ES2353896T3 - Procedimiento y dispositivo para el mecanizado de piezas de trabajo en forma de placas. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el posicionamiento de una herramienta (2) en una pieza de trabajo (1) en movimiento mediante un accionamiento, comprendiendo el accionamiento un motor lineal que en una primera etapa está sometido a una regulación por trayectoria a lo largo de un recorrido predeterminado y que se conmuta a continuación en una segunda etapa en el proceso de aplicación a una regulación por fuerza, realizándose el posicionamiento de la herramienta (2) en la pieza de trabajo (1) en movimiento mediante el accionamiento por medio de un tope (3) y mecanizándose la pieza de trabajo (1) mediante la herramienta (2) después del proceso de aplicación con un movimiento sometido a una regulación por fuerza de la pieza de trabajo (1) y del tope (3)

Description

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para el mecanizado de piezas de trabajo en forma de placas para el uso en máquinas de paso continuo para el mecanizado de piezas de trabajo en forma de placas en movimiento de madera o de materiales similares a la madera. 5

Estado de la técnica

En el campo de las máquinas de paso continuo para el mecanizado de piezas de trabajo en forma de placas, en distintas etapa de mecanizados se usan grupos de mecanizado de acabado. Como ejemplo pueden indicarse aquí grupos de corte para tiras de canto sobresalientes o grupos de fresado de forma para el mecanizado fino de los bordes de cantos. La denominación “grupo” comprende aquí por lo general la herramienta propiamente dicha, p.ej. la sierra de corte, así 10 como componentes adicionales de los grupos, como topes y carros. Con ayuda de los grupos de mecanizado de acabado debe mecanizarse, por ejemplo, el canto delantero y posterior visto en la dirección de paso, así como eventualmente los cantos laterales de la pieza de trabajo de una forma rápida y precisa. Los grupos de mecanizado de acabado deben trabajar para ello en una pieza de trabajo en movimiento y, por lo tanto, deben tener en cuenta la velocidad de paso durante el mecanizado. El mecanizado de la pieza de trabajo se realiza mediante un movimiento superpuesto del grupo de 15 mecanizado de acabado en la dirección longitudinal y transversal respecto a la pieza de trabajo y, debido al movimiento de paso, el posicionamiento o el retorno del grupo requieren elevadas fuerzas de aceleración y de deceleración al ponerse en movimiento y frenar. Un grupo de mecanizado de acabado de este tipo, en particular como grupo de corte para máquinas de paso continuo, se da a conocer en el documento DE 101 24 081 C1.

Gracias al aumento continuo de la velocidad de paso a actualmente 10-18 m/min. (están previstos hasta 30 20 m/min.) para la reducción de los tiempos de mecanizado y aumentar al mismo tiempo el número de piezas por unidad de tiempo resultan cada vez más problemas respecto a los requisitos de la precisión del mecanizado.

En el estado de la técnica, en el campo de la técnica de mecanizado de acabado lineal en el campo de máquinas de paso continuo hay dos conceptos de accionamiento distintos para el posicionamiento de grupos de mecanizado de acabado. 25

Por un lado, la herramienta puede controlarse junto con su carro y tope por servomotor mediante motores rotatorios convencionales, como p.ej. en el documento DE 101 24 081 C1 arriba mencionado. Para ello, el movimiento lineal necesario para el posicionamiento debe realizarse mediante engranaje multiplicador (p.ej. mediante engranaje de tornillo sin fin), de modo que el accionamiento mantenga la regulación de la posición predeterminada “con dureza”. Puesto que tanto en las piezas de trabajo como en el accionamiento por cadena del avance de la pieza de trabajo (“efecto 30 poligonal”) se producen tolerancias que no pueden ser compensadas por el servoaccionamiento “duro”, se necesitan manipulaciones complejas y caras y bucles de retroalimentación para conseguir la precisión de posicionamiento deseada. No obstante, a las velocidades de avance cada vez más elevadas que se han indicado al principio, las tolerancias ya no pueden compensarse mediante una manipulación suspendida por resortes, puesto que se producen llamadas “amplitudes transitorias” que no se estabilizan hasta con un determinado retardo en el tiempo. Una pretensión más fuerte de 35 disposiciones de resortes que deben delimitar la amplitud sólo puede realizarse con ciertas restricciones, debido a potenciales deterioros de la pieza de trabajo.

