ES2325080T3 - Soporte de pieza reconfigurable. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de dotar de herramientas que utiliza un sistema para dotar de herramientas que comprende: una pluralidad de elementos alargados (202), teniendo cada uno una superficie superior (204), estando dispuestos dichos elementos en un grupo (208) para presentar dichas superficies superiores (204) para su mecanizado mediante medios de herramienta de corte (100); medios de soporte (234) para soportar dichos elementos (202), estando soportado cada uno de dichos elementos sobre dichos medios de soporte (234) para su movimiento axial entre posiciones superior e inferior respecto a los otros elementos en el grupo (208), para permitir así el ajuste de la posición vertical de dicha superficie de los elementos (204); medios de sujeción (210, 212) para sujetar el grupo de elementos (208) en una posición cerrada, en la cual los elementos (202) contacta entre sí para permitir que los extremos libres de los elementos sean mecanizados para producir un contorno superficial deseado (206); caracterizado por: medios (306) para almacenar datos existentes que representan el contorno de la superficie (204) de cada elemento (202), incluyendo los valores z de la superficie en cualquier punto de coordenadas x,y dado respecto a unos datos; medios (308) para almacenar nuevos datos que representan un contorno para la superficie (204) de cada posición de los elementos en el grupo (208), incluyendo los valores z de la superficie en dicho cualquier punto de coordenadas x,y dado respecto a dichos datos; y medios (304) para comparar dichos nuevos datos para una posición de los elementos seleccionada con los datos existentes para disposición de los elementos; cuyo procedimiento comprende almacenar los datos existentes que representan el contorno de la superficie (204) de cada elemento (202); almacenar los nuevos datos que representan un contorno deseado para la superficie (204) de cada posición de los elementos (202); comparar dichos datos para una primera posición seleccionados de los elementos; mover los elementos (202) del grupo (208) entre dicha posición cerrada y una posición abierta en la cual por lo menos el elemento seleccionado (202a) está separado de los elementos adyacentes para permitir el ajuste axial de dicho elemento seleccionado (202a) y el ajuste de la altura de dicho elemento, incluyendo el ajuste de la posición de elementos adyacentes para separar dichos elementos adyacentes lateralmente de dicho elemento seleccionado, para permitir así el movimiento de dicho elemento seleccionado; y ajustar la altura de dicho primer elemento para ajustar dichos valores z de dichos datos existentes en dicho cualquier punto de coordenadas x,y dado a unos valores por lo menos iguales a dichos valores z de dichos nuevos datos en dicho cualquier punto de coordenadas x,y dado, y ajustar la posición axial de cada elemento de manera que la superficie superior es de los elementos definen aproximadamente dicho contorno superficial deseado (206).

Description

Soporte de pieza reconfigurable.

La presente invención se refiere a un procedimiento de dotar de herramientas.

La fabricación de una herramienta, o modelo, ha implicado de manera convencional el mecanizado a partir de una preforma de material, un proceso aditivo tal como moldeado a partir de un molde, esculpido o desbarbado, o fabricación, por ejemplo a partir de metal en láminas. Para herramientas a gran escala, típicamente requeridas en las industrias aeroespacial y automovilística, el período de tiempo en la preparación de las herramientas mediante estos procedimientos es lento, y es prohibitivamente caro. Esto es debido en parte a gran tamaño de las preformas de material requeridas, que deben estar en relación con las herramientas en su fabricación, y que deben ordenarse para su suministro con meses de adelanto.

Además, la cantidad de tiempo de trabajo que expertos y materiales requeridos en la producción de una herramienta ha hecho convencionalmente económicamente inviable producir una herramienta para una producción de volumen limitado, por ejemplo en el desarrollo del producto, una producción de lotes limitados y una personificación en masa.

Para superar estos problemas, se han desarrollado herramientas modulares reconfigurables, tipificadas mediante lo descrito en la patente US 5846464. En la herramienta descrita en esta patente, una disposición de clavijas verticalmente ajustables se montan sobre una base de accionamiento, de manera que la altura de cada clavija sobre la base se pueda ajustar individualmente. Una superficie flexible, a una lámina de cara, está fijada a soportes flexibles, que están montados en los extremos de las clavijas. El contorno de la superficie de la lámina de cara se puede ajustar de esta manera a un contorno deseado mediante el ajuste de las alturas individuales de las clavijas. Los ajustes se controlan automáticamente a través de un ordenador, que se programa previamente con el contorno deseado. Cuando la herramienta está en uso, la superficie de la lámina de cara actúa como una herramienta de mecanizado primaria, o como una superficie de mecanizado secundaria para producir un modelo o molde, por ejemplo, para moldeado.

Las herramientas reconfigurables del tipo descrito son adecuadas para algunas aplicaciones, pero para otras aplicaciones no tiene la suficiente robustez y/o definición de la superficie de mecanizado. Las clavijas que soportan la lámina de cara flexible están separadas, y no están dispuestos en el plano del contorno superficial deseado. Por lo tanto, la superficie de la lámina de cara es solamente una aproximación punto a punto del contorno superficial deseado. La resolución de la superficie depende de la densidad, del número y el tamaño de las clavijas en la disposición de la herramienta, pero al aumentar la densidad de las clavijas, y reducir su tamaño, cada vez se hace más difícil ajustar las posiciones de las clavijas.

