ES2616797T3 - Procedimiento para el accionamiento de un dispositivo de rectificado con cinta - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el accionamiento de un dispositivo 10 de rectificado con cinta, con una máquina (14) de rectificado con cinta con al menos una cinta de rectificado (30), cerrada en sí misma y guiada alrededor de al menos un rodillo de contacto (32) y un rodillo de accionamiento (64), con un aparato de manipulación (12), el cual sostiene a la pieza (22) a rectificar mediante un efector terminal (20), y la desplaza a lo largo de una trayectoria predeterminada y programada (24) del movimiento, con un órgano (43) de medición de fuerza para medir la fuerza (F) con la que la pieza (22) se apoya sobre la cinta de rectificado (30), con un accionamiento de ajuste (38) para mover el rodillo de contacto (32) y el efector terminal (20) uno hacia el otro, y uno separándose del otro en la dirección (R), así como un sensor de posición (40) para determinar la posición (P) del accionamiento de ajuste (38), caracterizado por que tras realizar la programación de la trayectoria (24) del movimiento, se rectifica una pieza (22) de prueba - con el accionamiento de ajuste (38) que puede empujarse hacia atrás - y se determina en ello continuamente la fuerza (F) y la posición (P) del accionamiento de ajuste (38) mediante órgano (43) de medición de fuerza y el sensor de posición (40), así como se almacenan los datos correspondientes, se determinan a partir de esos datos las secciones (BB) de contacto de la trayectoria (24) de movimiento, en las cuales la pieza (22) de prueba se apoya para el rectificado sobre la cinta de rectificado (30), y las secciones (BFB) de la trayectoria (24) del movimiento libres de contacto, en las cuales la pieza (22) de prueba y la cinta de rectificado (30) están libres de contacto una en relación con la otra, y entonces se regula el accionamiento de ajuste (38), con los datos almacenados como magnitud piloto 72 para el rectificado de las piezas (22), mediante un regulador (62), con regulación de fuerza en las secciones (BB) de contacto, y con regulación de posición en las secciones (BFB) libres de contacto.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento para el accionamiento de un dispositivo de rectificado con cinta
La presente invencion se refiere a un procedimiento para el accionamiento de un dispositivo de rectificado con cinta segun la reivindicacion 1.
El documento DE 10 2010 047 510 A1 publica una rectificadora de cinta para el rectificado a medida con un cabezal de trabajo, el cual esta sujeto mediante una suspension al armazon de una maquina de forma que puede desplazarse en lmea recta, de forma giratoria alrededor de un primer eje de giro, y de forma giratoria alrededor de un segundo eje de giro, el cual transcurre perpendicularmente respecto al mismo. En el cabezal de trabajo esta prevista una disposicion de rodillos para el accionamiento de una cinta cerrada de lija, estando previsto un rodillo de contacto de la disposicion de rodillos para el apoyo sobre una pieza, y siendo la misma desplazable a lo largo del primer eje pivotante alrededor de una posicion cero. Ademas, el rodillo de contacto esta sujeto de tal forma que la zona de la superficie de contacto, sobre la que se apoya el rodillo de contacto sobre la pieza, es cortada por el primer y por el segundo eje pivotante cuando el rodillo de contacto esta en la posicion cero. A traves de ello ha de conseguirse que los ejes pivotantes esten dispuestos uno respecto al otro de tal forma que un movimiento de la zona de la superficie de contacto alrededor de uno de los ejes pivotantes no este acoplado con un movimiento de traslacion.
Otras maquinas de rectificado con cinta son conocidas, por ejemplo, de los documentos DE 42 26 708 A1 y DE 100 13 340 A1.
Ademas, en el artfculo „Non-Linear Control of Robot aided Belt Grinding. Manufacturing Processes" de R. Anderegg et al. - Athens Institute for Education and Research ATINER ATlNER's Conference Paper Series IND2013-0818 -, se describe la modelizacion de un dispositivo de rectificado con cinta, con una maquina de rectificado con cinta y un aparato de manipulacion configurado como un robot, para mover una pieza a rectificar.
En el artfculo "Modeling and Control of Robot Aided Belt Grinding Manufacturing Processes" de R. Anderegg und M. Edelmann - International Conference on Innovative Technologies, IN-TECH 2013, Budapest - se describe la modelizacion de un dispositivo de rectificado con cinta, con una maquina de rectificado con cinta y un aparato de manipulacion configurado como un robot, para mover la pieza a rectificar.
En el rectificado con cinta de piezas, especialmente las que pueden describirse mediante geometnas de forma libre, al utilizar aparatos de manipulacion controlados por programas, como los robots industriales que grnan a la pieza, pueden influir negativamente en el resultado del mecanizado una geometna inexacta de partida de la herramienta, un error de posicionamiento de la maquina de rectificado o del aparato de manipulacion, asf como inexactitudes en la sujecion de la pieza. Las piezas estan sometidas a tolerancias, especialmente en fabricaciones en serie. A menudo, el proceso de rectificado con cinta es el ultimo proceso por arranque de viruta, y determina con ello las propiedades geometricas del producto terminado.