Por otro lado, el grupo puede aproximarse a la pieza de trabajo que ha de ser mecanizada mediante accionamientos de posicionamiento neumáticos, como por ejemplo cilindros neumáticos. Los sistemas neumáticos están caracterizados, no obstante, por una determinada inercia, que se debe a la compresibilidad del medio aire. Esta 40 compresibilidad dificulta tanto un posicionamiento exacto de la herramienta de mecanizado en la pieza de trabajo como también una elevada velocidad de posicionamiento o aceleración. Por lo tanto, es necesario usar una manipulación suspendida por resortes. Por lo tanto, se producen los mismo problemas que al usar servomotores. Además, el ajuste y el esfuerzo de montaje de un accionamiento neumático de este tipo es considerable debido a la multitud de válvulas de mariposa, tuberías flexibles e islas de válvulas, lo cual conduce a potenciales fuentes de errores y conlleva costes 45 adicionales.

Además, el documento US 4,904,152 A da a conocer un robot industrial en el que el movimiento de un brazo de medición puede realizarse de forma regulada por trayectoria y de forma regulada por fuerza.

Exposición de la invención

El objetivo de la presente invención es desarrollar un procedimiento y un dispositivo para el mecanizado de 50 acabado de piezas de trabajo desplazados, que permita, por un lado, un posicionamiento de herramienta altamente dinámico y que aplica, al mismo tiempo, el grupo de mecanizado de acabado de forma suave y precisa a la pieza de trabajo que ha de ser mecanizada.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1, así como mediante un dispositivo con las características de la reivindicación 10. En las reivindicaciones subordinadas se indican realizaciones ventajosas.

El procedimiento según la invención para el posicionamiento de una herramienta en una pieza de trabajo en movimiento usa un accionamiento que comprende un motor lineal. Este motor lineal se hace funcionar en una primera 5 etapa de forma regulada por trayectoria a lo largo de un recorrido predeterminado y conmuta a continuación en una segunda etapa durante el proceso de aplicación a una regulación por fuerza. En este contexto, regulación por trayectoria significa que el accionamiento sigue con “dureza” el movimiento predeterminado por el control, p.ej. para la sincronización del movimiento de la herramienta respecto al avance de la pieza de trabajo. Por lo tanto, el control predetermina parámetros como aceleración y velocidad. La regulación por fuerza significa, en cambio, que el accionamiento realiza el 10 movimiento teniendo en cuenta una fuerza predeterminada, lo cual es posible gracias a las “retroalimentaciones” directas, propias de los motores lineales. Aquí, el control recibe sin retardo por tolerancias de accionamiento o inercia del accionamiento inmediatamente la carga que actúa sobre el accionamiento. De este modo es posible conseguir durante la regulación por trayectoria un movimiento altamente dinámico de la herramienta y de su carro, es decir, una gran aceleración y un gran frenado, cambiando poco antes de la aplicación propiamente dicha de la herramienta a la pieza de 15 trabajo a la regulación por fuerza, por lo que el accionamiento frena su movimiento en función de la fuerza antagonista experimentada por la herramienta de forma selectiva y sin retardo. Durante este proceso la pieza de trabajo no sufre daños, puesto que no se supera una fuerza de aplicación máxima predeterminada. Esto permite garantizar una gran calidad de mecanizado a pesar de la aceleración elevada.

El uso del motor lineal tiene, además, otras ventajas. Por ejemplo, puede renunciarse a una manipulación 20 suspendida por resortes costosa que aumenta la complejidad. Puesto que los motores lineales generan movimientos lineales absolutamente libres de desgaste sin el uso de elementos de engranajes, como p.ej. piñones o similares, pueden ahorrarse piezas de desgaste y los costes de mantenimiento y de adquisición que van unidos a las mismas.