La resistencia combinada de las clavijas es también mucho menor que la resistencia de una herramienta sólida, y por lo tanto la herramienta no es lo suficientemente fuerte para la mayoría de operaciones de mecanizado. Además, la relación de aspecto, es decir, el rango de profundidad en la superficie de mecanización en comparación con su anchura, está limitada por la cantidad que se puede deformar la lámina de cara.

El documento WO 02/064308 describe un procedimiento de dotar de herramientas según el preámbulo de la reivindicación 1, que utiliza un sistema de dotar de herramientas que comprende una pluralidad de elementos dispuestos en un conjunto, siendo cada elemento desplazable longitudinalmente respecto a los otros elementos en el conjunto y que tiene un primer extremo. El sistema tiene medios para ajustar las posiciones longitudinales relativas de los elementos, de manera que los extremos libres de los elementos definen aproximadamente un contorno superficial deseado y medios para retener los elementos en sus posiciones ajustadas. El primer extremo de cada elemento está previsto en una porción que se puede mecanizar montado de manera amovible en una porción de base, siendo el conjunto de manera que los extremos libres de los elementos se pueden mecanizar para producir el contorno superficial deseado.

La presente invención busca proporcionar un procedimiento de dotar de herramientas mejorado.

La invención se define en la reivindicación 1.

La presente invención también se describe a partir de ahora, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La figura 1 muestra una vista esquemática en alzado lateral de una forma preferida del sistema de dotar de herramientas según la presente invención;

La figura 2 es una vista en planta de un módulo para el sistema de la figura 1;

La figura 3 es una vista en alzado lateral en la dirección de la flecha A de la figura 2;

La figura 4 es una vista en alzado lateral en la dirección de la flecha B de la figura 2;

La figura 5 es una vista en perspectiva del módulo de la figura 2;

La figura 6 es una vista en perspectiva de un detalle del sistema de la figura 1;

La figura 7 es una vista en alzado lateral de varios elementos del módulo de la figura 2, mostrados en un conjunto;

La figura 8a es una vista en planta de un conjunto de elementos que muestran la abertura fuera del módulo de la figura 2 para su ajuste;

La figura 8b es una vista en planta de los elementos de la figura 8a con la posición rotativa de los elementos ajustada;

La figura 9 muestra los elementos de la figura 7 movidos verticalmente entre sí;

Las figuras 10 a 13 muestran el ajuste de un elemento del módulo de la figura 2;

Las figuras 14 a 19 ilustran el procedimiento de producción de una nueva superficie de contorno a partir de una superficie existente;

La figura 20 es una vista en perspectiva de una porción del módulo de la figura 2, en la cual el contorno superficial del módulo se ha cortado en una forma deseada con una fresa;

Las figuras 21 y 22 son vistas en alzado lateral de elementos del módulo de la figura 2 se muestra una parte de un procedimiento de mecanizado de grandes volúmenes;

La figura 23 es un diagrama de bloques esquemático de un sistema de control para el sistema de dotar de herramientas de la figura 1; y

Las figuras 24a, 24b y 24c muestran las etapas en la corrección de la desalineación de los elementos del conjunto.

La figura 1 muestra una forma preferida del sistema 10 de dotar de herramientas que tiene una máquina de corte o fresado 100 y un módulo 200. La máquina de fresado 100 tiene un soporte de herramienta 102 que lleva una herramienta de corte 104, tal como una herramienta de fresado para fresar la superficie del módulo 200. El soporte de herramienta 102 está montado para su movimiento en el eje z sobre un portador 106, el cual, a su vez, están montados para su movimiento lo largo de un elemento transversal 108 en el eje y punto. El elemento transversal 108 está montado mediante pilares 110 para su movimiento en el eje x sobre raíles paralelos 112. La disposición es tal que la herramienta de fresado se puede mover en cualquier punto en los ejes x-y-z (entorno de trabajo) para fresar una superficie preseleccionada sobre el módulo 200.

Con referencia a las figuras 2 a 5, éstas muestran el módulo 200, tal cual a veces se hace referencia como herramienta reconfigurable. Para una descripción más detallada y completa de este módulo y su funcionamiento se hace referencia al documento WO 02/64308.

El módulo 200 tiene una pluralidad de elementos 202 dispuestos en una posición cerrada, es decir, con los lados de los elementos adyacentes 202 en contacto entre sí. Un extremo superior 204 de cada elemento 202 forma parte de una superficie de mecanizado 206. Tal como se muestra, los elementos 202 están dispuestos en un conjunto 208 que es preferiblemente un conjunto de diamante con elementos de sujeción 210,212 que proporcionan un soporte lateral adicional para fijar los elementos 202 del conjunto 208 entre sí, cuando el módulo 200 se mecaniza y está en uso. Tal como se puede apreciar en la figura 2, cada uno de los elementos de sujeción incluye una mordaza 214, 216 que tiene una pluralidad de ranuras o dientes verticales 218, 220 para recibir las esquinas de elementos 202 asociados y facilitar la sujeción.