Normalmente, los aparatos de manipulacion controlados por programas permiten solamente unas tolerancias estrechas de las piezas sin que aparezcan defectos en el resultado del rectificado con cinta.
Los aparatos de manipulacion, especialmente los robots industriales, presentan una elasticidad fuertemente variable, y como consecuencia del proceso que se presentan en el rectificado con cinta, la posicion deseada del efector terminal, o bien de la pieza a mecanizar, ya no puede respetarse de forma absoluta. De aqrn que a menudo se utilicen aparatos de manipulacion sobredimensionados, especialmente los robots industriales, en relacion con la carga util a mover.
Por ello, el objetivo de la presente invencion es conseguir un procedimiento para manejar un dispositivo de rectificado con cinta, el cual posibilite una produccion de piezas en serie, con un cumplimiento de las tolerancias.
Este objetivo se alcanza con un procedimiento segun la reivindicacion 1.
Un dispositivo de rectificado con cinta, el cual es accionado con el procedimiento segun la invencion, presenta una maquina de rectificado con cinta y un aparato de manipulacion controlado por programa, para las piezas a rectificar.
Una cinta de rectificado de la maquina de rectificado con cinta, cerrada en sf misma, esta guiada alrededor de un rodillo de accionamiento y alrededor de un rodillo de contacto, y puede estar guiada ademas alrededor de un rodillo tensor, asf como alrededor de un rodillo de inversion.
El aparato de manipulacion controlado por programa presenta un efector terminal, mediante el cual detiene la pieza respectiva a rectificar. La pieza es desplazada mediante el aparato de manipulacion a lo largo de una trayectoria de movimiento predeterminada, a fin de llevar a la misma, o bien de sostenerla allf, al apoyo sobre la cinta de rectificado en la posicion deseada y con el movimiento deseado, para el rectificado de las distintas secciones de rectificado.
Ademas, el dispositivo de rectificado con cinta presenta un organo de medida de la fuerza, asignado preferentemente a la maquina de rectificado con cinta, para la determinacion de la fuerza con la cual se apoya sobre
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la cinta de rectificar, y un accionamiento de ajuste, asignado asimismo preferentemente a la maquina de rectificado con cinta, para desplazar el rodillo de contacto y el efector terminal, o bien la pieza detenida por el mismo, en la direccion uno hacia el otro y uno separandose del otro. Ademas, existe un sensor de posicion, asignado asimismo preferentemente a la maquina de rectificado con cinta, el cual detecta la posicion del accionamiento de ajuste.
El organo de medida de la fuerza se realiza preferentemente a traves de un sensor de fuerza. No obstante, tambien es posible que este configurado mediante un elemento de medida de corriente, el cual mide el consumo de corriente del accionamiento de ajuste o del motor para el accionamiento de la cinta de rectificar. Tambien es imaginable medir las tensiones en la estructura mecanica, por ejemplo mediante galgas extensometricas (DMS), las cuales configuran el organo de medida de la fuerza.
Tras realizarse la programacion de la trayectoria del movimiento se rectifica una pieza de prueba, en la cual el aparato de manipulacion desplaza a la pieza de prueba a lo largo de la trayectoria programada, y al mismo tiempo se registran continuamente, mediante el sensor de fuerza y el sensor de posicion, la fuerza, o bien la posicion del accionamiento de ajuste, y se almacenan los datos correspondientes.
En ello, el accionamiento de ajuste esta controlado de tal forma que el mismo puede empujarse hacia atras en funcion de la fuerza con la que es oprimida la pieza de prueba contra la cinta de rectificado mediante el aparato de manipulacion. En ello, la caractenstica fuerza/recorrido puede elegirse mediante el control correspondiente del accionamiento de ajuste, por ejemplo de forma lineal, correspondiendo a la caractenstica de un muelle. No obstante, tambien es imaginable tomar como base en esa fase otra caractenstica del accionamiento de ajuste.
A partir de los datos se determinan las secciones de contacto de la trayectoria del movimiento en las que la pieza de prueba se apoya sobre la cinta de rectificar, y se rectifica la misma. Igualmente se determinan las secciones libres de contacto de la trayectoria del movimiento en las que la pieza de prueba esta separada de la cinta de rectificar, y con ello no tiene lugar ningun rectificado con arranque de viruta de la pieza de prueba.
En las secciones de contacto, la fuerza medida mediante el organo de medicion de fuerza es mayor que la de las secciones libres de contacto, y en las secciones de contacto el accionamiento de ajuste esta empujado hacia atras, pero no en las secciones libres de contacto, los cual puede determinarse mediante el sensor de posicion. Con ello, a partir de las senales del organo de medicion de fuerza y del sensor de posicion pueden determinarse de forma sencilla las secciones de contacto y las secciones libres de contacto.