Según la invención, el posicionamiento de la herramienta en la pieza de trabajo en movimiento se realiza mediante el accionamiento mediante un tope. Este sirve como manipulación nada complicada que permite un 25 posicionamiento preciso.

La conmutación de la regulación por trayectoria a una regulación por fuerza puede realizarse de forma ventajosa de forma independiente para los distintos ejes de una herramienta que puede posicionarse según varios ejes. Esto hace que las ventajas arriba indicadas sean válidas para todos los movimientos respecto a la pieza de trabajo.

El procedimiento según la invención puede realizarse preferiblemente usándose un motor lineal en forma de 30 banda. Los motores lineales de este tipo se caracterizan por costes reducidos.

No obstante, también pueden usarse de forma preferible motor lineales en forma de pistón. Estos tienen la ventaja de una forma de construcción compacta que minimiza la entrada de suciedad en los componentes del motor y que, por lo tanto, es especialmente ventajosa en entornos cargados por polvo o suciedad.

En otra forma de realización, la conmutación de la regulación por trayectoria a la regulación por fuerza del 35 procedimiento según la invención puede tener lugar directamente antes de que la pieza de trabajo alcance el tope. De este modo queda garantizado un control muy preciso del proceso de aplicación.

Como alternativa, la conmutación de la regulación por trayectoria a una regulación por fuerza del procedimiento según la invención puede tener lugar al alcanzar la pieza de trabajo el tope.

De forma ventajosa, el accionamiento puede hacerse funcionar también durante la regulación por fuerza con una 40 fuerza de aplicación predeterminada o variable, con la que la herramienta se coloca en la pieza de trabajo. De este modo pueden mecanizarse sin deterioro incluso piezas de trabajo altamente sensibles.

El procedimiento según la invención puede presentar, además, la característica preferible de que durante la regulación por fuerza el movimiento del accionamiento es independiente de un control del movimiento de la pieza de trabajo compensándose inexactitudes de la marcha de la pieza de trabajo en movimiento durante la aplicación. Por lo 45 tanto, pueden compensarse de forma selectiva tolerancias de la pieza de trabajo o del avance.

Además, el procedimiento está caracterizado preferiblemente porque el tope transmite sin retardo una fuerza de reacción de la pieza de trabajo a través del accionamiento al control de éste. El control puede controlar, por lo tanto, el motor lineal de forma selectiva y puede garantizar en cualquier momento una aplicación precisa en la pieza de trabajo con la compensación de tolerancias de la pieza de trabajo y del avance. 50

Un dispositivo según la invención adecuado para conseguir el objetivo arriba indicado según la reivindicación 10 permite aceleraciones elevadas y, por lo tanto, un aumento de la velocidad de avance, una aplicación al mismo tiempo

precisa y sin deterioros en la pieza de trabajo, una estructura simplificada y una reducción considerable de los costes gracias a los factores anteriormente mencionados.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, la invención se explicará con ayuda de un ejemplo de realización según las Figuras 1 a 2. Como ejemplo sirve aquí el mecanizado de un canto delantero de una pieza de trabajo en forma de placas mediante un grupo de 5 corte.

La Figura 1(a) muestra la primera etapa del procedimiento en la que se sincroniza el movimiento de una herramienta de corte junto con el tope de corte con el movimiento de avance de una herramienta aproximándose la herramienta de corte de forma regulada por trayectoria a la pieza de trabajo.

La Figura 1(b) muestra el estado en el que la pieza de trabajo alcanza el tope de corte y en el que el 10 accionamiento cambia a la regulación por fuerza en la segunda etapa del procedimiento.

La Figura 1(c) muestra el proceso de mecanizado de acabado propiamente dicho, es decir, el corte mediante sierra del material de canto saliente.

La Figura 1(d) muestra el estado tras el mecanizado cambiando el movimiento de la herramienta de corte nuevamente a la regulación por trayectoria. 15

La Figura 1(e) muestra el retorno de la herramienta de corte y del tope a la posición de partida.

La Figura 2(a) es un diagrama de velocidad-tiempo y la Figura 2(b) un diagrama de velocidad-recorrido, que muestran el movimiento del grupo de mecanizado de acabado y los dos regímenes de regulación del accionamiento.