Cada elemento 202 está soportado rígidamente sobre una varilla coaxial 230 que se extiende hacia abajo desde el extremo inferior del elemento 202 (figuras 6 y 7). Cada varilla 230 lleva una rosca externa y se acopla a través de un orificio 232 fijado de manera roscada en un raíl de soporte 234, de manera que cuando la varilla 230 se acciona de manera rotativa, se mueve axialmente respecto al raíl 234 para mover el elemento 202 hacia arriba y hacia abajo a lo largo de su eje vertical. La varilla 230 está fijada al elemento 202 de manera que el elemento 202 rota con la varilla 230.

Tal como puede apreciarse en las figuras 5 y 6, cada fila en diagonal de elementos 202 está soportada mediante un raíl de soporte respectivo 234. Cuando los elementos 202 están en una actitud cerrada, los raíles de soporte 234 se extienden en paralelo con las diagonales de los elementos 202, proporcionando el conjunto de diamante.

Cada pilar 110 de la máquina de fresado 100 lleva un elemento de sujeción 114 de acción lateral respectivo. Los elementos de sujeción 114 están soportados sobre el pilar 110 para ser desplazables al unísono hacia y alejándose del módulo 200 bajo la acción de medios de accionamiento adecuados. Cada elemento de sujeción 114 lleva una abrazadera 116 con medios de posicionamiento adecuados para acoplarse con medios de posicionamiento que cooperan en el extremo adyacente de un raíl de soporte 234. Los medios de posicionamiento pueden ser tan simples como una cavidad en el extremo de cada raíl 234 y una muesca sobre la abrazadera 116.

Las abrazaderas 116 se pueden mover hacia y alejándose de un raíl de soporte adyacente 234 al unísono para sujetar al raíl de soporte seleccionado 234 para el movimiento del raíl en el eje x.

La máquina de fresado 100 también tiene una herramienta de ajuste 120 que está montada sobre un portador 122 sobre el elemento transversal 108. El portador es desplazables lo largo del elemento transversal 108 para mover la herramienta 120 en el plano x-y y la herramienta 120 está montada sobre el portador para ser desplazable verticalmente en el eje z. El portador y la herramienta se pueden accionar mediante cualesquiera medios adecuados, tal como motores de accionamiento eléctricos. La herramienta tiene un cuerpo longitudinal 123 que lleva puesta formada con cuatro dientes o salientes 124 en su extremo inferior que se extiende axialmente de la herramienta.

Los clientes están dispuestos de manera que se acoplan alrededor de un elemento 202, con cada diente acoplándose contra una superficie lateral plana del elemento (figura 6). La herramienta 120 está montada para su rotación alrededor de su eje longitudinal y el cuerpo 123 está conectado a unos medios de accionamiento, tal como un motor de accionamiento, para poderse accionar en rotación para girar la herramienta y así los dientes 124 alrededor del eje z.

Si, por ejemplo, se desea ajustar la posición vertical de un elemento 202a (el elemento objetivo) en el conjunto 204, la fila diagonal que contiene el elemento primero debe separarse de las filas de elementos diagonales adyacentes. Para realizar esto, los pilares 110 se mueven para colocar las abrazaderas 116 en línea con el raíl de soporte 234c, que es adyacente con un lado del raíl de soporte objetivo 234a que lleva el elemento objetivo 202a (figura 8a). Las abrazaderas 116 se accionan a continuación hacia el interior entre sí para provocar que los medios de posicionamiento en las abrazadera 116 se acoplen con los elementos de posicionamiento complementarios en el raíl de soporte 234c. Una vez acoplados, los pilares 110 se mueven para mover el raíl de soporte 234c y los raíles adyacentes en la misma dirección.

Las abrazadera 116 se desacoplan a continuación del raíl 234c y los pilares 110 se mueven para colocarlos adyacentes al raíl de soporte 234a, donde las abrazaderas 116 se accionan para acoplarse con el raíl objetivo 234a. La línea diagonal de elementos que incluye el elemento objetivo 202a soportados mediante el raíl 234a se separa así de las líneas en diagonal adyacentes de elementos 202, proporcionando un conjunto "abierto".

Si el conjunto 204 es un conjunto grande, puede ser que al moverse el raíl de soporte 234c, el peso total de los raíles de soporte que se han de mover mediante los pilares 110 y las abrazaderas 116 sea mayor que el peso que el sistema puede hacer frente. Por ejemplo, si el sistema está casado para mover un peso máximo de diez raíles de soporte y el raíl de soporte 234c es el decimoquinto raíl de soporte, entonces los pilares 110 y las abrazadera 116 se controlan en primer lugar para acoplar el décimo raíl de soporte desde el extremo del conjunto y mover los primeros diez raíles de soporte en la misma dirección. Las abrazadera 116 se desacoplan a continuación del décimo raíl de soporte y se mueven para acoplar el decimoquinto raíl de soporte 234c, que también se mueve en la misma dirección hasta que el onceavo raíl de soporte del conjunto topa con el décimo raíl de soporte. Efectivamente, las abrazaderas 116 pueden "escalonarse" a través del conjunto, hasta que se alcanza el raíl de soporte 234c, siempre que el raíl esté colocado en el conjunto.