En el rectificado de piezas que sucede al rectificado de la pieza de prueba, por ejemplo, en la produccion en serie, las cuales son guiadas mediante el aparato de manipulacion a lo largo de la misma trayectoria programada del movimiento que la de la pieza de prueba, tiene lugar, mediante un regulador con los datos almacenados como magnitud de grna, asf como en las secciones de contacto, con la senal de medicion del organo de medicion de fuerza como magnitud verdadera, una regulacion del accionamiento de ajuste dependiente de la fuerza, y en las secciones sin contacto, con la senal de medicion del sensor de posicion como como magnitud verdadera, una regulacion del accionamiento de ajuste dependiente de la posicion.
La planificacion y la programacion de la trayectoria del movimiento puede tener lugar por software, apoyado por una simulacion offline, y/o en el dispositivo de rectificado con cinta, de forma iterativa a traves de una persona especialista.
Ya que el aparato de manipulacion controlado por programa recorre tambien una trayectoria programada del movimiento siempre identica en el tiempo, se determinan preferentemente, a partir de los datos determinados y almacenados, los intervalos de tiempo de contacto correspondientes a las secciones de contacto, asf como los intervalos de tiempo sin contacto correspondientes a las secciones libres de contacto.
Con ello, para cada seccion de contacto y para cada seccion libre de contacto, se determinan y se almacenan la hora de comienzo y la hora de finalizacion.
A traves de una sincronizacion de tiempos extremadamente sencilla entre el aparato de manipulacion y el controlador se puede regular, dependiendo del tiempo, el accionamiento de ajuste para rectificar las piezas, correspondiendo a los intervalos de tiempo de contacto y a los intervalos de tiempo sin contacto, dependiendo de la fuerza, o bien de la posicion.
De forma preferida, se determinan la rigidez estatica y dinamica del sistema del aparato de manipulacion en las distintas secciones de contacto, o bien en los correspondientes intervalos de tiempo de contacto, segun los cuales puede realizarse la identificacion del modelo. Un modelo adecuado para ello se describe en el artfculo especializado ..Modelling and Control of Robot aided Belt Grinding Manufacturing Processes" de R. Anderegg y M. Edelmann, International Conference on Innovative Technologies, INTECH 2013, Budapest. La publicacion de ese artfculo especializado se incluye a traves de referencia en la presente publicacion. Esta identificacion de sistema permite identificar parametros optimos del regulador, a saber, para cada seccion de rectificado.
Preferentemente, esos parametros de regulacion se almacenan, a saber, asignados a los datos de fuerza y de posicion captados de forma continua en el rectificado de la pieza de muestra, en las secciones de contacto, o bien
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en los intervalos de tiempo de contacto. Esto tiene lugar preferentemente tambien para las secciones libres de contacto, o bien para los intervalos de tiempo libres de contacto. Esto puede subsumirse bajo el concepto de „regulacion previa del proceso “.
La distinta elasticidad, o bien rigidez del aparato de manipulacion en sus distintas posiciones puede tenerse en cuenta a traves de ello, lo cual conduce a resultados buenos especialmente fiables del proceso de rectificado.
De forma preferida, el rodillo de contacto es desplazable a lo largo de una trayectoria mediante el accionamiento de ajuste, y se determina mediante el organo de medicion de fuerza, preferentemente un sensor de fuerza, que mide la fuerza ejercida por el rodillo de contacto sobre el accionamiento de ajuste, o bien por el rodillo de ajuste sobre el rodillo de contacto. Esto conduce a un funcionamiento especialmente sencillo y fiable de la maquina de rectificado con cinta, y del conjunto del dispositivo de rectificado con cinta.
La trayectoria del movimiento del rodillo de contacto puede ser lineal o tambien curvada, por ejemplo correspondiente a una seccion de arco circular.
Por supuesto es tambien imaginable prever el accionamiento de ajuste, y/o el sensor de fuerza, y/o el sensor de posicion en el lado del aparato de manipulacion.
El aparato de manipulacion, el cual esta configurado preferentemente por un robot industrial, se controla preferentemente a traves de un control programable de aparatos, de forma que la pieza de prueba, y a continuacion las piezas, son desplazadas para el rectificado a lo largo de la trayectoria programada de desplazamiento planeada.
Al accionamiento de ajuste, y con ello preferentemente a la maquina de rectificado de cinta, se le ha asignado un controlador programable, por ejemplo un control programable por programa almacenado, el cual configura por una parte el regulador, o bien esta programado como tal, y por otra parte almacena los datos captados por el sensor de posicionamiento y por el organo de medicion de fuerza.
De forma preferida, mediante el controlador pueden determinarse tambien las secciones de contacto y libres de contacto, asf como, en su caso, los parametros de regulacion, y pueden almacenarse en el mismo.
