ES2606860T3 - Máquina herramienta y método que utiliza dicha máquina - Google Patents

Abstract

Una máquina herramienta que comprende: una base de máquina; un primer soporte (200) proporcionado sobre un primer eje de máquina de rotación (322), con el primer eje de rotación montado sobre la base en una posición fija con respecto a la base; un segundo soporte (202) previsto en un segundo eje de máquina de rotación (324), con el segundo eje de máquina de rotación montado sobre la base en una posición fija con respecto a la base, en donde el eje de rotación del segundo eje de rotación es paralelo y está separado lateralmente del eje de rotación del primer eje de rotación; un montaje llevado por el segundo soporte y que es móvil con respecto al segundo soporte; y una disposición de control que funciona para controlar la orientación del primer soporte (200) con respecto al eje de rotación del primer eje de rotación (322), y la orientación del montaje con relación al eje de rotación del segundo eje de rotación (324), de modo que rija la posición y orientación del primer soporte y del montaje uno respecto del otro, caracterizado por que la base de máquina comprende un soporte central (320) ubicado entre los ejes de máquina (322, 324), y los ejes de máquina están montados sobre lados enfrentados del soporte.

Description

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DESCRIPCION

Maquina herramienta y metodo que utiliza dicha maquina.

Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a maquinas herramienta y, mas concretamente, a la reduccion de errores de alineacion en dichas herramientas.

Antecedentes de la invencion

Existen numerosas aplicaciones para maquinas herramienta que requieren el movimiento de dos puntos en el espacio para que sean controlados uno respecto del otro, tanto en posicion como en angulo, en un area o volumen de barrido. Es conveniente minimizar la cantidad de ejes de maquina involucrados para optimizar este control. Asimismo, es conveniente mantener un bucle de rigidez muy ajustado entre los dos puntos y, de manera ideal, un valor de rigidez constante en el bucle a medida que se ajustan la posicion y el angulo de los puntos. Ello mejora el nivel de precision y repetitividad del movimiento.

A menudo, las maquinas herramienta actuales utilizan carriles de grna lineales largos para permitir el contacto entre una herramienta de corte (tal y como una muela) y una pieza de trabajo en cualquier posicion a lo largo de la longitud de la pieza de trabajo. Es posible que los carriles largos lleven los carriles de grna mas cortos para facilitar el movimiento de una herramienta de corte hacia o desde la pieza de trabajo, en direccion ortogonal a los carriles largos. Estos carriles apilados (o ejes) aportan elasticidad no deseada, lo que reduce la rigidez de la herramienta al componente. A su vez, esto conduce a una calidad reducida del componente, en cuanto a precision dimensional y acabado. Ademas, es habitual que los rieles de grna largos requieran tener, como mmimo, una longitud equivalente a la pieza de trabajo que sera mecanizada. A menudo, ello resulta en un eje con un mdice de apoyo insuficiente en donde el eje alcanza flexibilidad maxima en la direccion de la fuerza de corte. Este problema se agrava cuando un eje de entrada ortogonal se encuentra apilado sobre el eje largo.

El uso de ejes apilados tambien es problematico si se emplean codificadores de posicion sobre el eje. Cuanto mas alta sea la pila de ejes, mayor sera la distancia entre los puntos de interes y los codificadores. Ello se deriva en errores "de compensacion de Abbe" que reducen la precision intrmseca de las maquinas herramienta.

Asimismo, el uso de ejes lineales apilados ortogonales requiere una alineacion que es costosa y requiere mucho tiempo para mantener la ortogonalidad entre los ejes y minimizar los errores de alabeo, oscilacion y balanceo de cada eje.

Estos ejes lineales largos tambien requieren largas cubiertas telescopicas que son costosas, aportan friccion, son propensas a fallos y, ademas, pueden influenciar la precision del movimiento lineal (por ejemplo, su rectitud, precision de posicionamiento y repetibilidad).

La presente invencion busca superar los problemas descritos anteriormente que se asocian con el uso de carriles de grna largos y reducir la necesidad de ejes ortogonales apilados.

La publicacion internacional n° WO2009/093064 (a nombre del presente solicitante) describe una maquina herramienta que comprende una base de maquina, un primer soporte montado sobre un primer eje de maquina de rotacion sobre la base, y un segundo soporte montado sobre un segundo eje de maquina de rotacion sobre la base. El segundo eje de rotacion es paralelo y esta separado lateralmente del primer eje de rotacion, y lleva un montaje que es movil con respecto al segundo soporte a lo largo de un primer eje de maquina lineal ortogonal al segundo eje de rotacion. Se proporciona una disposicion de control que funciona para controlar la orientacion del primer soporte sobre el primer eje de rotacion, y la orientacion del montaje con respecto al segundo eje de rotacion y su ubicacion a lo largo del eje lineal, de modo que rija la posicion y orientacion del primer soporte y del montaje uno respecto del otro. Esto se puede lograr sin necesidad de ejes lineales largos ni de un eje lineal apilado, lo que supera los problemas que se asocian con las configuraciones conocidas descritas anteriormente.

Sumario de la invencion

La presente invencion se refiere a una maquina herramienta que comprende: una base de maquina;

un primer soporte proporcionado sobre un primer eje de maquina de rotacion, con el primer eje de rotacion montado sobre la base en una posicion fija con respecto a la base;

un segundo soporte proporcionado sobre un segundo eje de maquina de rotacion, con el segundo eje de rotacion montado sobre la base en una posicion fija con respecto a la base, en donde el eje de rotacion del segundo eje de rotacion es paralelo y esta separado lateralmente del eje de rotacion del primer eje de rotacion;

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un montaje llevado por el segundo soporte y que es movil con respecto al segundo soporte; y

una disposicion de control que funciona para controlar la orientacion del primer soporte con respecto al eje de rotacion del primer eje de rotacion, y la orientacion del montaje con respecto al eje de rotacion del segundo eje de rotacion, de modo que rija la posicion y orientacion del primer soporte y del montaje uno respecto del otro, segun se describe en el documento US-5.231.587.

Segun la invencion, la base de maquina comprende un soporte central ubicado entre los ejes de maquina, y los ejes de maquina estan montados sobre lados enfrentados del soporte.

Por lo tanto, las fuerzas generadas como resultado de un eje de maquina de rotacion que actuan sobre el otro son resistidas en tension y en compresion, en lugar de en flexion (como sena el caso con configuraciones de lecho de maquina conocidas). Ademas, el bucle de rigidez y el bucle termico permanecen independientes de forma sustancial de las orientaciones de los ejes de maquina.

Preferiblemente, el peso de ambos ejes de maquina es soportado de forma sustancial por el soporte central.

Una maquina herramienta descrita en la presente memoria comprende: una base de maquina;

un primer soporte proporcionado sobre un primer eje de maquina de rotacion, con el primer eje de rotacion montado sobre la base en una posicion fija con respecto a la base;

un segundo soporte proporcionado sobre un segundo eje de maquina de rotacion, con el segundo eje de maquina de rotacion montado sobre la base en una posicion fija con respecto a la base, en donde el eje de rotacion del segundo eje de rotacion es paralelo y esta separado lateralmente del eje de rotacion del primer eje de rotacion;

un montaje llevado por un brazo de soporte sobre el segundo soporte; siendo el brazo de soporte movil con respecto al segundo soporte alrededor de un eje rotativo; y

una disposicion de control que funciona para controlar la orientacion del primer soporte con respecto al eje de rotacion del primer eje de rotacion, y la orientacion del montaje con respecto al eje de rotacion del segundo eje de rotacion y su posicion de rotacion alrededor del eje rotativo, de modo que rija la posicion y orientacion del primer soporte y del montaje uno respecto del otro.