Métodos para la realización de la invención

A continuación, la presente invención se explicará con ayuda de un ejemplo de realización, en el que, como se 20 ha mencionado, está representado como grupo de mecanizado de acabado un dispositivo de corte para el corte a ras de material de canto 5 saliente en el canto delantero de piezas de trabajo en forma de placas.

En la Figura 1(a) se muestra el estado de partida, en el que la unidad de corte, que comprende una hoja de sierra 2 (herramienta de corte), un tope 3 y un carro (no mostrado) es acelerada desde su posición de partida a la velocidad de avance de la pieza de trabajo 1. Esta etapa se llama también “sincronización” y requiere elevadas fuerzas de 25 aceleración y velocidades, sobre todo porque la pieza de trabajo 1 puede moverse hacia adelante con hasta 30 m/min. El accionamiento de la unidad de corte, que comprende un motor lineal, se manda para ello con parámetros predeterminados por el avance de la pieza de trabajo 1, como velocidad de avance y posición de la pieza de trabajo y convierte este mando sin retardo en un movimiento hacia la pieza de trabajo 1. Debido a la relación del mando del accionamiento con el movimiento de avance de la pieza de trabajo (la “trayectoria”) se habla, por lo tanto, de un control 30 “regulado por trayectoria”.

En la Figura 1(a) están representados el avance de la pieza de trabajo 1 designado con la flecha V, el movimiento de la sierra 2 designado con la flecha W, y el movimiento del tope de corte 3 designado con la flecha A. El movimiento de la sierra está compuesto aquí por un movimiento hacia adelante para la sincronización con el avance y un movimiento hacia abajo (en la dirección de corte). El movimiento A del tope de corte corresponde al componente del 35 movimiento hacia adelante del movimiento W de la sierra 2. En la figura 2, este movimiento hacia adelante se muestra como zona B1. El accionamiento se manda con fuerza máxima y de forma regulada por trayectoria y la unidad de corte se acelera desde 0 a la velocidad de avance de la pieza de trabajo, vmax.

Poco antes de alcanzar el tope de corte 3 el canto delantero 4 de la pieza de trabajo 1, se activa un sensor (no representado), que conmuta el sistema electrónico de regulación del motor lineal a regulación por fuerza. Se reduce la 40 fuerza con la que trabaja el motor lineal y se ajusta a un valor que excluye un deterioro de la pieza de trabajo durante la aplicación. El proceso de aplicación propiamente dicho está esbozado en la Figura 2 como momento tA. A partir de este momento, la pieza de trabajo 1, el tope 3 y la herramienta de corte 2 se desplazan de forma sincronizada y regulada por fuerza (zona K) a una velocidad constante vmax. La sierra 2 se mueve, además, hacia abajo para realizar el corte (flecha U). A continuación, se realiza el corte del material de canto 5 saliente (figura 1(c)), continuando la sierra el movimiento 45 hacia abajo (flecha U). Durante todo el proceso de aplicación y corte se compensan tolerancias en el movimiento de la pieza de trabajo, p.ej. debido al llamado efecto poligonal del avance por cadena, así como en las dimensiones de la pieza de trabajo 1 mediante la regulación por fuerza del motor lineal. Esto es posible porque la fuerza de reacción de la pieza de trabajo 1 sobre el tope, que varía debido a las tolerancias, se transmite de forma directa y sin retardo mediante el accionamiento al control del avance regulando el mismo la fuerza predeterminada para el motor lineal de forma 50 correspondiente. Por lo tanto, puede conseguirse una gran calidad de mecanizado a pesar de elevadas aceleraciones y de las tolerancias mencionadas.

