operación se ha llamado "inicialización de
tamaño" o "ajuste" porque el operador mueve el sistema de
alimentación mediante una entrada manual hasta que nota que la pieza
de trabajo está ajustada en la herramienta. La exactitud de esta
operación depende de la habilidad del operario para notar cuándo la
pieza de trabajo está tan ajustada en la herramienta como lo estará
cuando se ha alcanzado el tamaño final en el ciclo de afilado.
Con este nuevo sistema de alimentación es
posible usar una nueva técnica para la inicialización del tamaño
que elimina el efecto de la habilidad del operario y al mismo tiempo
recoge datos que pueden ser usados para hacer el proceso de afilado
más preciso. El control de la máquina instruirá al operario para
mover el sistema de alimentación hasta un punto en el que la pieza
de trabajo está casi ajustada en la herramienta. Entonces el
operario presionará un botón para hacer que el control de la máquina
inicie la secuencia de inicialización. La secuencia empieza cuando
el sistema de alimentación se retrae automáticamente una cantidad
suficiente para que se asegure que las piedras abrasivas ya no
están en contacto con la herramienta. A continuación el sistema de
alimentación empezará automáticamente a expandirse a una velocidad
que es similar a la velocidad de afilado esperada. Tras moverse una
distancia suficiente para absorber cualquier reacción del sistema,
el sistema de control empezará automáticamente a almacenar puntos
de dato de la posición del codificador y de la fuerza de
alimentación. Estos puntos caerán a lo largo de una curva que tiene
la forma general mostrada en la Figura 4.
Examinando la Figura 4, la curva mostrada puede
ser dividida en dos regiones. La primera región, que es
substancialmente plana, es la región de no contacto. En esta región
las piedras abrasivas no se han expandido todavía hasta el punto en
el que entran en contracto con la pared del taladro. El nivel de
fuerza medido en esta región representa un valor de referencia de
la fuerza. Este valor de referencia está compuesto por varias cosas.
Primero, debido a la fricción existirá siempre algo de arrastre del
sistema de alimentación mientras se mueve. Segundo, si el sistema
es vertical, el peso de los componentes del sistema de alimentación
situará una carga estática en el dispositivo de medición. Por
último, el propio dispositivo de medición puede producir algún
valor distinto de cero a carga nula debido a inexactitudes menores
durante el montaje o debido a variaciones en las características
electrónicas del dispositivo de medición. Este nivel de fuerza de
referencia es registrado de manera que puede ser substraído de los
valores de fuerza de la segunda región de la curva con el fin de
determinar los verdaderos valores de fuerza en función de la
posición del codificador.
En la segunda región de la curva las piedras
abrasivas han hecho contacto con la pared del taladro y la fuerza
de alimentación se eleva mientras el motor continúa avanzando. Esta
es la región del contacto elástico. La curva no es perfectamente
lineal en este intervalo, como la teoría elástica podría sugerir.
Esto es debido al hecho de que algunos componentes están en
contacto y el área de sus regiones de contacto está aumentando con
la carga (por ejemplo las bolas y guías de los rodamientos de empuje
axial, y las imperfectas piedras abrasivas contra la imperfecta
pared del taladro).
El sistema de control debe decidir cuándo ha
alcanzado el sistema de alimentación la región de contacto. Debido
a algún nivel de ruido en las mediciones, es conveniente definir el
inicio de la región de contacto como el punto en el que la fuerza
se eleva hasta algún nivel pequeño pero significativo sobre la
fuerza de referencia. En la figura, este nivel de fuerza se
denomina F_{c} y la posición de codificador correspondiente
x_{c}. Por convenio este punto se toma como el origen de un nuevo
conjunto de coordenadas llamado X' y F' donde
X' = x -
x_{c}
y
F' = F -
F_{c}
Aunque el gráfico está dibujado con la posición
del codificador como variable independiente, será más útil con
vistas al control decir que la posición relativa del codificador es
función de la fuerza de alimentación:
X' = f
(F')
O quizás un modo más apropiado de describir esto
es que una vez que las piedras abrasivas están haciendo contacto
con la pared del taladro, la distancia adicional que el codificador
puede moverse es función de la fuerza requerida para comprimir (o
extender) los componentes del sistema de alimentación hasta alcanzar
esa posición.
Una expresión matemática aproximada para esta
función puede ser determinada usando los puntos de datos con
cualquier número de técnicas de ajuste de curva. La función
resultante puede ser lineal, no lineal o lineal a trozos. La
técnica más simple es asumir linealidad y usar dos puntos para
determinar la línea. Esta técnica puede a menudo ser suficiente
puesto que la fuerza de alimentación durante el ciclo de afilado se
encuentra normalmente en un pequeño intervalo. Si el intervalo de
operación de la fuerza es conocido o puede ser estimado a partir de
la experiencia, entonces pueden usarse dos puntos en o cerca de los
extremos de ese intervalo. En el gráfico, estos puntos son
mostrados como (x_{1}, F_{1}) y (x_{2}, F_{2}). En ese caso,
la pendiente de la línea viene dada por
k =
(F_{2}-F_{1}) /
(x_{2}-x_{1})
Donde k es una constante elástica en el sentido
clásico de cuantificar la elasticidad del sistema.