El control del aparato proporciona senales de sincronizacion al controlador, de forma que los datos del sensor de posicion y del organo de medicion de fuerza pueden almacenarse de forma sincronizada con el movimiento del aparato de manipulacion al rectificar la pieza de prueba, y con ello, al rectificar las piezas, para cada seccion de contacto, o bien para cada intervalo de tiempo de contacto y para cada seccion de libre contacto, o bien para cada intervalo de tiempo libre de contacto, pueden leerse de la memoria los correspondientes datos y parametros de regulacion, y usarlos para la regulacion del accionamiento de ajuste.
De forma preferida, el regulador presenta una estructura PID clasica, o bien el controlador esta programado como tal. Es posible tambien la utilizacion de un regulador de estado.
De forma preferida, existe un elemento de medicion de fuerza, el cual determina el componente de la fuerza que actua en angulo recto sobre el rodillo de contacto, fuerza determinada mediante el organo de medicion de fuerza. Tambien es posible que el organo de medicion de fuerza mida tambien ese componente de fuerza.
A partir de los datos del organo de medicion de fuerza, o bien del elemento de medicion de fuerza, puede determinarse una informacion del desgaste de la cinta de rectificado, que caracteriza a la misma. Esto posibilita la consideracion del estado actual respectivo de la cinta de rectificado en el control del dispositivo de rectificado con cinta. Preferentemente se regula la velocidad de accionamiento de la cinta de rectificado, y/o la fuerza de apriete con la que la pieza se apoya respectivamente sobre la cinta de rectificado, sobre la base de la informacion del desgaste, hasta un arranque de viruta al menos aproximadamente constante.
Mediante la informacion del desgaste se posibilita tambien un mantenimiento dependiente del estado, y un cambio de la cinta de rectificado dependiente de su estado.
De forma preferida, a partir de las senales del organo de medicion de fuerza, del elemento de medicion de fuerza, del sensor de posicion, o bien del tiempo del proceso respecto a las respectivas situaciones de contacto de la pieza con la cinta de rectificado, es decir, en las secciones de contacto, o bien en los intervalos de tiempo de contacto, se determina un espectro de frecuencia. De la smtesis de Fourier, o bien de la „fast Fourier-Transformation", se pueden determinar informaciones de la dinamica del proceso, asf, por ejemplo, de las situaciones de contacto, de las vibraciones por traqueteo, del rendimiento del rectificado, del estado del dispositivo de rectificado con cinta, asf como de la oscilacion de la cinta de rectificado, del numero de revoluciones, del desequilibrio de los rodillos, etc.
De forma preferida, la trayectoria del movimiento del aparato de manipulacion esta dimensionada de tal manera que el contacto entre la pieza de prueba, o bien de las piezas, y la cinta de rectificado, tiene lugar siempre en la zona de enlazamiento de la cinta de rectificado alrededor del rodillo de contacto. No obstante, tambien es imaginable establecer la trayectoria del movimiento de forma que el contacto tenga lugar fuera de la zona de enlazamiento.
De forma preferida, el rodillo de accionamiento y el eventual rodillo de inversion para la cinta de rectificado estan
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apoyados de forma estacionaria en el bastidor de la maquina. En otras palabras, la maquina de rectificado con cinta no presenta preferentemente ningun cabezal movil de trabajo.
El aparato de manipulacion, o bien el robot industrial, presenta preferentemente seis grados de libertad para mover las piezas.
La invencion se describe mas detalladamente segun los ejemplos de ejecucion en el dibujo. Se muestran esquematicamente:
Figura 1 un aparato de manipulacion, configurado por un robot industrial, y una parte de una maquina de rectificado con cinta con un rodillo de contacto, desplazable linealmente mediante un motor lineal de ajuste, y una celula de carga para medir la fuerza entre el rodillo de contacto y el accionamiento de ajuste;
Figura 2 el robot industrial, cuyo efector terminal sostiene a una pieza a rectificar, asf como una parte de la maquina de rectificado con cinta, con el accionamiento de ajuste, un sensor de fuerza, situado entre el mismo y el rodillo de contacto y configurado por una galga extensometrica (DMS), un sensor de posicion, esbozado esquematicamente, y un regulador, esbozado esquematicamente;
Figura 3 el robot industrial y la maquina de rectificado con cinta, estando asignados a la maquina de rectificado con cinta el accionamiento de ajuste, el sensor de fuerza y el sensor de posicion;
Figura 4 el robot industrial y la maquina de rectificado con cinta, estando asignados a la maquina de rectificado con cinta el sensor de fuerza, asf como el sensor de posicion, y al aparato de manipulacion el accionamiento de ajuste.
Figura 5 la maquina de rectificado con cinta y el robot industrial, estando asignados el sensor de fuerza al aparato de manipulacion, y el accionamiento de ajuste, asf como el sensor de posicion, a la maquina de rectificado con cinta.
Figura 6 la maquina de rectificado con cinta y el aparato de manipulacion, estando el rodillo de contacto de la maquina de rectificado con cinta alojado de forma estacionaria, y estando asignados el sensor de fuerza, el sensor de posicion y el accionamiento de ajuste al aparato de manipulacion;
Figura 7 una representacion esquematica del circuito cerrado de regulacion;
Figura 8 un diagrama de flujo del procedimiento para el accionamiento del dispositivo de rectificado con cinta, y
Figura 9 un ejemplo de un diagrama de recorrido y de fuerza en funcion del tiempo, al rectificar una pieza de prueba.