Los elementos 202b, 202c que son adyacentes al elemento 202a sean de rotar un pequeño ángulo, típicamente 45º a las posiciones mostradas en la figura 8b, para permitir la rotación libre del elemento 202a. Para este propósito, la herramienta de ajuste 120 se mueve en el plano x-y para llevar la herramienta verticalmente por encima de un elemento 202b. La herramienta 120 se rota, si es necesario, para llevar los dientes en alineación con las caras del elemento 202b y la herramienta se baja a continuación para acoplarse con el elemento. El motor de accionamiento para la herramienta 120 se activa para rotar la herramienta y así el elemento a través de 45º a la posición mostrada en la figura 8b. Esto se repite para el elemento 202c.

Una vez los dos elementos 202b, 202c son rotados a las posiciones mostradas en la figura 8b, la herramienta se acopla con el elemento 202a y se rota para elevar o bajar el elemento a la altura deseada. El ajuste previo de los elementos 202b, 202c permite que el elemento 202a sea rotado completamente para permitir ajustar su posición vertical sin implicar a cualquiera de los elementos adyacentes.

Este proceso se repite para cada elemento sobre el raíl 234a que requiere que su posición vertical sea ajustada. Una vez que todos los elementos sobre el raíl 234a se han posicionado verticalmente, el proceso se repite para los elementos en los otros raíles 234 que requieran el ajuste vertical. Una vez los elementos se han ajustado y los elementos de cada fila están alineados en diagonal, el conjunto 204 se cierra utilizando las abrazadera 116 para llevar los raíles 234 juntos y el conjunto se sujeta otra vez mediante los elementos de sujeción 210, 212, y la superficie de mecanizado 206 está lista para el mecanizado.

Cuando los elementos se han colocado verticalmente, la superficie de mecanizado 206 se mecaniza mediante el cortador de fresado 104, tal como se aprecia en la figura 20. Se requiere una cantidad mínima de mecanización, porque los elementos 202 ya se han colocado antes del mecanizado, tal como se ha descrito anteriormente. Solamente se requerirá un corte de acabado, lo que significa que típicamente, menos del 5% de cada elemento se sacrifica en el mecanizado.

Con referencia la figura 21, ésta muestra un conjunto de elementos 202 en alzado lateral con una línea de mecanización 250 deseada. Tal como puede apreciarse a partir de la figura 21, esto requiere mecanizar una cantidad significativa de material a partir del elemento de la izquierda 202. Esto aumentaría el tiempo y el costo de la mecanización y resultaría en un gasto de material considerable. Para evitar esto, si el microprocesador identifica que la cantidad de material que se ha de mecanizar de un elemento es mayor que una cantidad predeterminada, reemplaza el elemento simple 202 por cuatro elementos más pequeños 252. Estos elementos 252 tienen idealmente secciones transversales que son un cuarto de la sección del elemento original, pero esto se puede variar. Pueden estar disponibles elementos más pequeños 252 de alturas variables y se seleccionan para asegurar que se ha de mecanizar una cantidad mínima de material, tal como se muestra en la figura 22.

Para permitir la posibilidad de que un elemento 202 se reemplace por elementos más pequeños, se prevén raíles de soporte adicionales 234, cada uno con orificios roscados 232 para alojar los elementos más pequeños adicionales 252 cuando se requiera.

Los elementos más pequeños 252 se colocan y sus alturas se ajustan de la manera descrita anteriormente para los elementos mayores 202.

Cuando se mecaniza la superficie de mecanización 206, se prefiere que los elementos 202 se mecanicen en el módulo montado 200. Sin embargo, si no es posible debido al gran tamaño del módulo 200, entonces los elementos 202 se podrán retirar del módulo 200 y mecanizar de manera independiente.

Los elementos 202 se pueden hacer a partir de una amplia variedad de materiales, por ejemplo plásticos, metales, madera y aleaciones, y la elección del material depende del ámbito de aplicación del módulo. Sin embargo, la elección de material está limitada por el requerimiento de que la superficie que mecanización 206 se ha de mecanizar. En algunas aplicaciones, la superficie de mecanización se puede proteger, por ejemplo, mediante la aplicación de una resina, membrana, o chapa metalizada sobre la superficie de mecanización 206.

Se pretende que el tamaño de cada módulo 200 sea ilimitado, y que el tamaño del módulo 200 se pueda cambiar añadiendo o retirando elementos 202 del conjunto 208. Para un gran producto, tal como el ala de una aeronave, los elementos pueden ser, por ejemplo, de 500 mm^{2} con un movimiento vertical de 1 m. Para un producto pequeño, tal como un teléfono móvil, los elementos, por ejemplo, pueden ser de 5 mm^{2} con un movimiento vertical que 300 mm. El módulo 200 está pensado para su uso en una variedad de aplicaciones, tanto primarias como secundarias, incluyendo por ejemplo formación en vacío, estratificaciones compuestas, dotar de herramientas por presión, moldeado por inyección y moldeado a presión.