Una vez expresado matemáticamente, el sistema de
control será capaz de usar esta función para hacer automáticamente
correcciones del tamaño del taladro al tamaño del taladro inferido
por el codificador, basándose en la fuerza de alimentación medida
en tiempo real en cualquier punto del ciclo de afilado. Para hacer
esto, puesto que tanto el valor de la fuerza a partir de la célula
de carga como la lectura del codificador son valores relativos,
será necesario tener algún punto de referencia. Este punto de
referencia puede ser cualquier punto en la región de contacto de la
curva. En el gráfico se muestra como el punto (x_{r}, F_{r}).
Entonces en general la función que describe la curva puede ser
expresada como
x-x_{r} = f
(F-F_{r})
Si se asume linealidad esto resulta
x-x_{r} =
(F-F_{r}) /
k
El sistema de control puede a continuación usar
esta función durante el afilado para conocer con más exactitud el
diámetro del taladro en cualquier punto en el tiempo mediante esta
fórmula:
D = Di + [x -
xr - f (F -
Fr)]LRt/NRg
Si se asume linealidad, esto resulta
D = D_{i} + [x
- x_{r} - (F - Fr) /
k]LR_{t}/NR_{g}
Donde
- D
- = diámetro del taladro real (mm)
- D_{i}
- = el diámetro del taladro de la pieza de trabajo de inicialización (mm)
- x
- = la posición del codificador real (recuentos)
- x_{r}
- = la posición del codificador de referencia (recuentos)
- F
- = la medición de la fuerza de alimentación real (N)
- F_{r}
- = la medición de la fuerza de alimentación de referencia (N)
- f (F-F_{r})
- = la función de corrección del codificador, como la descrita anteriormente (recuentos)
- k
- = una constante de corrección del codificador lineal, como la descrita anteriormente (N/recuentos)
- L
- = Paso del tornillo de bolas (mm/revoluciones del tornillo de bolas)
- N
- = tamaño del codificador (recuentos/revoluciones del motor)
- R_{g}
- = relación del engranaje (revoluciones del motor/revoluciones del tornillo de bolas)
- R_{t}
- = relación de la herramienta (movimiento del diámetro/movimiento axial) donde:
- R_{t}
- = tan\theta para herramientas de una piedra
- R_{t}
- = 2tang\theta para herramientas de multi-piedras o de manguito
- \theta
- = ángulo de la cuña
Controlando el ciclo de afilado, en lugar de
conocer el diámetro del taladro actual, puede ser más importante
identificar una posición del codificador de objetivo (por ejemplo
una posición correspondiente al diámetro final o al diámetro en el
extremo de una cierta etapa de afilado). Puesto que esta posición
del codificador de objetivo puede cambiar a la vez que cambia la
fuerza de alimentación, las fórmulas anteriores pueden reescribirse
para proporcionar la posición del codificador de objetivo deseada
como sigue:
X_{t} = (D_{t}
- D_{i})NR_{g}/LR_{t} + x_{r} + f
(F-F_{r})
Si se asume linealidad
X_{t} = (D_{t}
- D_{i})NR_{g}/LR_{t} + x_{r} + (F-F_{r})
/\kappa
Donde
- X_{t}
- = posición del codificador de objetivo (o final) (recuentos)
- D_{t}
- = diámetro de objetivo (o final) (mm)
\vskip1.000000\baselineskip
El nivel de la fuerza de alimentación F, en
general no será la medición absoluta del dispositivo de medición de
fuerza. Como se ha mencionado previamente, existe algún nivel de
referencia o de antecedente de la fuerza debida a arrastre por
fricción, al peso de los componentes del sistema de alimentación y
posiblemente de errores inducidos en el dispositivo de medición
debido a una alineación imperfecta durante el montaje. Estos valores
tienden a ser relativamente estáticos, cambiando sólo lentamente a
lo largo del tiempo, si es que cambian algo. La fuerza usada en
controlar el sistema de alimentación como se describe anteriormente
debe ser la cantidad de fuerza diferencial, por lo tanto es
importante cuantificar este nivel de referencia de fuerza de manera
que sea substraído de la medición de fuerza bruta. Una técnica para
medir el nivel de referencia de la señal de fuerza es realizar una
lectura inmediatamente al inicio del ciclo cuando se sabe que las
piedras no están todavía en contacto con la pared del taladro. Esto
puede realizarse en cada ciclo y compensar por ello de manera
continua cualesquiera cambios en el nivel de la señal de referencia.
Si se va a emplear la rutina de Detección de la Pared del Taladro
descrita anteriormente, puede usarse esta misma técnica con tal de
que el sistema de alimentación se haya retraído al menos lo
suficiente para permitir el tiempo para leer la señal de referencia
antes de que las piedras entren en contacto con la pared del
taladro.
Por simplicidad en las descripciones anteriores
y en la Figura 4, se ha asumido que el nivel de referencia de la
fuerza es algún valor constante relativamente pequeño. No obstante
algunas herramientas de afilar requieren que alguna fuerza
creciente distinta de cero y posible expanda sólo la porción
abrasiva de la herramienta (por ejemplo las herramientas del tipo
de manguito plano abrasivo). En este caso la referencia no es un
simple valor constante, sino más bien es una curva de fuerza con
respecto a la posición del codificador. Con tales herramientas debe
realizarse una pequeña variación al encuentro automático rápido de
la pared del taladro y a las técnicas de compensación de la
elasticidad descritas anteriormente. Se requiere una etapa añadida
al inicio de estas técnicas.
Esta primera etapa consistirá en mover el
sistema de alimentación a través del intervalo de movimiento
esperado aproximadamente a la velocidad esperada con la herramienta
completamente fuera de cualquier taladro de la pieza de trabajo.