Esta configuracion proporciona beneficios asociados con las realizaciones que se describen en el documento WO2009/093064 que se derivan de proveer dos ejes de maquina de rotacion proporcionados a una distancia fija uno del otro. Se diferencia en que el movimiento del montaje con relacion al segundo soporte se realiza alrededor de un eje rotativo, estando el montaje separado del eje rotativo mediante un brazo de soporte, en lugar de que el montaje sea movil con relacion al segundo soporte a lo largo de un eje de maquina lineal.

Como se describe en el documento WO2009/093064, la combinacion de dos ejes de maquina de rotacion y un eje de maquina lineal facilita el control versatil de las orientaciones relativas del primer soporte y un montaje sobre el segundo soporte sobre un area de barrido. El componente lineal de movimiento en un plano perpendicular al primer y al segundo eje de rotacion se combina ventajosamente con su movimiento de rotacion para, por ejemplo, permitir rectificar superficies cilmdricas mediante una maquina de rectificar que comprende este concepto.

El autor de la invencion ha comprendido que el grado de libertad que ofrece el eje de maquina lineal en realidad podna ser facilitado por un eje rotativo adicional, lo que obviana la necesidad de un eje lineal para esta funcion. Con un control apropiado mediante la disposicion de control, la rotacion del montaje alrededor de su eje puede lograrse mediante el uso de una disposicion de accionamiento asociada para proporcionar el componente lineal de movimiento del montaje que se requiere con respecto al primer soporte. La maquina herramienta solo puede emplear estos tres ejes rotativos, lo que facilita el movimiento relativo entre el primer soporte y el montaje, a la vez que reduce la susceptibilidad de errores de alineacion.

El uso de un tercer eje rotativo en lugar de un eje lineal significa que los tres ejes pueden ser ejes rotativos que se pueden sellar mediante el uso de laberintos que no aportan fuerzas de friccion. Ello se contrapone al protector contra deslizamiento lineal o tapa requerida por un eje lineal. Dichos protectores o tapas tienden a ser pesados, costosos y a aportar fuerzas de friccion no repetibles.

Asimismo, es probable que el uso de un tercer eje rotativo signifique que una masa mas pequena se encuentre en movimiento para crear el componente lineal de movimiento deseado. Cuando se emplea un eje lineal, una masa relativamente grande que incluye el carro que se mueve a lo largo del eje se mueve a traves del segundo eje de soporte, lo que altera el momento polar de inercia del segundo conjunto de soporte en una mayor medida. A su vez, ello puede requerir que los bucles del servo del eje rotativo se "ajusten" para evitar la inestabilidad del servo en todo el intervalo de las inercias polares.

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El termino "eje de maquina" ilustra un eje de maquina ffsico en la presente memoria, en contraposicion a un eje de referencia. Cada eje de maquina tiene dos porciones que son accionadas durante el uso para que se muevan una respecto de la otra, alrededor o a lo largo de un eje de referencia, mediante disposiciones de accionamiento asociadas regidas por la disposicion de control.

Con una muela de rectificar montada sobre el montaje, la invencion reivindicada facilita el rectificado en profundidad, conico, en angulo y por interpolacion sobre la longitud completa de una pieza de trabajo sujeta en el primer soporte. Es especialmente adecuado para rectificar componentes delgados de multiples caractensticas, tales como levas y ciguenales.

El eje longitudinal de una pieza de trabajo montada sobre el otro soporte puede estar separado del eje de rotacion del soporte, por ejemplo con la pieza de trabajo cerca de la periferia del soporte, de modo que su longitud total sea facilmente presentable a una herramienta sobre el soporte. Mas concretamente, el eje longitudinal de la pieza de trabajo puede estar ubicado en una orientacion ortogonal a una lmea radial que se extiende hacia el exterior desde el eje de rotacion respectivo.

El tercer eje rotativo puede ser ortogonal al eje de rotacion del segundo eje de maquina de rotacion. De manera alternativa, puede estar en una orientacion paralela al eje de rotacion del segundo eje de maquina de rotacion.

Los soportes pueden ser rotativos de forma independiente alrededor de sus respectivos ejes de rotacion. De manera alternativa, pueden estar dispuestos para su rotacion de tal manera que el movimiento de rotacion de un soporte en una direccion se corresponde sustancialmente con la rotacion equivalente del otro soporte, pero en la direccion opuesta.

La posicion de rotacion de los soportes puede ser inmovilizable de forma selectiva con relacion a la base de maquina. Por ejemplo, durante una operacion de rectificado en profundidad, un solo eje, a saber, el eje rotativo del montaje esta "vivo", lo que hace que la rigidez dinamica de la maquina herramienta durante el rectificado sea significativamente mayor que la de una maquina herramienta convencional que emplea unicamente carriles de grna lineales. Cada eje rotativo es inmovilizable, por ejemplo, mediante sujecion del servo, usando un freno, o apagando los cojinetes hidrostaticos o de aire asociados como para rectificar de forma eficaz los ejes respectivos.

Los soportes pueden estar apoyados sobre la base de maquina mediante cojinetes rotativos, preferiblemente mediante cojinetes de deslizamiento y de empuje. Los cojinetes de empuje de gran tamano pueden montarse directamente sobre la base de maquina para proporcionar ejes amortiguados muy ngidos con una muy buena relacion de soporte en todas las direcciones, lo que resulta en caractensticas de rigidez axisimetricas. Una base de maquina plana y lisa puede ser de facil construccion para montar sobre ella los dos planos de empuje de eje rotativo.

Los tres ejes rotativos pueden emplear componentes comunes, lo que reduce el coste total de la maquina. Por ejemplo, pueden emplear el mismo motor, accionamiento, codificador y/o los mismos componentes de cojinete, o similares.

Preferiblemente los cojinetes del primer y segundo eje de rotacion y del eje rotativo asociado con el montaje tienen forma de cojinetes hidrostaticos. Los cojinetes lineales suelen tener huecos de cojinete mas grandes que los cojinetes rotativos y requieren la utilizacion de aceite mas espeso (mas viscoso) para mantener las velocidades de flujo en un nivel aceptable. A los fines practicos, todos los ejes de maquina (incluido un husillo de rectificar si esta presente) utilizan, preferiblemente, el mismo aceite hidrostatico. El uso de un aceite mas espeso provoca un mayor calentamiento del aceite en un husillo de rectificar de alta velocidad. Esto puede provocar problemas de sobrecalentamiento del husillo. Por lo tanto, se prefiere un aceite menos espeso para los husillos de rectificar. Si los tres ejes de maquina tienen cojinetes hidrostaticos rotativos, entonces todos los cojinetes pueden tener huecos de cojinete mas pequenos y utilizar un aceite de menor viscosidad que es beneficioso para el husillo de rectificar.

La rotacion de los soportes con respecto a la base de maquina puede ser efectuada por los respectivos motores de accionamiento directo.