Tras finalizar el proceso de corte, la sierra de corte 2 se retira rápidamente hacia abajo (flecha triple U) y el tope de corte 3 hacia arriba de la pieza de trabajo. Esto está representado en la Figura 1(d). Como puede verse en la Figura 1(e), la sierra de corte 2 se mueve lateralmente hacia fuera alejándose de la pieza de trabajo al alcanzar la posición más baja, se frena a continuación de la velocidad vmax a 0 y se acelera en la dirección opuesta para el avance a -vmax y retorna a la posición de partida 0 (flecha Z). El tope 3, que se encuentra ahora encima de la pieza de trabajo 1, también retorna a 5 la posición de partida 0. Este proceso de movimiento se muestra en la Figura 2 como zonas B2 y B3. En la zona B2, el accionamiento se conmuta nuevamente a regulación por trayectoria en el momento tE, en el que ha terminado el proceso de corte, y el movimiento del accionamiento se frena a 0. En la zona B3 se acelera a -vmax y se retorna a la posición de partida 0.

El procedimiento dado a conocer en las reivindicaciones expuestas a continuación permite, por lo tanto, 10 conseguir aceleraciones y velocidades elevadas de los grupos de mecanizado de acabado sin tener que aceptar mermas en la calidad de mecanizado. La renuncia a elementos de manipulación suspendidos por resorte y a sistemas de retroalimentación permite, por un lado, presiones de manipulación reducidas, que tienen un efecto positivo en la calidad conseguida en la pieza de trabajo y reduce, por otro lado, los costes de adquisición y de servicio. Finalmente, el uso de motores lineales permite la renuncia a engranajes multiplicadores y otros elementos de construcción que se necesitaron 15 hasta la fecha en el estado de la técnica. Esto conduce a una reducción de las piezas de desgaste y, por lo tanto, a una reducción de los costes de mantenimiento y de los tiempos de parada.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES
2. 1.- Procedimiento para el posicionamiento de una herramienta (2) en una pieza de trabajo (1) en movimiento mediante un accionamiento, comprendiendo el accionamiento un motor lineal que en una primera etapa está sometido a una regulación por trayectoria a lo largo de un recorrido predeterminado y que se conmuta a continuación en una segunda etapa en el proceso de aplicación a una regulación por fuerza, realizándose el posicionamiento de la herramienta (2) en la 5 pieza de trabajo (1) en movimiento mediante el accionamiento por medio de un tope (3) y mecanizándose la pieza de trabajo (1) mediante la herramienta (2) después del proceso de aplicación con un movimiento sometido a una regulación por fuerza de la pieza de trabajo (1) y del tope (3)
3. 2.- Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la conmutación de una regulación por trayectoria a una regulación por fuerza puede realizarse independientemente para distintos ejes de una herramienta (2) 10 que puede posicionarse según varios ejes.
4. 3.- Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el motor lineal tiene forma de banda.
5. 4.- procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el motor lineal tiene forma de pistón.
6. 5.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la conmutación de una regulación por trayectoria a una regulación por fuerza se realiza inmediatamente antes de alcanzar la pieza de trabajo (1) 15 el tope (3).
7. 6.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la conmutación de una regulación por trayectoria a una regulación por fuerza se realiza al alcanzar la pieza de trabajo (1) el tope (3).
8. 7.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante la regulación por fuerza, el accionamiento funciona con una fuerza de aplicación predeterminada o variable, con la que la herramienta (2) se 20 aplica en la pieza de trabajo (1).
9. 8.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante la regulación por fuerza el movimiento del accionamiento no depende de un control del movimiento de la pieza de trabajo (1) pudiendo compensarse inexactitudes de la marcha de la pieza de trabajo (1) en movimiento durante la aplicación.
10. 9.- Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el tope (3) transmite una fuerza de reacción 25 de la pieza de trabajo (1) a través del accionamiento sin retardo al control de éste.
11. 10.- Dispositivo para el posicionamiento de una herramienta (2) en una pieza de trabajo (1) en movimiento, que comprende un dispositivo de transporte para transportar la pieza de trabajo (1) en una dirección de avance (V), una herramienta (2) para el mecanizado de la pieza de trabajo (1) transportada en la dirección de avance (V), un accionamiento para el posicionamiento de la herramienta (2) en la pieza de trabajo (1) en movimiento, que comprende al 30 menos un motor lineal y un tope (3) que puede aplicarse en la pieza de trabajo (1) y un control que está preparado para conmutar el mando del accionamiento de regulación por trayectoria a regulación por fuerza y viceversa.