Durante este tiempo el sistema de control lee la fuerza y posición
del codificador para generar una curva de referencia. Esta curva
representa entonces la cantidad de fuerza en la posición del
codificador dada que debe ser substraída de las fuerzas totales que
se miden durante la localización rápida de la pared del taladro o
las rutinas de medición de la elasticidad. Tras substraer la curva
de referencia de la curva medida total, la curva resultante será
idéntica en forma a la curva mostrada en la Figura 4 y el
tratamiento matemático de estos datos rectificados puede continuar
exactamente como se ha descrito anteriormente.
Si se espera que esta curva de fuerza de
referencia varíe ligeramente a lo largo del tiempo debido a
compensaciones del tamaño del taladro o a factores
medioambientales, la referencia puede ser medida de nuevo a
cualquier frecuencia deseada.
En el arranque inicial, o incluso durante la
operación de afilado, existe un riesgo de dañar la herramienta, y
posiblemente la dispositivo de sujeción de la pieza de trabajo,
cuando el sistema de alimentación está expandiendo el elemento de
afilado a una alta velocidad. Debido a que el husillo está girando
en el momento en el que el elemento de afilado está siendo
alimentado es posible que los abrasivos del elemento de afilado
agarren inmediatamente la pieza de trabajo en contacto provocando
que la herramienta se retuerza. Este riesgo de dañar la herramienta
existe también en la programación durante la "inicialización del
tamaño" o la operación de "ajuste". Esta acción requiere un
operario con experiencia para expandir manualmente el elemento de
afilado contra la superficie del taladro de la pieza de trabajo con
el fin de determinar una referencia para el tamaño del diámetro. Es
posible que durante este proceso el operario pueda dañar la
herramienta expandiendo demasiado o estrujando los abrasivos del
elemento de afilado contra la superficie del taladro.
En referencia ahora a la Figura 7, con la
presente invención, el arrastre de alimentación 86 incluye un
sistema que puede detectar una fuerza anormalmente alta aun siendo
suficientemente sensible para reaccionar al instante para proteger
de daño la herramienta y el dispositivo de sujeción de la pieza de
trabajo. El sistema de alimentación aprovecha la célula de carga
para monitorizar la fuerza durante la expansión de la alimentación e
inmediatamente retrae el elemento de afilado cuando la fuerza de
alimentación excede un límite almacenado predeterminado. El nuevo
sistema de alimentación monitoriza y controla automáticamente el
servo controlador 148 del mismo para retraer el elemento de
alimentación con un mínimo retardo con el fin de eliminar la
posibilidad de que la herramienta sujetar la pieza de trabajo.
El control del sistema de alimentación evita
automáticamente que el operario expanda más la herramienta
manualmente si esta condición de sobrecarga de la fuerza de
alimentación, o de fallo, existiese durante la "inicialización
del tamaño". Además de retraer automáticamente el elemento de
alimentación, el nuevo sistema de alimentación puede también
notificar independientemente al controlador principal 38 la
condición de fallo a través de una interfaz de I/O. El aviso se da
si el fallo ha tenido lugar durante la "inicialización del
tamaño" o durante una operación de afilado normal. Esta
notificación a su vez permitiría al controlador 38 principal detener
otras operaciones e informar al operario de la condición de
fallo.
Un sistema de control principal típico de una
máquina de afilar, tal como el controlador 38 de la máquina 10,
típicamente tiene que compartir su potencia de tratamiento entre las
diferentes tareas que debe realizar. Las características de
rendimiento descritas anteriormente requerirían que el sistema de
control funcionase a velocidades muy elevadas para asegurar la
sensibilidad y el tiempo de respuesta requeridos de él. Esto
significaría probablemente que el controlador tuviese que procesar
todos los datos en tiempo real para minimizar retardos y reaccionar
inmediatamente a cambios en la fuerza de alimentación. Además de
monitorizar el sistema de alimentación, el procesador tendría
también que dividir su tiempo de tratamiento entre las otras tareas
que realiza. Sin embargo, un método de control más directo está
disponible si la tarea de tratamiento del sistema de alimentación
se proporciona a la unidad de arrastre de alimentación. Con el fin
de obtener este requisito previo, debe asumirse linealidad y la
unidad tendría que ser capaz de usar una señal externa como
información.
La presente invención utiliza tal sistema de
control. De acuerdo con esta realización de la invención, las
tareas que pertenecen a la expansión y retracción del elemento de
afilado son llevadas a cabo por el arrastre de alimentación 86,
junto con la monitorización y reacción a cualesquiera estímulos,
tales como los que provienen de la célula de carga. Este método de
controlar el sistema de alimentación directamente por medio del
arrastre de alimentación 86 elimina posibles sobrecargas del
tratamiento en el controlador 38 principal, y proporciona una
respuesta rápida. Asegura el medio más sensible para monitorizar y
responder a cambios en la fuerza de alimentación retrayendo
inmediatamente el elemento de afilado con un mínimo retardo cuando
la superficie del taladro de una pieza de trabajo se ha encontrado
o cuando existe una condición de sobrecarga de fuerza. En
referencia también a la Figura 7, el control del sistema de
alimentación al que se hace referencia en esta invención gestiona
todas las entradas y salidas hacia y desde el arrastre 86 junto con
los circuitos de la célula de carga. Los circuitos de la célula de
carga consisten en un circuito de interfaz transductor 150 y en un
circuito de acondicionamiento de señal 154, un circuito de detección
de taladro automático 156, y en el control 146 que gestiona la
fuerza de alimentación y las funciones de velocidad de
alimentación.