Preferiblemente, cada soporte incluye un sensor de rotacion para proporcionar una senal relacionada con la posicion de rotacion del soporte respectivo con respecto a la base de maquina. La disposicion de control puede recibir las senales de los sensores de rotacion y controlar las posiciones de rotacion de los soportes. En particular, una disposicion de control de este tipo puede configurarse para compensar la inexactitud en el movimiento de estos soportes durante una operacion de mecanizado. Esta correccion de errores se puede emplear, por ejemplo, para mantener la veracidad de movimiento relativo entre una herramienta de corte y una pieza de trabajo, en lugar de simplemente confiar en la rectitud de los ejes lineales de una maquina.

En una implementacion preferida, uno de los soportes lleva un montaje de herramienta, que puede tener forma de un husillo de rectificar o cabezal de muela adaptado para rotar una muela de rectificar montada sobre el, por ejemplo. El cabezal de muela puede ser llevado por el brazo de soporte, y estar orientado de modo que el eje de

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rotacion de la muela de rectificar sea paralelo al eje rotativo. De forma alternativa, el eje de rotacion de la muela de rectificar puede ser ortogonal al eje rotativo.

De forma alternativa, o ademas, un soporte puede llevar una herramienta tal y como una herramienta de torneado, uno o mas calibradores, o sensores, tales como un sensor de inspeccion de herramienta de pulido, por ejemplo. Las combinaciones de herramientas, calibradores, rectificadoras y otros similares se pueden proporcionar en cada soporte y se seleccionan segun sea apropiado mediante la rotacion del soporte respectivo.

Preferiblemente, la lmea central del montaje (y/o centro de masa del montaje de herramienta y la herramienta asociada) tiene mayor altura por sobre la base de maquina que la lmea central de la pieza de trabajo (y/o su centro de masa). Ello resulta en que las fuerzas ejercidas sobre la pieza de trabajo por una herramienta se dirijan hacia abajo hacia la base de maquina, lo que aumenta la estabilidad de la maquina.

Dos montajes de herramienta pueden ser llevados por uno de los soportes, cada uno de los cuales es movil con respecto al soporte independientemente del otro. De esta manera, pueden mecanizarse dos caractensticas sobre una pieza de trabajo de forma simultanea.

Cada montaje de herramienta puede ser llevado por un brazo de soporte respectivo sobre el segundo soporte, siendo cada brazo de soporte independientemente movil con respecto al segundo soporte alrededor de un eje rotativo respectivo. Cada brazo de soporte puede estar montado sobre un vastago comun. Por lo menos uno de los brazos de soporte tambien puede ser movil con respecto al soporte a lo largo de un eje lineal de modo que altere la separacion de los montajes de herramienta.

El otro soporte puede estar dispuesto para soportar una pieza de trabajo alargada con su eje longitudinal en un plano ortogonal a los ejes de rotacion de los ejes de maquina de rotacion.

Un metodo para mecanizar una pieza de trabajo mediante el uso de una maquina herramienta segun lo definido anteriormente puede comprender las siguientes etapas:

montar una pieza de trabajo sobre uno de los soportes;

rotar los soportes para presentar una porcion seleccionada de la pieza de trabajo a una herramienta de corte llevada por el otro soporte; y

mecanizar la porcion seleccionada de la pieza de trabajo con la herramienta de corte.

De esta manera, se pueden utilizar el primer y el segundo eje de rotacion para traer una herramienta de corte a la posicion requerida a lo largo de una pieza de trabajo. Estos ejes rotativos pueden luego bloquearse y el tercer eje rotativo emplearse para alimentar una herramienta de corte a la pieza de trabajo.

El metodo tambien puede incluir las siguientes etapas adicionales:

rotar los soportes en direcciones opuestas y mover la pieza de trabajo y/o la herramienta de corte con respecto al soporte respectivo para acoplar una segunda porcion de la pieza de trabajo con la herramienta de corte; y

mecanizar la segunda porcion de la pieza de trabajo con la herramienta de corte.

Con la sincronizacion de la rotacion de los soportes y del movimiento de la pieza de trabajo y/o la herramienta de corte con respecto al soporte respectivo, una herramienta de corte puede atravesarse a lo largo de una pieza de trabajo alargada, lo que permite la generacion de perfiles de componentes complejos.

Otro metodo para mecanizar una pieza de trabajo mediante el uso de una maquina herramienta segun lo definido anteriormente comprende las siguientes etapas:

montar una pieza de trabajo que tiene un eje longitudinal sobre uno de los soportes;

rotar el otro soporte de modo que el eje de rotacion de una muela de rectificar llevada por el otro soporte no sea paralelo respecto del eje longitudinal de la pieza de trabajo; y

rectificar la pieza de trabajo con la muela de rectificar con el eje de rotacion de la muela de rectificar en angulo respecto del eje longitudinal de la pieza de trabajo.

Un metodo adicional comprende las siguientes etapas:

(a) montar una pieza de trabajo sobre uno de los soportes;

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(b) montar una herramienta que tiene un eje de referencia sobre el otro soporte; y

(c) mover el primer soporte con respecto al eje de rotacion del primer eje de rotacion y el montaje con respecto al eje de rotacion del segundo eje de rotacion y el eje rotativo, de modo que una superficie perfilada o curvada predeterminada se define en la pieza de trabajo, al mismo tiempo que mantiene el eje de referencia de la herramienta perpendicular a dicha superficie.

Un metodo para calibrar una maquina herramienta segun lo definido anteriormente comprende las siguientes etapas:

(a) montar una fuente de luz laser sobre uno de los soportes;

(b) emitir un rayo laser desde la fuente de luz que incide sobre un dispositivo optico soportado por el otro soporte;

(c) vigilar la trayectoria del rayo laser respecto de las posiciones de los soportes segun lo medido por los sensores de rotacion respectivos;

(d) calcular errores de posicionamiento; y

(e) calibrar la disposicion de control de modo que se reduzcan los errores.

El dispositivo optico puede ser un detector, o un reflector para reflejar la luz laser incidente de vuelta hacia un detector montado sobre el otro soporte, por ejemplo. En una implementacion preferida, se emplean rayos laser duales y se utiliza interferometna para medir la distancia entre la fuente de luz laser y el dispositivo optico.

El uso de dos ejes de rotacion primarios permite el uso de correccion de errores de software para mantener la posicion, la rectitud y el control del movimiento angular entre los dos puntos de interes, en lugar de tener que confiar en la rectitud de los ejes lineales de una maquina. Durante la construccion de la maquina, es posible medir la posicion del movimiento lineal interpolado entre los dos puntos y hacer compensaciones de software.

Las maquinas herramienta que se describen en la presente memoria tienen una amplia variedad de aplicaciones potenciales en las que la posicion y el angulo de dos puntos uno respecto del otro necesitan controlarse en un area o volumen de barrido. En particular, ello puede ser especialmente beneficioso en el mecanizado, la inspeccion o el posicionamiento de componentes complejos que requieren control de la posicion o del angulo sobre un area o volumen de barrido. Un ejemplo espedfico es el torneado con diamante, en donde a menudo es necesario mantener una herramienta de corte en una orientacion normal respecto de una superficie que se mecaniza.