Con referencia ahora la figura 23, se muestra un diagrama de bloques esquemático del sistema de control 300 para sistema de mecanización de la figura 1. El sistema de control 300 tiene un almacén 302 en el cual se carga un archivo CAD de superficie. Éste puede ser un archivo suministrado por una tercera parte, pero representa el contorno de la superficie a mecanizar utilizando el módulo de las figuras 2 a 5. Un microprocesador 304 toma del archivo CAD y lo convierte en un archivo que tiene "segmentos" o "elementos", cada uno de los cuales corresponde a un elemento respectivo del módulo 200. El archivo se suministra a una memoria adicional 306. La información incluye la altura con la diferencia del valor z entre la altura mínima de la superficie del elemento y la altura mínima de la superficie deseada en cualquier punto de coordenadas x,y dado para la superficie del elemento, y también información del ángulo y la dirección a través de la cual el elemento 202 se ha de rotar para llevar el elemento a una posición vertical en la cual la altura mínima de la superficie del elemento en cada punto de coordenadas x,y dado es por lo menos igual o mayor que la altura mínima de la superficie deseada para el elemento 202 en esas coordenadas. Típicamente, es un archivo txt.

El microprocesador 304 también quería típicamente un archivo .stl, que se almacena en un almacén adicional 308 que representa la topografía de la superficie requerida. Esto es similar al archivo .txt, ya que está formado por elementos discretos que proporcionan información sobre el contorno de la superficie deseada para cada uno de los elementos del módulo 202. La información almacenada en las memorias 306 y 308 se utiliza a continuación mediante la máquina de fresado CNC 100. La máquina 100 que utiliza la información de las memorias 306, 308, ajusta la altura de cada elemento 202 en turnos, y a continuación mecaniza el contorno de la superficie superior del conjunto de elementos 204.

Cuando el módulo 200 es un nuevo módulo, es decir, como que no se ha mecanizado previamente en un contorno particular y donde la superficie 206 es plana, el microprocesador empezará en un primer elemento y, conociendo el valor z para la superficie superior 204 del elemento 202 controlará la máquina 100 para abrir el conjunto 208. La herramienta de ajuste 120 se lleva a continuación de posición y se utiliza para girar cada uno de los dos elementos adyacentes 202 través de un ángulo de típicamente 45º. La herramienta de ajuste 120 se mueve a continuación en acoplamiento con el elemento 202 seleccionados y se acciona de manera rotativa para elevar o bajar el elemento seleccionado 202, de manera que la superficie superior 206 del elemento se eleva al valor del valor z más alto para el área de superficie deseada en ese elemento. En la práctica, el microprocesador compara el valor z máximo deseado con el valor z real del elemento seleccionado 202 para determinar si el elemento seleccionado necesita elevarse o bajarse, y hace que la herramienta de ajuste 120 rote en sentido horario o antihorario para mover el elemento en la dirección deseada. El microprocesador 304 también puede proporcionar un desplazamiento de típicamente 5 mm, de manera que la superficie superior del elemento 202 se eleva por encima del valor z máximo deseado en 5 mm. Esto es para asegurar una mecanización adecuada de toda la superficie y el desplazamiento puede variar de cero si se desea.

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Si el microprocesador controla la herramienta principal 104 para mecanizar la superficie deseada utilizando solamente los archivos almacenados en las memorias 306 y 308, habrá ocasiones donde la herramienta de fresado se tenga que mover en una operación de mecanizado a través de aire. Por lo tanto, para evitar esto, cuando el elemento 202 se eleva o baja a la posición deseada, después del ajuste de la altura del elemento, la información de la superficie para la superficie real 204 del elemento 202, es decir, los valores z para varias coordenadas x,y en la superficie del elemento, se almacena en una memoria separada para crear un nuevo archivo de superficie real, que puede incluir las cargas verticales expuestas de los elementos 202 o información que proporciona los cambios escalonados en la superficie en una cara del elemento.

El microprocesador utiliza continuación el nuevo archivo de superficie y los archivos almacenados en las memorias 306 y 308 para controlar la herramienta de fresado 104 para asegurar que el proceso de mecanizado se realiza de una manera eficiente y evita los problemas citados anteriormente.

Esto se muestran las figuras 14 a 19, donde la figura 14 muestra un conjunto de elementos 202 existente. La figura 15 es un alzado lateral del contorno de la superficie deseada para los elementos de la figura 14, y la figura 16 muestra este contorno de superficie deseado superpuesto sobre los elementos de la figura 14.

Figura 17 muestran los elementos de la figura 14 habiéndose ajustado para llevar las superficies 204 de los elementos tan cerca del contorno superficial deseado como sea práctico.

La figura 18 es una representación de la nueva superficie real de los elementos 202 que se almacena en una memoria adicional mediante el microprocesador como el archivo del contorno de la superficie real, y la figura 19 muestra la superficie mecanizada de nuevo.

La descripción anterior se refiere a un nuevo módulo que tiene una superficie superior plana 206 para los elementos 202. Sin embargo, es más usual que el módulo se mecanice para tener una superficie superior 206 previamente mecanizada.