Una de las únicas características de esta
invención es la capacidad para controlar el sistema de alimentación
en un intervalo tan amplio de fuerzas de alimentación requeridas por
diferentes herramientas, aun siendo suficientemente sensible para
distinguir pequeños cambios en la fuerza de alimentación cuando se
determina que el elemento de afilado ha entrado en contacto con el
taladro. Este escalado de la fuerza automático es llevado a cabo en
los circuitos de interfaz transductor y de acondicionamiento de
señal 150 y 152, y se basa en las fuerzas de expansión y retracción
requeridas por la herramienta específica usada.
El circuito de Automatic Bore Detection (ABD -
Detección Automática del Taladro) 156 monitoriza la velocidad de
alimentación, la fuerza y la posición mientras la herramienta se
expande en la pieza de trabajo. Al alcanzar la superficie del
taladro la posición de alimentación y la fuerza son ambas
automáticamente capturadas y salvadas. Esto es seguido por la
inmediata retracción del sistema de alimentación para liberar la
presión abrasiva fuera de la pieza de trabajo. Esto activa al
controlador 38 principal de la máquina de afilar para empezar a
mover los otros ejes. El proceso de afilado real es entonces
iniciado cuando la fuerza y la posición de alimentación que han
sido salvadas anteriormente se usan para alimentar rápidamente el
elemento de afilado fuera de la superficie del taladro mientras la
herramienta está girando y golpeando.
El circuito de ABD 156 emplea un método de
detección para compensar cualesquiera cambios en la fuerza de
alimentación normal en el sistema que podrían ocurrir con el
tiempo. Entre estos tipos de cambios está la fuerza de fricción a
lo largo del recorrido de la herramienta que puede variar mientras
los abrasivos se desgastan con el tiempo. La situación del sistema
de alimentación a lo largo del recorrido total de la herramienta
está basada en qué porcentaje del intervalo total de la herramienta
se usa y también en la cantidad de desgaste normal del abrasivo de
la herramienta durante la operación de afilado. Otro factor que se
debe considerar es la cantidad de arranque de material debido a la
fricción en sistema de alimentación mientras se está moviendo.
Sin compensación estas fuerzas pueden afectar a
cuándo se detecta el taladro. Para compensar cambios como estos, el
circuito de ABD 156 monitoriza la fuerza de alimentación al inicio
de cada ciclo mientras que el elemento de afilado se aproxima a la
pieza de trabajo para determinar un nivel de referencia de la
fuerza, y a continuación computa automáticamente una mínima fuerza
que indicará cuándo el elemento de afilado alcanza la superficie
del taladro. (F_{c} en la Figura 4).
Como se ha descrito previamente (Compensación de
la Elasticidad), la etapa de inicialización del tamaño resulta ser
un proceso automático en lugar de uno manual. Esta etapa emplea una
característica de detección automática del taladro para eliminar la
necesidad de que el operario lo note.
El Regulador de Fuerza de Alimentación &
Velocidad del control 146 controla el motor de alimentación 40
basándose en el modo de la aplicación. La aplicación puede requerir
una fuerza de alimentación constante o cualquier combinación de las
dos durante el proceso de afilado. Incorporar la fuerza de
alimentación y el regulador de velocidad en la unidad de arrastre
permite la conmutación entre los dos modos de manera virtualmente
instantánea y puede realizarse en cualquier momento durante el
proceso de afilado.
En el modo de fuerza constante el regulador
controlará la relación de velocidad del motor de alimentación para
mantener una fuerza de alimentación específica. Una característica
distinta de esta invención es la capacidad del circuito regulador
para filtrar cualesquiera fuerzas exteriores que puedan influir en
la fuerza de alimentación real que el sistema está tratando de
mantener.
A diferencia de otros sistemas que funcionan a
una velocidad constante, el sistema de alimentación descrito en
esta invención mantendrá una velocidad de alimentación específica
independientemente de la fuerza de alimentación generada mientras
que se compensa continuamente la elasticidad de todo el sistema de
alimentación. En el modo de velocidad constante el circuito
automático compensador de la elasticidad actualiza dinámicamente, en
tiempo real, la posición final del sistema de alimentación. La
actualización de la posición final se basa en la variación en
compresión del sistema (o tensión para herramientas del tipo de
tirar o una combinación de la carga de tracción con la carga de
torsión de los sistemas rotativos) que el sistema de alimentación
experimenta mientras se expande la herramienta y asegura un tamaño
acabado exacto y repetible de ciclo a ciclo.
El circuito Compensador de la Elasticidad
Automático debe usar algún valor de la elasticidad del sistema.
Este parámetro (\kappa) es medido durante la etapa de
inicialización del tamaño, tal como se ha descrito previamente.
El circuito de Automatic Tool Protection (ATP -
Protección Automática de la Herramienta) monitoriza continuamente
la célula de carga cada vez que el sistema de alimentación se está
moviendo. Si el operario está moviendo manualmente el sistema de
alimentación o el sistema de alimentación está buscando
automáticamente el taladro o la alimentación se está realizando en
cualquiera de los modos de regulación, el circuito de ATP comprueba
que la fuerza de alimentación permanece dentro de un intervalo
específico. Si la fuerza de alimentación excede un valor
predeterminado entonces el circuito de ATP inmediatamente retraerá
el sistema de alimentación para liberar la fuerza generada y
notifica al controlador 38 principal de la máquina de afilar que
detenga todos los demás ejes.