Breve descripcion de los dibujos

A continuacion se describiran las realizaciones de la invencion y las configuraciones de maquinas herramienta que resulten utiles para comprender la aplicabilidad de la invencion a modo de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos esquematicos que la acompanan, en donde:

Las Figuras 1 a 3 son vistas en perspectiva de las maquinas herramienta que se describen en el documento WO2009/093064;

Las Figuras 4 a 9 son vistas en perspectiva de una maquina herramienta para ilustrar su funcionamiento;

Las Figuras 10 y 11 son vistas lateral y en perspectiva, respectivamente, de una maquina herramienta que tiene una muela de rectificar movil alrededor de un eje rotativo horizontal;

La Figura 12 es una vista en perspectiva simplificada de una maquina herramienta de la forma que se muestra en las Figuras 10 y 11;

La Figura 13 es una vista en perspectiva de una maquina herramienta que realiza la invencion y que tiene un montaje movil alrededor de un eje rotativo horizontal;

La Figura 14 es una vista en perspectiva de una maquina herramienta en la que una muela de rectificar es movil con respecto al segundo soporte alrededor de un eje rotativo vertical; y

Las Figuras 15 a 18 son vistas en perspectiva de maquinas herramienta que incluyen dos brazos de soporte que rotan de forma independiente alrededor de un eje rotativo horizontal;

La Figura 19 es una vista en perspectiva de una maquina rectificadora conocida para ilustrar su bucle termico variable;

La Figura 20 es una vista lateral en seccion transversal de una maquina herramienta segun una realizacion de la presente invencion que incluye un soporte central para los dos ejes de maquina de rotacion;

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Las Figuras 21 a 26 son vistas en perspectiva de una maquina herramienta de la forma que se muestra en la Figura 13 en orientaciones diferentes; y

Las Figuras 27 a 32 se han tornado del documento WO2009/093064 para ilustrar las caractensticas y capacidades de las maquinas herramienta alU descritas, que tambien son aplicables a las maquinas herramienta que aqu se describen.

Debe tenerse en cuenta que las Figuras son esquematicas unicamente. Los mismos signos de referencia se utilizan, en general, para referirse a caractensticas correspondientes o similares en realizaciones modificadas y diferentes.

Descripcion detallada de los dibujos

Las Figuras 1 a 3 son representaciones esquematicas en perspectiva de las maquinas herramienta que se describen en el documento WO2009/093064. Incluyen una base de maquina 10. El primer y el segundo soporte 100, 102 estan montados directamente sobre la base para su rotacion alrededor de los ejes de rotacion de los respectivos ejes de maquina de rotacion, que son perpendiculares al plano de la base de maquina. Su movimiento de rotacion se indica mediante las flechas A y B, respectivamente. Los puntos 104 y 106 indican puntos de referencia asociados con cada soporte. Cada punto tiene un eje de referencia 108, 110 que pasa a traves de este.

Un montaje 112 es llevado por el segundo soporte 102 y es movil a lo largo de un eje de maquina lineal. El punto de referencia 104 esta sobre el primer soporte, y el punto de referencia 106 esta sobre el montaje 112, llevado por el segundo soporte 102. El control de la posicion y orientacion del primer soporte y del montaje es considerado en la presente memoria con referencia a los puntos 104 y 106 y sus ejes de referencia 108 y 110 asociados.

Las representaciones en lmea de trazos 100', 102' y 112' del primer soporte, del segundo soporte y del montaje estan incluidas en la Figura 1 para mostrar sus diferentes orientaciones despues de la rotacion alrededor de sus respectivos ejes de maquina de rotacion. Ello ilustra el movimiento para alterar el angulo entre los ejes de referencia 108 y 110.

La Figura 2 ilustra el movimiento del montaje 112 a lo largo de su eje lineal a una segunda posicion 112' que se muestra con un contorno de lmeas punteadas. La flecha C ilustra la direccion del movimiento. Esta capacidad facilita el control de la distancia entre los dos puntos fijos 104 y 106. La combinacion de los dos ejes rotativos y de un eje lineal permite el movimiento controlado de los puntos tanto en posicion como en angulo en un area de barrido.

La Figura 3 muestra una configuracion de maquina herramienta en la que el primer soporte 100 tambien es movil a lo largo del eje de maquina lineal F, que es paralelo a su eje de rotacion. La posicion del soporte que sigue el movimiento a lo largo de este eje se muestra mediante el contorno de lmeas punteadas 100'. Esta dimension adicional de movimiento facilita el control de la posicion y orientacion del primer soporte y del montaje uno respecto del otro sobre un volumen de barrido.

En las maquinas herramienta descritas a continuacion, las capacidades de las configuraciones de maquinas herramienta conocidas que se muestran en las Figuras 1 a 3 se pueden lograr proporcionando un montaje sobre un soporte que es movil con respecto al soporte alrededor de un eje rotativo, y que esta separado del eje rotativo mediante un brazo de soporte. Se emplea un componente lineal del movimiento del montaje alrededor de este eje rotativo para lograr el grado lineal de libertad presente en estas disposiciones conocidas.

El uso del eje rotativo para proporcionar un componente horizontal de movimiento para el montaje se ilustra en las Figuras 4 a 9.

El primer y el segundo soporte 200, 202 estan montados directamente sobre la base de maquina 10 para su rotacion alrededor de los ejes de rotacion de los respectivos ejes de maquina de rotacion que son perpendiculares al plano de la base de maquina. Los puntos 204 y 206 ilustran puntos de referencia asociados con cada soporte. Un eje de referencia 214 pasa a traves del punto de referencia 204.

Un brazo de soporte 208 es llevado por el segundo soporte 202 y es movil con relacion al segundo soporte alrededor de un eje rotativo 210.

Las Figuras 4 a 6 muestran posiciones sucesivas de los componentes de maquinas herramienta a medida que los puntos de referencia 204 y 206 se mueven sobre la superficie de una pieza de trabajo nocional representada por una zona de trabajo cubica 212. A medida que los soportes rotan en direcciones opuestas, se mantiene una separacion constante entre los puntos de referencia en la direccion del eje de referencia 214 mediante la rotacion del brazo de soporte alrededor del eje 210.

Las vistas laterales de las orientaciones de la maquina herramienta que se muestran en las Figuras 4 a 6 se representan en las Figuras 7 a 9. Una lmea de referencia 216 marcada en una porcion del brazo de soporte 208 que

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se extiende a traves del soporte 202 destaca los cambios en la posicion de rotacion del brazo de soporte con relacion al soporte.

En las Figuras 10 y 11 se muestra una maquina rectificadora. Se proporciona una muela de rectificar 220 con su eje de rotacion 222 en una orientacion horizontal y separada del eje rotativo horizontal 210 mediante un brazo de soporte (no visible en estas Figuras). Una pieza de trabajo 224 esta montada sobre el otro soporte 202 (visible en la Figura 11). La flecha 226 indica el movimiento del eje de la muela de rectificar a lo largo de un arco como resultado de su movimiento con respecto al eje rotativo 210, la rotacion alrededor de este eje se identifica mediante la flecha 228.

El componente horizontal del movimiento de la muela de rectificar alrededor del eje rotativo 210 logra el mismo movimiento de correccion horizontal que el eje de maquina lineal presente en las maquinas herramienta descritas en el documento WO2009/093064.

Preferiblemente, el accionamiento del motor 229 del tercer eje rotativo esta montado sobre el segundo soporte 202 con su lmea central paralela al eje 222 del cabezal de muela, y en particular con su lmea central coincidente con el tercer eje rotativo 210. Un contrapeso 223 es tambien llevado por el tercer eje rotativo para asistir con el control de la posicion del cabezal de muela con respecto a ese eje.

La Figura 12 muestra un modelo de CAD que se utilizo para demostrar la matematica de control necesaria para utilizar el movimiento rotativo alrededor de un eje rotativo horizontal para proporcionar un movimiento correctivo.