La figura 1 muestra un dispositivo 10 de rectificado con cinta con un aparato de manipulacion 12 y una maquina 14 de rectificado con cinta, estando representada la misma solo parcialmente.
El aparato de manipulacion 12 esta configurado en todos los ejemplos de ejecucion mostrados a traves de un robot industrial 16.
Al robot industrial 16 se le ha asignado un control 18 programable de aparatos, por ejemplo un control SPS programable por memoria, el cual controla por una parte al robot industrial 16 de tal forma que su efector terminal 20 mueve la herramienta 22 (ver la figura 2), sujetada por el, a lo largo de una trayectoria 24 predeterminada de movimiento (ver las figuras 3 a 6), y por otra parte emite una senal de sincronizacion, a traves de un conducto 26, a un controlador 28 asignado a la maquina 14 de rectificado con cinta.
En el ejemplo de ejecucion mostrado se trata, en cuanto al robot industrial 16, de un robot de dos brazos con 6 grados de libertad.
El aparato de manipulacion 12 puede estar configurado tambien por una mesa de cruz, una mesa giratoria, o una mesa de copiado controladas por programa, y similares.
De la maquina 14 de rectificado con cinta se muestra, en la figura 1, una seccion de una cinta 30 de rectificado, cerrada en sf misma, la cual esta guiada alrededor de un rodillo 32 de contacto. La flecha U indica la direccion del giro del rodillo de contacto, y con ello la direccion del desplazamiento de la cinta 30 de rectificado. El rodillo 32 de contacto presenta un acolchado elastico 34 de rodadura sobre un nucleo 36 no elastico del rodillo.
El rodillo 32 de contacto esta alojado en un armazon de maquina, no representado, de forma desplazable de un lado a otro en la direccion de la flecha R, aqrn a lo largo de una trayectoria lineal 37.
Tambien es posible, por ejemplo, alojar el rodillo de contacto sobre una palanca apoyada de forma estacionaria, o sobre un balancm, de forma que el eje del rodillo de contacto se pueda desplazar a lo largo de una seccion de una trayectoria de arco circular.
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A la maquina 14 de rectificado con cinta se le ha asignado un accionamiento de ajuste 38, en el ejemplo mostrado en forma de un motor lineal electrodinamico con un sensor 40 de posicion integrado. El accionamiento de ajuste 38 esta sujeto asimismo al armazon de la maquina.
Sobre una barra 42 de accionamiento del accionamiento de ajuste 38 se ha fijado un sensor 44 de fuerza que configura un organo 43 de medicion de fuerza, en forma de una celula de carga 46, el cual esta unido por la otra parte con el arbol 48 del rodillo 32 de contacto.
En el ejemplo de ejecucion mostrado, los ejes de la barra 42 de accionamiento y de la celula de carga 46 estan situados en una recta que transcurre en la direccion de la flecha R, la cual corta al eje del arbol 48, y esta alineada con ello con la trayectoria 37.
El sensor 44 de medicion de fuerza, o bien la celula de carga 46, transmite las senales de fuerza, medidas continuamente, que corresponden a la fuerza F, a traves de un conductor 50 del sensor de fuerza, a un amplificador 52 de medicion, el cual transmite la senal amplificada del sensor de fuerza al controlador 28.
El accionamiento de ajuste 38 esta unido asimismo con el controlador 32 a traves un conductor electrico 54, siendo transmitidas a traves de ese conductor electrico 54, por una parte senales de control desde el controlador 28 al accionamiento de ajuste 38, y por otra parte desde el sensor 40 de posicion al controlador 28 las senales de posicion, determinadas continuamente, segun la posicion P.
Mediante el accionamiento de ajuste 38, el rodillo 32 de contacto es desplazable a un lado y a otro en la direccion de la flecha doble R, y el sensor de fuerza 44 mide continuamente la fuerza que actua en direccion lineal entre el rodillo 32 de contacto y el accionamiento de ajuste 38.
La forma de ejecucion del dispositivo 10 de rectificado con cinta representada en la figura 2 se corresponde con la de la figura 1, estando sustituida la celula de carga 46 por una disposicion de galga extensometrica 56 (DMS), la cual mide continuamente tanto la fuerza que actua en la direccion de la flecha doble R entre el rodillo 32 de contacto y el accionamiento de ajuste 38, como tambien el componente F* de la fuerza que transcurre en angulo recto respecto a la misma. El conductor del sensor de fuerza esta senalizado asimismo con el 50.
El sensor 40 de posicion, que en otro caso esta integrado en el accionamiento de ajuste 38, esta representado esquematicamente separado del mismo; sus senales de posicion se alimentan al controlador 28 a traves del conductor electrico 54. A traves de ese conductor se transmiten tambien las ordenes de control del controlador 28 al accionamiento de ajuste 38.