\newpage
Con esta invención todos los parámetros del
sistema de alimentación pertinentes son bien controlados o medidos.
Puesto que la máquina está controlada por ordenador existe una
oportunidad de que el cliente optimice automáticamente el
rendimiento del afilado. Un control del tamaño del taladro y de la
forma cilíndrica del taladro puede ser a menudo alcanzado
satisfactoriamente con un amplio rango de parámetros de
alimentación. Sin embargo dentro de este intervalo existen
compensaciones del tiempo de ciclo y de desgaste de la piedra. El
cliente está preocupado por ellos en tanto en cuanto afectan al
coste total por taladro de la operación de afilado.
Un programa de optimización incluido en el
control del ordenador de la máquina podría requerir alguna
información básica de un operario u otro personal de fabricación
con respecto al coste de las piedras abrasivas, altura de las
piedras abrasivas, piedras por herramienta, coste por hora de
trabajo y máquina, etc. También una entrada sería algunos límites
para la fuerza de alimentación y la velocidad de alimentación. La
máquina realizaría entonces una prueba para un número de piezas de
trabajo predeterminado. La máquina registraría tiempos de ciclo y
compensaciones acumulativas del tamaño del taladro como una medida
del desgaste de las piedras. La máquina podría entonces estimar el
coste por taladro bajo ese conjunto de parámetros de alimentación. A
continuación la fuerza de alimentación o la velocidad de
alimentación podrían ser variadas en algún incremento predeterminado
y podría realizarse otra prueba. De esta manera la máquina podría
cambiar una variable (fuerza de alimentación o velocidad de
alimentación) hasta que se encuentre un coste óptimo por taladro. En
ese punto las pruebas concluirían y la máquina mantendría sus
ajustes en los valores óptimos hasta que fuesen sustituidos por un
operario. Excepto por la pregunta inicial de los datos pertinentes,
todo esto podría llevarse a cabo sin necesidad de que un operario
se implique o esté pendiente.
\vskip1.000000\baselineskip
En referencia también a las Figuras 5 y 5a, se
muestra un diagrama de flujo 90 de alto nivel de las etapas del
ajuste de la máquina de acuerdo con un método de la invención. Aquí,
debe observarse que cuando una nueva herramienta es instalada, el
sistema de control no tiene conocimiento de la relación entre la
posición del codificador del sistema de alimentación y el diámetro
de la herramienta. Se requiere una etapa de inicialización, y a
continuación se llevan a cabo las siguientes etapas:
1. El operario introduce la información de
ajuste que incluye el diámetro de objetivo (o final) de las piezas
de trabajo que serán afiladas, como se muestra en el bloque 92.
2. El operario mide el taladro de una pieza de
trabajo con algún dispositivo de medición externo a la máquina,
como se muestra en el bloque 94.
3. La pieza de trabajo es situada en la máquina,
como se muestra en el bloque 96.
4. El operario introduce este diámetro medido en
el ordenador, como se muestra en el bloque 98.
5. Cuando el operario le indique la máquina
introducirá la herramienta en el taladro de la pieza de trabajo y
el sistema de alimentación se moverá lentamente para expandir el
abrasivo, como se muestra en el bloque 100.
6. Antes de que el abrasivo entre en contacto
con el taladro el sistema de control muestreará la célula de carga
para determinar un nivel de referencia de la fuerza, como se muestra
en el bloque 102.
7. Cuando el abrasivo entra en contacto con el
taladro la fuerza medida por la célula de carga se elevará. Cuando
la fuerza se está elevando el sistema de control muestreará al menos
dos puntos, como se muestra en el bloque 104, siendo un punto un
par de datos de la posición del codificador y de la fuerza de
alimentación. Estos puntos se denominan (x_{1}, F_{1}),
(x_{2}, F_{2}), etc., y éstos se usan para calcular la
elasticidad del sistema y de la herramienta como se detalla en la
descripción matemática anterior, como se muestra en el bloque 106.
El punto inicial, x_{1}, corresponde al diámetro medido en el
taladro. El valor de la elasticidad calculado es almacenado en el
ordenador. (Como se observa en la descripción matemática, podría ser
tan simple como un único valor constante (\kappa) o podría tomar
la forma de una función matemática más sofisticada).
8. Uno de los puntos muestreados es elegido para
ser un punto de referencia denominado (x_{r}, F_{r}) y éste es
almacenado en el ordenador, como se muestra en el bloque 108.
9. El operario selecciona el método de control
del sistema de alimentación: velocidad de alimentación constante o
de acuerdo con un perfil, o fuerza de alimentación constante o de
acuerdo con un perfil. El operario introduce los valores para la
variable controlada elegida, como se muestra en el bloque 110.
10. El operario puede ajustar o la máquina puede
calcular valores por defecto, como se muestra en el bloque 112.
Pueden establecerse/calcularse también límites más bajos como
indicaciones de un rendimiento de afilado inadecuado.
En referencia también a las Figuras 6 y 6a, se
muestra un diagrama de flujo 114 de alto nivel que incluye las
etapas de un método para afilar una pieza de trabajo, fuera del
ámbito de la invención, y se describe brevemente como sigue.
1. La pieza de trabajo se presenta a la
herramienta de afilado y la máquina mueve la herramienta de afilar
en el taladro, como se muestra en el bloque 116.