Al lograr este movimiento correctivo mediante un eje lineal para proporcionar un movimiento en lmea recta entre la muela de rectificar y la pieza de trabajo, los datos de correccion lineal permanecen constantes, independientemente del diametro de la parte que se rectifica o del diametro de la muela de rectificar. Con una configuracion de la maquina de la forma que se muestra en la Figura 12, el movimiento correctivo necesario para mantener el movimiento en lmea recta (por ejemplo) cambia con el diametro de la muela de rectificar y el diametro de la pieza de trabajo. Los angulos de eje rotativo calculados mediante el uso del modelo de CAD se muestran en la siguiente tabla:

Parte de 50 mm

Muela de 400 mm

Muela de 401 mm

Angulo del tercer eje rotativo

Alcance Angulo del tercer eje rotativo Alcance

-250 mm

76,98826862 -250 mm 77,06186038

0 mm

71,88021431 5,10805431 0 mm 71,95047563 5,11138475

250 mm

76,98826862 250 mm 77,06186038

Parte de 51 mm

Muela de 400 mm

Muela de 401 mm

Angulo del tercer eje rotativo

Alcance Angulo del tercer eje rotativo Alcance

-250 mm

77.06186038 -250 mm 77,13546366

0 mm

71.95047563 5.11138475 0 mm 72,02074874 5,11471492

250 mm

77.06186038 250 mm 77,13546366

Se utilizaron dos diametros de muela de rectificar (400 mm y 410 mm) y dos diametros de componentes (50 mm y 51 mm). En la simulacion, la muela de rectificar fue forzada de modo que mantuviera su borde de rectificar paralelo a la superficie longitudinal de la pieza de trabajo. Se puede observar que los angulos de los ejes rotativos necesarios en los dos extremos de los componentes (-250 mm y +250 mm) y en los centros (0 mm) cambian a medida que cambian los diametros de la muela de rectificar y de los componentes.

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De este modo, con el conocimiento de los diametros de la muela de rectificar y de los componentes, el movimiento angular alrededor del tercer eje rotativo se puede calcular para mantener el perfil de movimiento necesario entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo.

La Figura 13 muestra otra configuracion de la maquina herramienta segun una realizacion de la invencion. Un brazo de soporte 230 es capaz de pivotar alrededor de un tercer eje rotativo 232 de la forma indicada por la flecha 234. En la disposicion representada, un cabezal de muela 236 de rectificar esta montado en el extremo distal del brazo de soporte de modo que su eje de rotacion es ortogonal al tercer eje rotativo y a la direccion radial con respecto a ese eje que se extiende a lo largo del brazo de soporte. El movimiento de pivote del brazo alrededor del eje 232 resulta en un movimiento del cabezal de muela de rectificar en forma de arco, indicado por la flecha 238.

Con el soporte en una orientacion generalmente horizontal, el movimiento de su extremo distal alrededor del tercer eje rotativo se produce principalmente en la direccion vertical.

Se utiliza una junta flexible 240 para facilitar la rotacion del brazo de soporte 230 alrededor del eje rotativo 232 en la configuracion que se muestra en la Figura 13, pero se apreciara que podna emplearse cualquier tipo de acoplamiento rotativo, tal y como un cojinete rotativo. La fuerza de accionamiento rotativo puede proporcionarse mediante una amplia gama de opciones, incluidos un motor en el eje, un motor fuera del eje (a traves de un accionamiento de correa o de engranaje, por ejemplo), o un accionamiento de leva.

El brazo de soporte y la junta flexible estan montados para el movimiento a lo largo de un eje lineal 242 llevado por el segundo soporte 202. Ello facilita el movimiento del cabezal de muela de rectificar hacia y desde una pieza de trabajo 244 montada sobre el primer soporte 200. Este movimiento lineal se emplea tambien para corregir el componente horizontal del movimiento del cabezal de muela alrededor del tercer eje rotativo 232.

Segun se muestra en la Figura 13, este movimiento alrededor del tercer eje rotativo puede utilizarse para subir y bajar una muela de rectificar orientada con su eje de rotacion sustancialmente vertical (es decir, ortogonal al tercer eje rotativo y al brazo de soporte). Puede ser empleado, entonces, para formar un perfil de borde en la pieza de trabajo 244 (tal como una oblea de silicio), por ejemplo, o para mover la muela entre una pieza de trabajo y una muela de rectificar que forma la muela 245 debajo de esta.

Otra maquina rectificadora se representa en la Figura 14. Aqrn, un brazo de soporte 250 es capaz de rotar alrededor de un tercer eje rotativo 252. Este eje tiene una orientacion vertical, paralela a los ejes de rotacion del primer y del segundo eje de rotacion de la maquina. El movimiento del brazo de soporte alrededor de este eje en la direccion indicada por la flecha 254 mueve un cabezal de muela de rectificar 256 alrededor del eje en un arco indicado por la flecha 258. Esto sirve para mover una muela de rectificar 260 montada del cabezal de muela de forma horizontal hacia y desde una pieza de trabajo 262 montada sobre el primer soporte 200.

Una herramienta (en este caso la muela de rectificar 260) se puede mover a lo largo de una pieza de trabajo 262 alargada mediante la rotacion de los respectivos soportes 202, 200, con un componente del movimiento de la herramienta alrededor del tercer eje rotativo 252 en una direccion perpendicular al eje de la pieza de trabajo que sirve para proporcionar un movimiento correctivo.

En la configuracion que se muestra en la Figura 14, se puede observar que la altura del montaje en el extremo del brazo de soporte 250 permanece constante durante el funcionamiento de la maquina. Esto significa que no son necesarios los calculos correctivos que se describen anteriormente en relacion con la Figura 12.

Ademas, si el brazo 250 se mueve unicamente unos pocos grados a cada lado de una orientacion paralela con el eje de la pieza de trabajo durante un funcionamiento de la maquina, solo hay una desviacion de segundo orden desde el movimiento en lmea recta deseado perpendicular a ese eje. Por lo tanto, al realizar las operaciones que solo requieren pequenos movimientos perpendiculares a un eje de la pieza de trabajo, una disposicion de la forma que se muestra en la Figura 14 emplea un tercer eje rotativo para proporcionar el movimiento cercano a aquel de un eje lineal, mientras que emplea ejes rotativos unicamente.

Las Figuras 15 a 18 muestran maquinas herramienta que incluyen dos montajes de herramientas. Cada montaje de herramienta es llevado por un brazo de soporte respectivo 230, 230'. Los montajes de herramienta estan dispuestos para llevar respectivas muelas de rectificar a 220, 220', con el movimiento de estas alrededor del tercer eje rotativo 210 que proporciona una respectiva entrada de rectificar. Ello permite que cada muela de rectificar rectifique un diametro diferente simultaneamente entre sf

Se proporciona un accionamiento rotativo independiente para cada brazo de soporte junto con un codificador de posicion asociado. Por lo tanto, cada muela de rectificar es capaz de funcionar de manera completamente independiente de la otra. Por lo tanto, dos caractensticas pueden ser rectificadas al mismo tiempo sobre una pieza de trabajo, que pueden emplearse, por ejemplo, en rectificado de munequilla orbital.

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El brazo de soporte 230 tambien esta montado para su movimiento lineal a lo largo del eje rotativo 210 para permitir la variacion en la separacion en esta direccion entre los dos brazos de soporte.