El controlador 28 presenta una unidad 58 de regulacion, o bien el esta programado como tal.
Las senales del sensor 40 de posicion y del sensor 44 de fuerza se alimentan al rectificar una pieza de prueba a una memoria del controlador 28, y al rectificar las piezas 22 a la unidad 58 de regulacion, y preferentemente tambien a la memoria. La unidad de regulacion conduce en su valor real, a traves de un elemento de conmutacion 60, y en dependencia de la situacion de contacto de la pieza 22 con la cinta de rectificado 30, bien la senal de fuerza, o la senal de posicion, a un regulador 62, en el presente caso a un regulador PID. Las senales de control generadas por el regulador 62 se alimentan al accionamiento de ajuste 38; esto es valido tambien para el controlador 28 en la forma de ejecucion segun la figura 1.
Como se desprende de las figuras 3 a 6, la cinta de rectificado 30 transcurre, vista en la direccion U del giro, corriente abajo del rodillo 32 de contacto, alrededor de un rodillo de accionamiento 64, a continuacion, alrededor de un rodillo tensor 66, y finalmente alrededor de dos rodillos de reversion 68, de vuelta hacia el rodillo de contacto 32.
En esas figuras, el robot industrial 16, con su efector terminal 20, esta esbozado solamente de forma esquematica. En caso del robot industrial puede tratarse, a tttulo de ejemplo, del tipo KUKA KR 3 0-2.
La figura 3 se corresponde esquematicamente con las formas de ejecucion segun las figuras 1 y 2, en las cuales el accionamiento de ajuste 38, el sensor 40 de posicion y el sensor 44 de fuerza estan asignados a la maquina 14 de rectificado con cinta. Correspondientemente, el sensor 44 de fuerza esta conectado a traves del conductor 50 del sensor de fuerza, asf como tambien el sensor 40 de posicion y el accionamiento de ajuste 38 a traves del conductor 54, con el controlador 32.
Como se aclara en relacion con las figuras 1 y 2, el robot industrial 16 se controla a traves del control de aparatos 18. A traves del conductor 26 se transmiten tambien aqrn las senales de sincronizacion desde el control de aparatos 18 al controlador 28.
Una persona de servicio 70 esta esbozada esquematicamente, la cual, como se indica con la flecha, puede programar, de la forma conocida, la trayectoria del movimiento 24, a traves del control de aparatos 18, para el rectificado de las piezas 22.
En relacion con las figuras 4 a 6, se aclaran a continuacion solamente las diferencias respecto a la forma de ejecucion segun las figuras 1 a 3. Para las partes correspondientes entre sf se utilizan los mismos signos de
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referencia.
En la forma de ejecucion mostrada en la figura 4, el sensor 44 de fuerza, asf como el sensor 40 de posicion estan asignados a la maquina 14 de rectificado con cinta, y estos estan conectados asimismo con el controlador 28 a traves de conductor 50 del sensor de fuerza, asf como a traves del conductor electrico 54. El accionamiento de ajuste 38 esta asignado aqu al robot industrial 16. El controlador 28 genera analogamente, como se describio mas arriba, las senales de control para el accionamiento de ajuste 38, siendo las mismas alimentadas entonces a control de aparatos 18. El control de aparatos 18 transmite esas senales al accionamiento de ajuste, por ejemplo en el efector terminal 20, o bien transforma esas senales de control - como accionamiento virtual de ajuste - en el movimiento correspondiente del robot industrial 16, a fin de corregir correspondientemente la trayectoria 24 del movimiento.
El sensor 40 de posicion y el sensor 44 de fuerza pueden estar apoyados en la maquina 14 de rectificado con cinta, por ejemplo a traves de un muelle de presion, el cual actua con una fuerza elastica sobre el rodillo 32 de contacto en la direccion R hacia el robot industrial 16.
Con ello, en la forma de ejecucion segun la figura 4, el accionamiento de ajuste 38 puede estar integrado en el control de aparatos 18 del robot industrial 16.
En la forma de ejecucion mostrada en la figura 5, el accionamiento de ajuste 38 y el sensor 40 de posicion estan asignados a la maquina 14 de rectificado con cinta, de la misma forma, con esto esta mostrado y aclarado en relacion con las figuras 1 a 3. La unica diferencia consiste en que ahora el accionamiento de ajuste 38 actua directamente, es decir, no a traves de un sensor de fuerza 44, sobre el rodillo 32 de contacto. El sensor de fuerza 44 esta asignado al robot industrial 16. Preferentemente, el sensor 44 de fuerza esta integrado en el efector terminal 20. Las senales de medicion del sensor 44 de fuerza se alimentan al controlador 28 a traves del control de aparatos 18, el cual presenta por otra parte la unidad de regulacion 58. Aqu tambien es posible que el control de aparatos 18 transforme esas senales de control - como accionamiento virtual de ajuste - en el movimiento correspondiente del robot industrial 16, a fin de corregir correspondientemente la trayectoria 24 del movimiento.