En este caso, el microprocesador tiene el perfil superficial existente almacenado en la memoria y el contorno superficial deseado derivado del archivo CAD relevante. El microprocesador 304 almacena así la posición y el contorno de la superficie 204 de cada elemento 202 del módulo mecanizado previamente. Cuando se carga el nuevo archivo CAD en la memoria 302 y se convierte mediante el microprocesador 304 en los archivos almacenados en las memorias 306, 308, el microprocesador selecciona el primer elemento 202 del módulo a mecanizar (el elemento seleccionado) y busca en su memoria un elemento 202 (elemento de reemplazo) del módulo 200 que tiene un contorno más próximo al contorno deseado para la superficie del elemento seleccionado 202. Una vez se encuentra este elemento de reemplazo 202, la máquina 100 se controla a continuación mediante el microprocesador 304 para retirar el elemento seleccionado y reemplazarlo con el elemento de reemplazo. Esto se realiza mediante la herramienta de ajuste que se utiliza para desenroscar el elemento seleccionado, recogerlo y colocarlo en un soporte o almacén y a continuación desenroscar el elemento de reemplazo y colocarlo en la posición vacía mediante el elemento seleccionado. El elemento seleccionado se podrá retener en el soporte o moverse a la posición vacía del elemento de reemplazo. Sea cual sea el caso, el microprocesador 304 almacena la posición del elemento seleccionado para comparación del contorno superficial con los otros contornos superficiales deseados. Esto se repite para cada elemento sucesivo en el módulo, siendo resultado que se requiere una cantidad mínima de mecanización para convertir el contorno existente en un contorno deseado nuevo. En algunos casos, el contorno superficial deseado de un elemento puede ser el inverso de un elemento existente, por ejemplo tal como se muestra en las figuras 10 a 13. La figura 10 muestra el contorno superficial 204 de un elemento existente 202, mientras que la figura un se muestra el contorno superficial deseado. Se puede apreciar que los contornos son muy similares, excepto por el hecho de que el contorno de la figura 10 es la inclinación inversa del contorno de la figura 11. Para conseguir el contorno de la figura 11 a partir del elemento 202 de la figura 10 se requerirá la mecanización de la cantidad de material del elemento de la figura 10, tal como se muestra en la figura 12. Sin embargo, la cantidad de material a retirar se puede reducir de manera significativa en este caso rotando 180º el elemento existente de la figura 10, tal como se muestra en la figura 13.

Aunque no referimos anteriormente a una inversión del elemento en 180º, también puede ser que la rotación de 90º o 270º proporcione el mejor contorno superficial para una mecanización mínima.

Lo anterior se aplica a elementos de sección transversal rectangular o cuadrada. Si los elementos tienen otras formas en sección transversal, por supuesto el ángulo de rotación variará en consecuencia.

El sistema se puede operar en tres modos, manual, semiautomático y automático (tal como se ha descrito anteriormente).

En el modo manual, el microprocesador 304 indicará, sobre una pantalla cuál de los elementos 202 requiere un ajuste de altura. El operador ajustará a continuación la altura de esas clavijas antes del mecanizado. El operador también realizará manualmente la apertura un cierre del conjunto de elementos para permitir el ajuste manual de los elementos seleccionados.

En el modo de operación semiautomático, el cambio de los elementos 202 entre las posiciones cerrada y abierta y el ajuste de la altura de los elementos se realizará mediante la máquina CNC 210, independientemente de la información en las memorias 306, 308.

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Las figuras 24a, 24b y 24c muestran las etapas requeridas en la corrección de la desalineación de los elementos del conjunto entre sí después de que se hayan ajustado en el plano z, de manera que, cuando están cerrados, el conjunto no tiene separaciones en el mismo.

Tal como se puede apreciar a partir de la figura 24a, una fila 242 de clavijas incluye una pluralidad de clavijas desalineadas 244.

Tal como se muestra en la figura 24b, un elemento de sujeción 246 en forma de un segmento de travesero está sujeto al lado 248 del conjunto alejado de la fila 242, incluyendo los elementos desalineados 244, proporcionando así una superficie de referencia de datos y a continuación moviendo cada fila por turnos, utilizando las acciones laterales contra los datos para corregir la desalineación de los elementos, tal como se muestra en la figura 24c. La acción de llevar los elementos sueltos en contacto con la superficie de datos fija es suficiente para volver a alinearlos, eliminando así cualquier separación entre los elementos durante la sujeción del conjunto con los medios de sujeción. Si una única iteración es insuficiente, entonces se puede utilizar una serie de iteraciones, con un exceso para asegurar el contacto y/o llevar la fila progresivamente más cerca de los datos. Este proceso también se puede mejorar aumentando la frecuencia del movimiento, de manera que se vuelve una oscilación recíproca. Si la desalineación es pequeña, es posible mover una serie de filas al mismo tiempo y aplicar una fuente de vibración externa para ayudar a la rotación de los elementos, ahorrando así tiempo.

En una realización alternativa, la referencia de datos se podrá proporcionar manualmente alineando los elementos del conjunto para proporcionar una referencia de datos y moviendo los elementos desalineados manualmente.