La Figura 16 muestra una vista similar a la de la Figura 15, excepto que el brazo de soporte 230 ha sido movido a lo largo y en forma paralela al eje de rotacion 210 para estar mas cerca del brazo de soporte 230'.

En la configuracion que se muestra en las Figuras 15 y 16, los dos brazos de soporte estan soportados por un vastago de cojinete de deslizamiento. En la realizacion que se representa en la Figura 17, los dos brazos de soporte 230, 230' estan montados sobre vastagos de soporte independientes. El brazo de soporte 230 esta montado para su movimiento a lo largo de un eje lineal paralelo al eje rotativo 210, lo que facilita el movimiento en la direccion indicada por la flecha 270. Ello facilita el control de la separacion entre los dos brazos de soporte y las herramientas asociadas montadas sobre ellos.

Una configuracion adicional de dos montajes se muestra en la Figura 18. Una vez mas, un par de brazos de soporte 230, 230' estan montados para su rotacion alrededor de un tercer eje rotativo 210. En lugar de un accionamiento rotativo en el eje para cada brazo de soporte, en la configuracion de la Figura 18, se proporcionan respectivas disposiciones de accionamiento lineales 280, 280', que actuan en las direcciones indicadas por las flechas 282, 282'. Cada accionamiento lineal esta acoplado a un respectivo montaje 284, 284' a traves de respectivos pivotes 286, 286'. El otro extremo de cada accionamiento lineal esta acoplado al brazo de soporte correspondiente. El montaje de pivote 284' es movil a lo largo de un eje lineal paralelo al eje rotativo 210, lo que proporciona movimiento en una direccion indicada por la flecha 288. Ello proporciona el control de la separacion entre los brazos de soporte 230, 230' y las herramientas asociadas.

Ahora se describiran aspectos adicionales de la presente invencion con referencia a una maquina herramienta conocida que se muestra en la Figura 19 y una realizacion de la invencion que se muestra en la Figura 20.

Una configuracion de la maquina herramienta de rectificar conocida que emplea ejes lineales largos para rectificar una pieza de trabajo 224 alargada se muestra en la Figura 19. Un cabezal de muela 300 de la muela de rectificar se muestra en dos ubicaciones diferentes 300, 300'. Este movimiento sera necesario para facilitar el acoplamiento de la muela de rectificar con la longitud completa de la pieza de trabajo.

Cada ubicacion 300, 300' tiene "bucles termicos y de rigidez" asociados, indicados esquematicamente por los ovalos 302, 302' en la Figura 19. Es bien sabido en este campo que el bucle de rigidez es el camino mas corto a traves de los componentes mecanicos y la estructura de la maquina entre la herramienta de corte y el componente. Cuanto mas corto es el camino, mas ngida sera la maquina. El bucle termico es el camino mas corto a traves de los componentes mecanicos y la estructura de la maquina entre la herramienta de corte y el componente. Cuanto mas corto sea el camino, menos susceptible a distorsiones termicas sera la maquina.

Se puede observar que las ubicaciones de los bucles termicos 302, 302' son bastante diferentes. Si el rectificado se inicia en posicion 300, dara lugar a un aumento de la temperatura en esta region de la maquina respecto del resto, por lo que a medida que el cabezal de muela de rectificar se mueve a posicion 300', se encontrara con un gradiente de temperatura y variaciones de alineacion asociadas.

Un movimiento tfpico de "garganta" durante un ciclo termico de esta maquina podna ser de 0,25 mm. La garganta es la seccion de la base de maquina que conecta el montaje de la muela de rectificar con el montaje del componente. Es el area en la que se acumulan las virutas del rectificado y el refrigerante durante el proceso de rectificado. Las virutas de pulido y el refrigerante tienden a calentar el material de la garganta debajo de la zona de rectificado. La region de la garganta que se calienta cambia, en funcion de la posicion axial a lo largo de los componentes que se rectifican. En la region de la garganta que se calienta, el material se expande, lo que hace que se abra la region de la garganta. Con el tiempo, la garganta se calienta en su totalidad, lo que hace que se abra. Esto puede hacer que la posicion de la muela de rectificar se aleje del componente. El error de movimiento sera el maximo allf donde la garganta este mas caliente. Como no hay una medicion directa de la posicion entre la muela de rectificar y el componente, no hay un sistema de retroalimentacion que permita compensar los errores causados por la apertura de la garganta.

Una maquina herramienta que tiene dos ejes de maquina de rotacion paralelos como se describe en la presente memoria se muestra en la Figura 20. Un bucle termico/de rigidez 310 asociado esta marcado en el dibujo. A medida que los ejes son rotados para presentar diferentes partes de una pieza de trabajo 224 a una maquina herramienta llevada por el soporte 202, el bucle termico 310 permanece sustancialmente sin cambios, lo que evita las imprecisiones derivadas de un bucle termico variable. Segun la presente invencion, se proporciona un soporte central 320 entre los ejes de maquina de rotacion 322 y 324.

Con una configuracion de lecho de maquina horizontal tfpica, los ejes se soportan desde abajo. En la disposicion de la Figura 20, cada uno de los ejes de maquina de rotacion esta montado sobre un lado respectivo del soporte 320. Cada eje de maquina esta acoplado al lado adyacente del soporte mediante un montaje 326, 328, que se extiende de forma horizontal entre el eje respectivo y el soporte. Asf, el soporte central o losa lleva el peso de cada eje de

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maquina a cualquiera de los dos lados. En consecuencia, las fuerzas que se generan durante el funcionamiento de la maquina herramienta actuan a traves de los ejes de maquina en direcciones opuestas sobre el soporte central 320. As^ el soporte resiste dichas fuerzas en un estado de tension o compresion, en lugar que en flexion, como sena el caso con un lecho de maquina conocido. Esto resulta en un bucle de rigidez sustancialmente constante (y potencialmente mas ngido) en la maquina herramienta independientemente de las orientaciones del soporte 200, 202. Ello sirve para reducir errores adicionales durante el funcionamiento de la maquina.

Una ventaja asociada con la configuracion de la maquina de la Figura 13 se describira ahora con referencia a las Figuras 21 a 26. Las Figuras 21 a 23 muestran las posiciones sucesivas de la maquina herramienta cuando se emplea para rectificar un lado de un baldosm rectangular 244 a modo de ejemplo. En las Figuras 21 a 23, el cabezal 236 de muela de rectificar se mueve unicamente a lo largo del eje lineal 242, y la posicion rotativa del soporte 202 alrededor del eje de rotacion del respectivo eje de maquina de rotacion 324 permanece sin cambios.

Al considerar la lmea de referencia 340 marcada sobre la muela de rectificar 342, se puede ver que el punto de contacto entre la muela y el baldosm cambia continuamente a medida que la muela se mueve a lo largo del lado del baldosm. Asf, no es posible colocar boquillas de refrigerante de modo que proporcionen una refrigeracion y un lavado optimos durante el rectificado completo del baldosm. Se requiere un montaje de la boquilla de refrigerante articulado que sea capaz de realizar el seguimiento del punto de contacto.

En contraste, en las Figuras 24 a 26, el movimiento rotativo mediante el montaje del cabezal de muela de la muela de rectificar se produce mediante el eje de rotacion 324. En consecuencia, se puede ver que el punto de contacto entre la muela 342 y la pieza de trabajo 244 es constante y siempre esta al final de la lmea de referencia 340. Ello facilita el mantenimiento de las condiciones optimas de aplicacion de refrigerante en todas las partes de la operacion de rectificado, ya que la ubicacion optima de la boquilla de refrigerante esta fija con respecto al brazo de soporte 230.