En la forma de ejecucion mostrada en la figura 6, el rodillo 32 de contacto de la maquina rectificadora con cinta 44 esta alojado de forma estacionaria.
De la misma forma como se aclara en relacion con la figura 5, el sensor 44 de fuerza esta asignado al robot industrial 16. Un sensor de posicion 40, asignado asimismo al robot industrial 16 y esbozado esquematicamente, determina continuamente la posicion real P del efector terminal 20, y con ello de la pieza 22 sostenida con el mismo, y transmite las correspondientes senales de posicion al control de aparatos 18. En esa forma de ejecucion, la unidad de regulacion 58 esta integrada en el control de aparatos 18, alimentandose a la misma las senales de medicion del sensor de posicion 40, asf como las del sensor 44 de fuerza, y la salida de la unidad de regulacion 58 sirve para la correccion correspondiente del control del robot industrial 16. Por otra parte, en esa forma de ejecucion, el accionamiento de ajuste 38 puede estar colocado tambien en el robot industrial 16, preferentemente en su efector terminal 20.
Del diagrama de bloque de conexiones segun la figura 7 puede concluirse que el accionamiento de ajuste 38 esta integrado en el circuito de regulacion, con la elevada fuerza F, medida continuamente (mediante el organo 43 de medicion de fuerza, o bien mediante el sensor 44 de fuerza o la celula de carga 46) y la posicion P (mediante el sensor de posicion 40).
Como se aclara mas abajo, al circuito de regulacion se le alimentan, como magnitud piloto 72, o bien los datos de posicion almacenados, o los datos de fuerza almacenados, los cuales han sido medidos y memorizados durante el rectificado de la pieza 22 de prueba. Para el retroacoplamiento negativo se captan continuamente, durante el rectificado de las piezas 22, que sigue al rectificado de la pieza de prueba, la fuerza F que actua sobre el organo 43 de medicion de fuerza, o bien sobre el sensor 44 de fuerza o la sobre celula de carga 46, asf como la posicion P del accionamiento de ajuste 38 mediante el sensor de posicion 40, y mediante la vigilancia del proceso se realimenta el valor real correspondiente como magnitud de regulacion, dependiendo de que se regule la fuerza o la posicion. La desviacion de la regulacion se alimenta al regulador 62, cuya magnitud de ajuste del lado de la salida se alimenta al accionamiento de ajuste 38 y al resto del tramo de regulacion.
De forma preferente, en el rectificado de las piezas se almacenan tambien los datos medidos de fuerza y de posicion, conjuntamente con la informacion de tiempos, en la memoria del controlador 28.
La figura 8 muestra un diagrama de flujo, mostrandose por debajo de la lmea gruesa discontinua la parte que se refiere al objeto de la presente invencion. Los pasos por encima de dicha lmea se refieren a fases del procedimiento, las cuales tienen lugar anteriormente, como condicion previa para el procedimiento.
Asf, el presente procedimiento parte de la base de que se ha realizado la trayectoria 24 del movimiento para el rectificado de las piezas 22 mediante la planificacion de la trayectoria. Es posible que la planificacion de la trayectoria, y la programacion de la trayectoria 24 del movimiento asociada a la misma, se efectue online sobre el dispositivo 10 de rectificado con cinta, al determinar una persona 70 de servicio, de forma iterativa, la trayectoria 24
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del movimiento mediante el control 18 de aparatos, como es conocido en general. La planificacion de la trayectoria puede tener lugar, apoyada por software, a traves de una simulacion offline.
Una vez que la trayectoria 24 del movimiento para rectificar las piezas 22 se ha establecido, y se ha almacenado en el control 18 de aparatos, se desplaza una pieza 22 de prueba (preferentemente una unica) mediante el aparato de manipulacion 12, en el presente caso el robot industrial 16, a lo largo de la trayectoria 24 memorizada del movimiento.
Durante el rectificado de la pieza 22 de prueba se controla el accionamiento de ajuste 38, de forma que puede hacerse retroceder, en dependencia de la fuerza con la que la pieza 22 se apoya sobre la cinta 30 de rectificar. Esto puede tener lugar, por ejemplo, de forma correspondiente a una simple caractenstica de resorte.
Al principio del proceso, el control 18 de aparatos proporciona una senal de sincronizacion al controlador 28, a traves del conductor 26. Durante el recorrido de la trayectoria 24 del movimiento, en el controlador 28 se almacenan continuamente tanto los datos de posicion y de fuerza captado por el sensor de posicion 40, como tambien por el organo 43 de medicion de fuerza, o bien por el sensor 44 de fuerza, o por la celula de carga 46, en dependencia del tiempo (del proceso), y con ello tambien en dependencia de la posicion actual de la trayectoria 24 del movimiento.
La figura 9 muestra esquematicamente el tiempo - y con ello la fuerza dependiente del recorrido en relacion con la trayectoria 24 del movimiento - y los datos de posicion para una parte de la trayectoria 24 del movimiento, durante el rectificado de la pieza de prueba 22.