Claims (34)

1. Procedimiento de dotar de herramientas que utiliza un sistema para dotar de herramientas que comprende:

una pluralidad de elementos alargados (202), teniendo cada uno una superficie superior (204), estando dispuestos dichos elementos en un grupo (208) para presentar dichas superficies superiores (204) para su mecanizado mediante medios de herramienta de corte (100);

medios de soporte (234) para soportar dichos elementos (202), estando soportado cada uno de dichos elementos sobre dichos medios de soporte (234) para su movimiento axial entre posiciones superior e inferior respecto a los otros elementos en el grupo (208), para permitir así el ajuste de la posición vertical de dicha superficie de los elementos (204);

medios de sujeción (210, 212) para sujetar el grupo de elementos (208) en una posición cerrada, en la cual los elementos (202) contacta entre sí para permitir que los extremos libres de los elementos sean mecanizados para producir un contorno superficial deseado (206);

caracterizado por:

medios (306) para almacenar datos existentes que representan el contorno de la superficie (204) de cada elemento (202), incluyendo los valores z de la superficie en cualquier punto de coordenadas x,y dado respecto a unos datos;

medios (308) para almacenar nuevos datos que representan un contorno para la superficie (204) de cada posición de los elementos en el grupo (208), incluyendo los valores z de la superficie en dicho cualquier punto de coordenadas x,y dado respecto a dichos datos; y

medios (304) para comparar dichos nuevos datos para una posición de los elementos seleccionada con los datos existentes para disposición de los elementos;

cuyo procedimiento comprende

almacenar los datos existentes que representan el contorno de la superficie (204) de cada elemento (202);

almacenar los nuevos datos que representan un contorno deseado para la superficie (204) de cada posición de los elementos (202);

comparar dichos datos para una primera posición seleccionados de los elementos;

mover los elementos (202) del grupo (208) entre dicha posición cerrada y una posición abierta en la cual por lo menos el elemento seleccionado (202a) está separado de los elementos adyacentes para permitir el ajuste axial de dicho elemento seleccionado (202a) y el ajuste de la altura de dicho elemento, incluyendo el ajuste de la posición de elementos adyacentes para separar dichos elementos adyacentes lateralmente de dicho elemento seleccionado, para permitir así el movimiento de dicho elemento seleccionado; y

ajustar la altura de dicho primer elemento para ajustar dichos valores z de dichos datos existentes en dicho cualquier punto de coordenadas x,y dado a unos valores por lo menos iguales a dichos valores z de dichos nuevos datos en dicho cualquier punto de coordenadas x,y dado, y ajustar la posición axial de cada elemento de manera que la superficie superior es de los elementos definen aproximadamente dicho contorno superficial deseado (206).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que también comprende repetir las etapas de comparación de dichos datos y de ajuste de la altura del elemento (202) para cada posición del elemento y cada elemento en dicho grupo (208).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que dichos datos incluyen el gradiente y el índice de cambio de la curvatura de la superficie (206).

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, comprende proporcionar un ajuste de altura preseleccionados desplazado para dichos elementos en dicho grupo (208).

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que también comprende acoplar y soportar un elemento (202), para permitir así el ajuste de la posición del elemento.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que dichos elementos (202) están dispuestos en filas en dicho grupo (208) y la etapa de ajuste de la altura de un elemento seleccionado (202a) incluye la separación lateral de la fila que contiene el elemento seleccionado de las siguientes filas adyacentes.

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7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la etapa de separar lateralmente la fila que contiene el elemento seleccionado (202a) de las siguientes filas adyacentes comprende:

determinar la posición de la fila en las filas en el grupo (208);

y si el número de filas que se han de mover supera un valor predeterminado, mover un número menor de filas por turnos hasta que se mueve dicha fila seleccionada.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7, en el que cada uno de dichos elementos (202a) está conformado en sección transversal de manera que la rotación de un elemento a los elementos adyacentes (202b) en una fila separa dicho elemento (202a) de dichos elementos adyacentes (202b).

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la separación de cada uno de dichos elementos (202a) de un elemento adyacente (202b) en una fila comprende la rotación de cada uno de dichos elementos según un ángulo preseleccionado.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que dicho ángulo preseleccionado es de 45 grados.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que cada uno de dichos elementos (202) está soportado de manera rotativa y la altura de dicho elemento se ajusta mediante rotación de dicho elemento.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que la etapa de ajuste de la altura de dicho elemento (202) comprende comparar dichos datos existentes para el elemento con los nuevos datos para la posición del elemento y la rotación de dicho elemento según un ángulo preseleccionado para rotar la superficie del elemento en una posición donde los datos existentes son los más próximos a dichos nuevos datos.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que dicho ángulo preseleccionado es uno de 90º, 270º y 180º.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que cada uno de dichos elementos (202) es substancialmente cuadrado en sección transversal;

y dichos elementos están formados en un grupo en diamante (208) y están soportados en filas, en las cuales los elementos de una fila están alineados a lo largo de una diagonal de cada elemento.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que también comprende almacenar datos adicionales que representan el nuevo contorno superficial (206) de los elementos ajustados antes del mecanizado.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, que también comprende la mecanización de la superficie (206) de los elementos (202) del grupo (208) después del ajuste en dependencia con la diferencia entre el contorno superficial deseado (206) y el contorno superficial real (204).