Las Figuras 27 a 32 fueron tomadas del documento WO2009/093064. Ilustran las capacidades de la maquina herramienta descrita en dicho documento, que se pueden alcanzar mediante el uso de su configuracion de dos ejes de maquina de rotacion paralelos, con un eje lineal montado sobre uno de los ejes de rotacion. Se apreciara que el componente de movimiento proporcionado por el eje lineal en las configuraciones ilustradas se puede proporcionar de acuerdo con maquinas herramienta que se describen en la presente memoria mediante un tercer eje rotativo. Por lo tanto, una descripcion de estas Figuras se incluye a continuacion.

En la maquina herramienta representada en la Figura 27, el eje de maquina lineal esta montado sobre un eje rotativo. Esto permite que los soportes 100, 102 y el montaje 112 esten orientados de modo que los ejes de referencia 108, 110 sean paralelos antes del movimiento del punto de referencia 106 a lo largo del saliente de la pieza de trabajo. Este movimiento se consigue, entonces, mediante el movimiento del montaje 112 a lo largo de su eje de maquina lineal solamente.

El movimiento respecto de los tres ejes de la maquina se puede interpolar para permitir el acceso mediante el punto de referencia 106 a la longitud de la pieza de trabajo alargada 128.

La Figura 28 muestra el punto de referencia 106 que define una superficie esferica 140 equidistante del punto de referencia 104, a la vez que mantiene su eje de referencia 110 en una orientacion "normal de herramienta" perpendicular respecto de esa superficie.

El mantenimiento de "normal de herramienta" es un requisito comun para un torneado con diamante exitoso de componentes de alta precision. A menudo es esencial (para mantener la geometna del componente y las condiciones de corte constantes) que el mismo punto sobre la herramienta permanezca en contacto en todo momento con el componente que se mecaniza.

La Figura 29 ilustra como el ajuste de las orientaciones de rotacion relativas del soporte 22 de la herramienta y el soporte 20 de la pieza de trabajo se pueden utilizar para crear un angulo entre el eje de rotacion 50 de una muela de rectificar 36 y el eje longitudinal 52 de una pieza de trabajo 24, para facilitar la formacion de un perfil afilado sobre la pieza de trabajo. Este principio tambien puede ser utilizado para generar otros perfiles o formas, tales como perfiles de corona en los cojinetes de rodillo.

La Figura 30 ilustra como se puede emplear una muela de rectificar 60 preformada mediante el uso de una maquina herramienta que realiza la invencion para formar perfiles predeterminados sobre una pieza de trabajo 24.

La base de maquina puede estar hecha de granito, hierro fundido u hormigon polimerico, por ejemplo y su fabricacion puede ser relativamente poco costosa en comparacion con una base para una maquina herramienta existente que emplea ejes lineales largos.

Durante la construccion de una maquina herramienta de acuerdo con la invencion, la precision del movimiento lineal interpolado entre una herramienta de corte y una pieza de trabajo se puede medir y se puede calcular cualquier

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compensacion necesaria. Esta compensacion se puede incorporar en las instrucciones funcionamiento del controlador de la maquina herramienta, por ejemplo en software.

La calibracion laser se puede emplear respecto del angulo, la posicion lineal y la rectitud correccion de errores de movimiento respecto de los ejes rotativo y lineal.

Las Figuras 31 y 32 muestran como la maquina puede calibrarse por laser. Una fuente de luz 70 esta montada sobre el cabezal 26 que genera dos rayos laser paralelos 72, 74 que son incidentes sobre un detector 76 llevado por el soporte 22 de la herramienta.

Al mover los dos ejes de rotacion y el eje lineal, es posible (mediante el uso de diversos conjuntos de optica laser) medir los errores de rectitud, posicion y angulo y hacer la correccion para compensar los errores. Los procedimientos de correccion variaran en funcion de los requisitos principales para cualquier pieza de trabajo dada (por ejemplo, paralelismo, diametro o posicion axial de la caractenstica que se mecaniza).

El procedimiento de calibracion puede incluir las siguientes etapas:

I. Utilizacion de una optica de medicion de errores angulares:

i. Rotar los dos ejes, vinculando el eje secundario (por ejemplo, el eje de soporte de la herramienta) con el eje primario (por ejemplo, el eje de soporte del cabezal de trabajo) en todo el rango de movimiento necesario para mecanizar el componente mas largo. El eje lineal tambien estara vinculado con el eje primario para mantener una posicion constante del rayo laser en la optica de medicion.

ii. Los errores angulares afectaran a:

1. El diametro de la caractenstica que se mecaniza;

2. El paralelismo de la caractenstica que se mecaniza;

3. La posicion axial de la caractenstica que se mecaniza;

iii. Cualquier error angular medido puede ser compensado mediante la modificacion del movimiento del eje secundario respecto del eje primario.

iv. Este procedimiento minimizara los errores del eje rotativo (de cada codificador) y cualquier error rotativo adicional, por ejemplo, de errores de inclinacion del eje del cojinete y el error de oscilacion del eje lineal.

II. Utilizacion de la optica de medicion de la posicion lineal:

i. Repetir el procedimiento de movimiento correspondiente a (I).

ii. Los errores de posicion lineal afectaran la posicion axial de la caractenstica que se mecaniza;

iii. Si la posicion axial de una caractenstica tiene mayor prioridad que el paralelismo de la caractenstica que se mecaniza, entonces, los errores de posicion medidos pueden ser compensados (mediante el uso del eje rotativo secundario). Esto se anadira ligeramente a los errores de posicion angular que se minimizaron durante el procedimiento I.

1. El error angular adicional podna ser relativamente insignificante. Por ejemplo, para corregir un error de posicion axial de 3 micrometros se requiere (aproximadamente) una correccion angular de 1 segundo de arco. 1 segundo de arco sobre una caractenstica de 50 mm de largo dana lugar a una conicidad de 0,25 micrometros.

III. Utilizacion de la optica de medicion de rectitud para determinar los errores de rectitud horizontal:

i. Repetir el procedimiento de movimiento.

ii. Los errores de rectitud lineal afectaran el diametro de la caractenstica que se mecaniza;

iii. Los errores de rectitud horizontal medidos se pueden compensar directamente mediante el uso del eje lineal.

que gobiernan el lo que permite la

Estos procedimientos permiten la correccion de errores de movimiento sin la necesidad de alinear ejes ortogonales, un beneficio clave de este diseno de la maquina.

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Preferiblemente, la posicion de rotacion de cada eje de rotacion se supervisa mediante el uso de respectivos sensores de rotacion independientes de los utilizados durante el funcionamiento normal de la maquina herramienta. Por lo tanto, estos sensores de calibracion dedicados facilitan la calibracion de forma independiente de los sensores normales. El proceso de calibracion puede, entonces, medir y permitir la correccion de errores de movimiento de la maquina causados por los sensores de control de funcionamiento.

Si la posicion axial de las caractensticas mecanizadas es particularmente diffcil, puede emplearse un codificador lineal (tal como un interferometro laser montado entre los dos ejes rotativos) como un codificador secundario para minimizar los errores de posicion lineales causados por errores del codificador rotativo.

Esto se puede conseguir mediante la aplicacion de principios similares a aquellos empleados en los procedimientos de calibracion descritos anteriormente.