2. El sistema de alimentación expande
rápidamente el elemento de afilado hacia el taladro. Inmediatamente,
mientras se expande, y antes de alcanzar el agujero, se determina
el nivel de referencia de la fuerza, como se indica en el bloque
118.
3. El sistema de alimentación continúa
expandiéndose rápidamente hasta que se detecta un nivel de fuerza
que indica que el abrasivo está en contacto con el taladro, como se
indica en el bloque 120. Durante esta expansión antes de que se
establezca contacto con el taladro, la fuerza de alimentación es
muestreada para determinar un nivel de referencia de fuerza.
4. El sistema de alimentación se retrae
ligeramente para liberar la fuerza del abrasivo contra el taladro.
Como se indica en el bloque 122.
5. Empieza la rotación del husillo y el
movimiento de golpeo, como se indica en el bloque 124.
6. El sistema de alimentación rápidamente vuelve
al punto en el que ha alcanzado contacto con el taladro, como se
indica en el bloque 126.
7. El sistema de alimentación alimenta entonces
el abrasivo usando uno de los siguientes métodos: velocidad de
alimentación constante o de acuerdo con un perfil, o fuerza de
alimentación constante o de acuerdo con un perfil, como se indica
en el bloque de decisión 128 y en los bloques 130 y 132. Si el modo
de velocidad constante o de acuerdo con un perfil es seleccionado,
el sistema monitoriza de manera continua para comprobar si los
límites de la fuerza se han excedido, como se indica en el bloque
134. Si es así, el sistema detiene la máquina y extrae o muestra un
aviso, como se indica en el bloque 136. Si se selecciona el modo de
fuerza constante o de acuerdo con un perfil, el sistema monitoriza
de manera continua para comprobar si los límites se han excedido,
como se indica en el bloque 138. De nuevo, si es así la máquina se
detiene y se muestra un aviso, como se indica en el bloque 136.
8. En cualquier circunstancia, el sistema
comprueba de manera continua para ver si se ha alcanzado la posición
(x_{t}) de objetivo del codificador, como se indica en el bloque
140. Si el de fuerza constante es el método elegido entonces la
posición del objetivo del codificador cambia dinámicamente cuando el
nivel de la fuerza medida cambia.
9. El sistema monitoriza también la variable no
controlada para tener la seguridad de que los límites
preestablecidos no se exceden. Si lo son, entonces la máquina se
detendrá y se mostrará un aviso.
10. Cuando la posición de objetivo del
codificador se ha alcanzado el ciclo de afilado está completo, como
se indica en el bloque 142.
11. El taladro es medido (bien por el operario o
mediante calibrado automático) y si el taladro se desvía del
diámetro de objetivo entonces se informa al ordenador de una
corrección del tamaño del taladro (normalmente esto es por desgaste
del abrasivo), como se indica en el bloque 144. Esta corrección se
usa para mover el valor de la posición de referencia del
codificador, x_{r}. El proceso se repite entonces hasta que se
alcanza la posición de objetivo del taladro.
Así, se ha mostrado y descrito un sistema de
alimentación de afilado que tiene un control completo de la
alimentación, aparato y sistema de servo golpeo por fuerza, que
evita muchos de los problemas se muestra anteriormente, velocidad y
posición, y método de operación del mismo. Resultará evidente, no
obstante, para aquellos familiarizados con la técnica, que son
posibles muchos cambios, variaciones, modificaciones, y otros usos y
aplicaciones para el sistema y método sujetos. Todos esos cambios,
variaciones, modificaciones, y otros usos y aplicaciones que no se
separan del ámbito de la invención son considerados para ser
cubiertos por la invención que está limitada sólo por las
reivindicaciones que siguen.
Claims (32)
1. Un método de afilado de un taladro de una
pieza de trabajo (20) que comprende las etapas de:
- proporcionar una herramienta de afilar (14) que tiene al menos radialmente un elemento de afilado (80) expandible;
- proporcionar un sistema de alimentación (30) en conexión con la herramienta de afilar (14) que incluye un elemento de alimentación (74) movible operable de manera controlable automáticamente para aplicar una fuerza de alimentación contra la herramienta de afilar para expandir radialmente al menos un elemento de afilado (80);
- proporcionar un control (38) operable para operación controlable automáticamente del sistema de alimentación (30); caracterizado por
- proporcionar un dispositivo para determinar información representativa de una fuerza de alimentación aplicada contra la herramienta de afilar (14) por el elemento de alimentación (74) y extraer una señal representativa de la misma al control;
- proporcionar un dispositivo para determinar información representativa de una posición del elemento de alimentación (74) y extraer una señal representativa de la misma al control;
- caracterizado por
- operar automáticamente el sistema de alimentación (30) para aplicar al menos dos niveles de fuerza de alimentación contra la herramienta de afilar (14) cuando está en contacto con la superficie del taladro que se va a afilar y determinar información representativa de las posiciones del elemento de alimentación (74) durante la aplicación de las fuerzas de alimentación, respectivamente; y
- computarizar automáticamente un valor que se aproxime a una elasticidad de al menos la herramienta de afilar (14) en función de una diferencia entre los dos niveles de la fuerza de alimentación y la información representativa de las posiciones del elemento de alimentación (74) durante la aplicación de las fuerzas de alimentación, y determinar un valor representativo de un diámetro del taladro durante el de afilado del mismo en función del valor representativo de la elasticidad, la información representativa de la fuerza de alimentación, y la información representativa de la posición del elemento de alimentación (74).