17. Procedimiento según la reivindicación 16, que también comprende comparar la cantidad de material a mecanizar a partir de un elemento (202) con un valor de referencia y reemplazar dicho elemento con una pluralidad de elementos más pequeños (252) dependiendo del mismo;

y ajustar la altura de cada uno de dichos elementos más pequeños (252) para ajustar los valores z de los datos existentes para dichos elementos más pequeños a valores por lo menos iguales a los valores z de dichos nuevos datos para dichas posiciones de los elementos más pequeños.

18. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que el sistema del dotar de herramientas también incluye:

medios de accionamiento para mover los elementos (202) del grupo (208) entre dicha posición cerrada en la cual los elementos contactan entre sí, y una posición abierta en la cual por lo menos un elemento seleccionado está separado de los elementos adyacentes para permitir el ajuste axial de dicho elemento seleccionado;

y medios de ajuste (120) para ajustar la posición axial de cada elemento (202), de manera que las superficies superiores (204) de los elementos definen aproximadamente dicho contorno superficial deseado (206).

19. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que:

dichos medios de soporte comprenden una pluralidad de raíles de soporte (234) dispuestos paralelos entre sí;

cada uno de dichos raíles de soporte (234) soporta una pluralidad de elementos (202);

y dichos raíles de soporte (234) son lateralmente desplazables entre sí.

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20. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que dichos medios de accionamiento incluyen medios (116) para sujetar dicho raíl de soporte (234).

21. Procedimiento según la reivindicación 20, en el que cada uno de dichos raíles (234) tienen medios del posicionamiento en cada extremo de los mismos que se pueden acoplar mediante dichos medios de sujeción.

22. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, en el que dichos medios de ajuste (120) comprenden medios (124) para acoplar y soportar un elemento (202), para permitir así el ajuste de la posición del elemento mediante dichos medios de ajuste.

23. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, en el que el sistema de dotar de herramientas también incluye:

un soporte de herramienta (102) para recibir dichos medios de herramienta de corte (104), estando soportado dicho soporte de herramienta (102) para su movimiento en las direcciones x, y, z ortogonales, en las que x e y representan los ejes ortogonales en un plano horizontal y z representa el eje vertical;

y medios de accionamiento (110) para mover dicho soporte de herramienta en dichas direcciones ortogonales.

24. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, en el que cada uno de dichos elementos (202) tiene una pluralidad de lados dispuestos de manera que en dicha posición cerrada de dicho grupo (208) cada lado topa con un lado de un elemento adyacente; dichos elementos están soportados sobre dichos medios de soporte (234) en filas; y dichos medios de soporte son ajustables para permitir que un elemento seleccionado (202a) se separe de los elementos adyacentes para permitir así dicho ajuste axial del elemento seleccionado (202a).

25. Procedimiento según la reivindicación 24, en el que cada uno de dichos elementos (202) es substancialmente cuadrado en sección transversal; dichos elementos están formados en un grupo en diamante (208) y están soportados sobre dichos medios de soporte (234) en filas, en las cuales los elementos de una fila están alineados a lo largo de una diagonal de cada elemento; dichos medios de soporte (234) están dispuestos para permitir que cada fila de elementos se mueva lateralmente respecto a cada fila adyacente; y cada elemento (202) esta soportado sobre dichos medios de soporte para su rotación alrededor de su eje longitudinal, para permitir así dicho ajuste axial del elemento.

26. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que los elementos (202) están construidos a partir de una porción superior, y una porción inferior, pudiéndose retirar y mecanizar la porción superior.

27. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que en una posición cerrada dicho grupo (208) presenta una superficie superior continua (206).

28. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que cada uno de dichos elementos (202) está soportado sobre dichos medios de soporte (234) de manera que la altura de dicho elemento es ajustable de una manera roscada.

29. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que cada uno de dichos elementos (202) esta soportado sobre dichos medios de soporte (234) mediante una varilla axial roscada (230) acoplada en un orificio roscado (232) en dichos medios de soporte.

30. Procedimiento según cualquier vindicación anterior, en el que cada uno de dichos elementos (202) está soportado sobre dichos medios de soporte (234) mediante medios eléctricos o electromagnéticos, medios de ariete hidráulico o neumático para ajustar la altura de dicho elemento.

31. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que dichos medios de sujeción (210; 212) tienen una cara de contacto del elemento (214; 216) que se adapta selectivamente para aplicar una presión localizada a uno o más elementos (202) del grupo (208).

32. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que los medios de sujeción comprenden dos series de abrazaderas, cuya primera (116) se utiliza durante el mecanizado de los elementos del sistema de mecanizado, y cuya segunda (214) se utiliza cuando los elementos (202) del grupo (208) se han mecanizado y el sistema se utiliza como un molde.

33. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que el sistema de dotar de herramientas también incluye: en el que los medios de sujeción (214; 216) son de diseño modular, de manera que los lados de sujeción individuales se bloquean entre sí para formar unidades mayores.

34. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que el sistema de dotar de herramientas también incluye: medios de vibración para vibrar los lados de sujeción para ayudar en el tendido de los elementos del grupo.