Las maquinas herramienta que se describen en la presente memoria pueden utilizar codificadores rotativos para sincronizar el movimiento entre dos ejes rotativos. Puede ser posible mantener un error de posicion absoluta de alrededor 1 segundo de arco entre los dos ejes. Un error de posicion rotativa produce un error lineal en un radio dado de aproximadamente 5 micrometros (de error lineal) por metro (de radio) por segundo de arco (de error). Para un componente de aproximadamente 1500 mm de longitud, el radio desde el centro del eje rotativo al extremo del componente puede ser de aproximadamente 900 mm, por ejemplo. Ello resulta en un error de posicion lineal (en la direccion axial del componente) de aproximadamente 3 micrometros por segundo de arco de error.

En la mayona de los casos esto sera aceptable. Sin embargo, para requisitos extremadamente exigentes (por ejemplo, que requieren no mas de 1 micrometro de error lineal) puede ser preferible hacer una medicion directa en lmea de errores lineales (en lugar de una medicion lineal que se infiere a partir de un codificador rotativo).

Un ejemplo de un codificador laser lineal de largo alcance es un RLE10, segun lo comercializa Renishaw (RTM). Un codificador de este tipo se podna utilizar para proporcionar retroalimentacion de posicion lineal a medida que los dos ejes rotativos se mueven uno respecto del otro. Por lo tanto, los errores de posicion axial resultantes entre la herramienta de corte y el componente de los errores del codificador rotativo se pueden medir directamente como errores de posicion lineal.

La configuracion del codificador lineal sena similar a aquella mostrada anteriormente en las Figuras 31 y 32 para el procedimiento de calibracion de la maquina. Sin embargo, el laser y el objetivo del codificador requerinan encerrarse en una cubierta (que no se muestra en las Figuras), lejos (probablemente por debajo) de la posicion de contacto del mecanizado.

Las senales de salida de los sensores empleados durante el procedimiento de calibracion son alimentadas a la disposicion de control de la maquina o a una disposicion de procesamiento de calibracion dedicada. Las senales de los sensores se procesan para identificar cualesquier correccion que deba aplicarse a la configuracion de control de la maquina herramienta para minimizar cualquier error de posicionamiento detectado.

Mientras que las maquinas herramienta y las configuraciones que se describen con referencia a los dibujos son maquinas de rectificado, se apreciara que una amplia gama de operaciones relacionadas con el mecanizado pueden implementarse de acuerdo con la invencion. Ademas de las operaciones de rectificado, otras aplicaciones son viraje o pulido, por ejemplo, e inspeccion de los componentes mecanizados.

Se apreciara que las referencias en esta memoria a orientaciones relativas ortogonales o paralelas y orientaciones similares deben interpretarse como que definen las relaciones sustancialmente ortogonales o paralelas entre los componentes dentro de las tolerancias practicas.

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   REIVINDICACIONES

   1. Una maquina herramienta que comprende: una base de maquina;

   un primer soporte (200) proporcionado sobre un primer eje de maquina de rotacion (322), con el primer eje de rotacion montado sobre la base en una posicion fija con respecto a la base;

   un segundo soporte (202) previsto en un segundo eje de maquina de rotacion (324), con el segundo eje de maquina de rotacion montado sobre la base en una posicion fija con respecto a la base, en donde el eje de rotacion del segundo eje de rotacion es paralelo y esta separado lateralmente del eje de rotacion del primer eje de rotacion;

   un montaje llevado por el segundo soporte y que es movil con respecto al segundo soporte; y

   una disposicion de control que funciona para controlar la orientacion del primer soporte (200) con respecto al eje de rotacion del primer eje de rotacion (322), y la orientacion del montaje con relacion al eje de rotacion del segundo eje de rotacion (324), de modo que rija la posicion y orientacion del primer soporte y del montaje uno respecto del otro,

   caracterizado por que la base de maquina comprende un soporte central (320) ubicado entre los ejes de maquina (322, 324), y los ejes de maquina estan montados sobre lados enfrentados del soporte.
2. 2. Una maquina herramienta de la reivindicacion 1, en donde el peso de ambos ejes de maquina (322, 324) se encuentra soportado, de forma sustancial, mediante el soporte central (320).
3. 3. Una maquina herramienta de la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en donde el montaje es llevado por un brazo de soporte (208,230,250) sobre el segundo soporte (202), el brazo de soporte siendo movil respecto del segundo soporte alrededor de un eje rotativo (210,232,252), y la disposicion de control funciona para controlar la posicion de rotacion del montaje alrededor del eje rotativo.
4. 4. Una maquina herramienta de cualquier reivindicacion anterior, en donde:

   el montaje es llevado por un brazo de soporte (208,230,250) sobre el segundo soporte (202), el brazo de soporte siendo movil respecto del segundo soporte alrededor de un eje rotativo (210,232,252); y

   la disposicion de control tambien funciona para controlar la posicion de rotacion del montaje alrededor del eje rotativo, de modo que rija la posicion y orientacion del primer soporte (200) y del montaje uno respecto del otro.
5. 5. Una maquina herramienta de la reivindicacion 4, en donde el eje rotativo (210,232) es ortogonal al eje de rotacion del segundo eje de maquina de rotacion (324).
6. 6. Una maquina herramienta de la reivindicacion 4, en donde el eje rotativo (252) es paralelo al eje de rotacion del segundo eje de maquina de rotacion (324).
7. 7. Una maquina herramienta de cualquier reivindicacion anterior, en donde los soportes (200,202) son rotativos de forma independiente alrededor de sus respectivos ejes de maquina de rotacion (322,324).
8. 8. Una maquina herramienta de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde los soportes (200,202) estan dispuestos para rotacion sobre sus respectivos ejes de maquina de rotacion (322,324) de modo que el movimiento de rotacion de un soporte en una direccion se corresponde sustancialmente con la rotacion del otro soporte, pero en la direccion opuesta.
9. 9. Una maquina herramienta de cualquier reivindicacion anterior, en donde las posiciones de rotacion de los soportes (200,202) son inmovilizables en forma selectiva con respecto a la base de maquina.
10. 10. Una maquina herramienta de cualquier reivindicacion anterior, en donde los soportes (200,202) se soportan sobre la base de maquina a traves de cojinetes de deslizamiento y de empuje.
11. 11. Una maquina herramienta de cualquier reivindicacion anterior, en donde los soportes (200,202) son capaces de rotar respecto de la base de maquina por motores de accionamiento directo respectivos.
12. 12. Una maquina herramienta de cualquier reivindicacion anterior, en donde cada soporte (200,202) incluye un sensor de rotacion para proporcionar una senal relacionada con la posicion de rotacion del soporte respectivo con respecto a la base de maquina, y la disposicion de control funciona para recibir las senales desde los sensores de rotacion, y para compensar la imprecision en el movimiento de los soportes durante una operacion de mecanizado.
13. 13. Una maquina herramienta de cualquier reivindicacion anterior, en donde el movimiento del brazo de soporte (208,230,250) con respecto al segundo soporte (202) alrededor del eje rotativo (210,232,252) es proporcionado por un cojinete rotativo.
14. 14. Una maquina herramienta de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el movimiento del brazo de 5 soporte (230) con respecto al segundo soporte (202) alrededor del eje rotativo (232) es proporcionado por una junta

    flexible (240).
15. 15. Una maquina herramienta de la reivindicacion 14, en donde la junta flexible (240) es movil respecto de la base a lo largo del eje lineal (242) paralelo a la base.