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método de la reivindicación 1, que
comprende las etapas adicionales de:
- proporcionar un valor para un diámetro inicial del taladro; y determinar un valor representativo de un diámetro real del taladro durante el afilado del mismo en función del valor representativo de la elasticidad, la información repetitiva de la posición del elemento de alimentación (74), la información representativa de la fuerza de alimentación, y el valor para el diámetro inicial.
\vskip1.000000\baselineskip
3. El método de la reivindicación 1, que
comprende las etapas adicionales de:
- operar automáticamente el sistema de alimentación (30) para mover el elemento de alimentación (74) con el fin de expandir radialmente el al menos un elemento de afilado no restringido por una superficie de un taladro y determinar información representativa de una fuerza de alimentación de referencia requerida para la expansión; y
- operar automáticamente el sistema de alimentación (30) para mover el elemento de alimentación (74) con el fin de expandir radialmente el al menos un elemento de afilado de manera que se sitúe en contacto con la superficie del taladro para provocar en respuesta un aumento en la fuerza de alimentación hasta un nivel mayor que la fuerza de alimentación de referencia que sirve como indicador del contacto, y determinar un valor representativo del diámetro del taladro en función de una posición del elemento de alimentación (74) en un momento del contacto.
\vskip1.000000\baselineskip
4. El método de la reivindicación 3, en el que
la etapa de determinar información representativa de una fuerza de
alimentación de referencia requerida para la expansión comprende
determinar un intervalo de valores para la fuerza de
alimentación.
5. El método de la reivindicación 4, en el que
el elemento de alimentación (80) comprende un manguito expandible
radialmente.
6. El método de la reivindicación 3, que
comprende las etapas adicionales de:
- afilar automáticamente al menos dos taladros hasta un diámetro más grande predeterminado, incluyendo para cada uno de los taladros llevar a cabo la etapa de operar el sistema de alimentación para mover el elemento de alimentación (74) para expandir radialmente el al menos un elemento de afilado (80) de manera que se sitúe en contacto con la superficie del taladro, y determinar un valor representativo del diámetro del taladro en función de una posición del elemento de alimentación (74) en un momento del contacto; y
- determinar un valor representativo del desgaste del al menos un elemento de afilado (80) en función de los valores representativos de los diámetros de los taladros en el contacto y posiciones del elemento de alimentación (74) cuando los taladros son afilados para tener un diámetro mayor.
\vskip1.000000\baselineskip
7. El método de la reivindicación 6, que
comprende otra etapa de calcular automáticamente un coste de afilado
de los taladros al menos en parte en función del valor
representativo del desgaste.
8. El método de la reivindicación 7, en el que
la etapa de calcular automáticamente un coste de afilado incluye
calcular el coste adicionalmente en función de un valor
representativo de un coste de operación de la máquina de afilar
para afilar los taladros.
9. El método de la reivindicación 7, en el que
la etapa de afilar automáticamente al menos dos taladros comprende
seleccionar automáticamente diferentes parámetros de afilado para
afilar los taladros hasta el diámetro más grande predeterminado,
respectivamente, y afilar los taladros hasta el diámetro más grande
usando los diferentes parámetros, y la etapa de calcular
automáticamente un coste de afilado de los taladros incluye calcular
un coste para afilar cada uno de los dos taladros.
10. El método de la reivindicación 1, que
comprende otra etapa de afilar el taladro mientras que mueve el
elemento de alimentación (74) a una velocidad substancialmente
constante.
11. El método de la reivindicación 1, que
comprende otra etapa de afilar el taladro con la fuerza de
alimentación a un nivel substancialmente constante.
12. El método de la reivindicación 1, que
comprende otra etapa de afilar el taladro con la fuerza de
alimentación variando a niveles que siguen un perfil
predeterminado.
13. El método de la reivindicación 1, en el que
el dispositivo para determinar información representativa de una
fuerza de alimentación aplicada contra la herramienta de afilar (14)
por el elemento de alimentación (74) y para extraer una señal
representativa de la misma comprende una célula de carga dispuesta
entre el elemento de alimentación (74) y la herramienta de afilar
(14).
14. El método de la reivindicación 1, en el que
el dispositivo área determinar información representativa de una
posición del elemento de alimentación (74) y extraer una señal
representativa de la misma comprende un codificador en conexión con
el elemento de alimentación (74).
15. El método de la reivindicación 1, que
comprende otra etapa de afilar el taladro con una velocidad de
alimentación que varía a niveles que siguen un perfil
predeterminado.
16. El método de la reivindicación 1, que
comprende otra etapa de afilar el taladro con una velocidad de
alimentación que varía a niveles que siguen un perfil que se
determina al menos en parte en función de la información
representativa de la fuerza de alimentación.
17. El método de la reivindicación 1, que
comprende otra etapa de afilar el taladro con una fuerza de
alimentación que varía a niveles que siguen un perfil que está
determinado al menos en parte en función de la información
representativa de la velocidad de alimentación.
18. El método de la reivindicación 1, que
comprende también la etapa de proporcionar un dispositivo operable
automáticamente para monitorizar la información representativa de
una fuerza de alimentación y detener de afilado si la fuerza de
alimentación durante el afilado alcanza un nivel predeterminado.
19. El método de la reivindicación 1, que
comprende otra etapa de afilar el taladro mientras monitoriza y
mantiene una carga substancialmente constante sobre un husillo que
sujeta y gira la herramienta de afilar (14).
20. El método de la reivindicación 1, que
comprende otra etapa de afilar el taladro mientras monitoriza y
mantiene una carga sobre un husillo que varía de acuerdo con un
perfil predeterminado.
21. El método de la reivindicación 1, en el que
las señales extraídas hacia el control representativo de la
información representativa de una fuerza de alimentación aplicada
contra la herramienta de afilar (14) por el elemento de
alimentación (74) están condicionadas como función de una magnitud
de la misma.
22. Un sistema para afilar automáticamente un
taladro de una pieza de trabajo (20) hasta un diámetro de objetivo,
que comprende:
- una herramienta de afilar (14) que tiene al menos un elemento de afilar (80) expandible radialmente;
- un sistema de alimentación (30) en conexión con la herramienta de afilar (14) que incluye un elemento de alimentación (74) movible, operable de manera controlada automáticamente para aplicar una fuerza de alimentación contra la herramienta de afilar (14) con el fin de expandir radialmente el al menos un elemento de afilar (80);
- un control (38) operable para controlar automáticamente la operación del sistema de alimentación (30);
- un dispositivo para determinar información representativa de una fuerza de alimentación (74) y extraer una señal representativa de la misma hacia el control;
- un dispositivo para determinar información representativa de una posición del elemento de alimentación (74) y extraer una señal representativa de la misma hacia el control; caracterizado porque
- el control es operable automáticamente para controlar la velocidad de alimentación (30) para aplicar fuerzas de alimentación contra la herramienta de afilar (14) cuando está en un estado restringido y computarizar al menos un valor representativo de la elasticidad de al menos la herramienta de afilar (14) y el sistema de alimentación en función de las fuerzas de alimentación aplicadas y de la información representativa de las posiciones del elemento de alimentación (74) durante la aplicación de las fuerza de alimentación, y porque el control es operable automáticamente para computarizar al menos un valor de objetivo para la posición del sistema de alimentación (74) para afilar el taladro hasta el diámetro de objetivo en función de al menos un valor representativo de la elasticidad de al menos la herramienta de alimentación (14), la información representativa de la fuerza de alimentación, la información representativa de la posición del elemento de alimentación (74) y un valor representativo de un diámetro inicial del taladro.
\vskip1.000000\baselineskip
23. El sistema de la reivindicación 22, en el
que el valor representativo del diámetro inicial del taladro es un
valor introducido.
24. El sistema de la reivindicación 22, en el
que el control es operable automáticamente para controlar el
sistema de alimentación (30) para aplicar una fuerza de alimentación
contra la herramienta de afilar (14) cuando está en el taladro en
el que se va a expandir el elemento de alimentación (80) de manera
que se sitúe en contacto con una superficie del taladro para
provocar un aumento en respuesta a un valor de la fuerza de
alimentación que indica el contacto, y el control es operable
automáticamente para determinar el valor representativo del
diámetro inicial en función de una posición del elemento de
alimentación (74) del sistema de alimentación (30) cuando se indica
un contacto.
25. El sistema de la reivindicación 22, en el
que el control es operable automáticamente para controlar el
sistema de alimentación (30) con el fin de aplicar una fuerza de
alimentación contra la herramienta de afilar (14) para provocar
expansión radial del elemento de afilado (80) de la misma no
restringida por una superficie de un taladro y determinar un valor
representativo de una fuerza de alimentación de referencia requerida
por la expansión no restringida, y siendo el contacto indicado por
un incremento en la fuerza de alimentación a partir de la fuerza de
alimentación de referencia.
26. El sistema de la reivindicación 22, en el
que el control es operable automáticamente para controlar el
sistema de alimentación (30) con el fin de afilar al menos dos
taladros de manera controlable operando el sistema de alimentación
(30) para mover el elemento de alimentación (74) para expandir
radialmente el al menos un elemento de afilado (80) de manera que
se sitúe en contacto con la superficie del taladro, y determinar un
valor representativo del diámetro del taladro en función de una
posición del elemento de alimentación (74) en un momento del
contacto, y determinar un valor representativo del desgaste del al
menos un elemento de afilado (80) en función de los valores
representativos de los diámetros de los taladros en el contacto y
las posiciones del elemento de alimentación (74) cuando los
taladros son afilados hasta un diámetro de objetivo.
27. El sistema de la reivindicación 26, en el
que el control es operable para calcular automáticamente un coste
de afilado de los taladros en función del valor representativo del
desgaste.
28. El sistema de la reivindicación 22, en el
que el control es operable automáticamente para controlar el
sistema de alimentación (30) para mover el elemento de alimentación
(74) a una velocidad constante para afilar el taladro hasta el
diámetro de objetivo.
29. El sistema de la reivindicación 22, en el
que el control es operable automáticamente para controlar el
sistema de alimentación (30) para afilar el taladro con la fuerza de
alimentación a un nivel constante.
30. El sistema de la reivindicación 22, en el
que el control es operable automáticamente para afilar el taladro
cuando la fuerza de alimentación varía en niveles que siguen un
perfil predeterminado.
31. El sistema de la reivindicación 22, en el
que el control es operable automáticamente para afilar el taladro
con una velocidad de alimentación que varía en niveles que siguen un
perfil que está determinado al menos en parte en función de la
información representativa de la fuerza de alimentación.
32. El sistema de la reivindicación 22, en el
que el control es operable automáticamente para afilar el taladro
con una fuerza de alimentación que varía en niveles que siguen un
perfil que está determinado al menos en parte en función de la
información representativa de la velocidad de alimentación.
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