Si se produce un contacto entre la pieza de prueba 22 y la cinta 30 de rectificar, se incrementan correspondientemente la senal de fuerza y tambien la senal de posicion del accionamiento de ajuste 38. Al concluir la seccion de rectificado correspondiente sobre la pieza de prueba 22, la pieza de prueba 22 se levanta de la cinta 30 de rectificar, como consecuencia de la trayectoria programada 24 del movimiento, lo cual puede reconocerse por que la senal de posicion cae a cero, y la senal de fuerza cae a un valor reducido. Si la pieza de prueba 22 se apoya de nuevo sobre la cinta 30 de rectificar, a fin de rectificar otra seccion de rectificado, las senales de fuerza y de posicion se incrementan de nuevo correspondientemente, hasta el siguiente levantamiento de la pieza de prueba 22 de la cinta 30 de rectificar.
De los datos captados de fuerza y de posicion pueden determinarse de forma sencilla, tras el rectificado de la pieza de prueba 22, las secciones BB de contacto de la trayectoria 24 del movimiento, y los correspondientes intervalos BT de tiempo de contacto, en los cuales la cinta 30 de rectificar ha mecanizado la pieza 22. De la misma forma pueden determinarse las secciones BFB, libres de contacto, de la trayectoria 24 del movimiento, y los correspondientes intervalos BFT de tiempo, libres de contacto, en los cuales la pieza 22 estaba levantada de la cinta 30 de rectificar, y almacenarlos en la memoria del controlador 28 con la correspondiente informacion de posicion, o bien de tiempo (del proceso).
Esto figura en el diagrama de flujo de la figura 9 en el paso „identificacion del sistema “.
Preferentemente, mediante esos datos, y preferentemente bajo la consideracion de la elasticidad del robot industrial 16 en secciones de la trayectoria 24 del movimiento, se determinan los parametros de regulacion del regulador, aqrn, por ejemplo, del regulador estandar PID1, y se almacena asimismo la informacion de posicion, o bien de tiempo (del proceso) correspondiente.
En el paso „control previo del proceso “se almacenan, en la memoria de trabajo del controlador 28, los datos citados arriba, captados durante el rectificado de la pieza de prueba 22, y calculados de ellos, asf como, en su caso los parametros de regulacion de la memoria.
A continuacion puede comenzar el rectificado en serie de las piezas 22 - similares a la pieza de prueba - al sujetarse cada una de esas piezas 22 mediante el robot industrial 16, y ser desplazada entonces a lo largo de la trayectoria 24 programada del movimiento.
Al comienzo de cada proceso, el control 18 de aparatos proporciona una senal de sincronizacion al controlador 28 a traves del conductor 26, de forma que este alimenta los datos almacenados de la unidad 58 de regulacion, de forma sincronizada con el recorrido de la trayectoria 24 del movimiento, o bien del correspondiente tiempo (del proceso).
En ello, si se trata de una seccion BB de contacto, o bien de un intervalo BT de tiempo de contacto, la regulacion del accionamiento de ajuste 38 tiene lugar dependiendo de la fuerza. No obstante, si se trata de una seccion BFB, libre de contacto, o bien de un intervalo BFT de tiempo, libre de contacto, la regulacion del accionamiento de ajuste 38 tiene lugar dependiendo de la posicion.
En aras de la concrecion ha de citarse que, en relacion con la descripcion de las figuras, se ha tomado siempre como referencia el robot industrial 16. Naturalmente puede utilizarse correspondientemente otro tipo de aparato de manipulacion 12.
Ademas, el procedimiento se ha descrito por medio de las formas de ejecucion segun las figuras 1,2 y 3. El mismo
permanece fundamentalmente inalterado en la utilizacion en las formas de ejecucion segun las figuras 4 a 6.
De los datos captados durante el rectificado de las piezas 22 del organo 43 de medicion de fuerza, o bien del elemento 56 medidor de fuerza, puede determinarse la informacion de desgaste caracterizadora del desgaste de la cinta 30 de rectificar. Apoyandose en ello puede regularse, por ejemplo, la velocidad de accionamiento de la cinta 30 5 de rectificar, y/o la fuerza de presion F con la que la pieza 22 se apoya respectivamente sobre la cinta 30 de rectificar, hasta una remocion de virutas aproximadamente constante.
De los datos medidos, tanto al rectificar la pieza 22 de prueba, como tambien en el posterior rectificado (en serie) de piezas, en el organo 43 de medicion de fuerza, y/o del sensor de posicion 40, y/o el tiempo del proceso, y/o en su caso del elemento 56 medidor de fuerza, pueden determinarse espectros de frecuencia para las respectivas 10 secciones BB de contacto, o bien para los intervalos BT de contacto. A este respecto se hace referencia a la publicacion en su introduccion.
Claims (8)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Procedimiento para el accionamiento de un dispositivo 10 de rectificado con cinta, con una maquina (14) de rectificado con cinta con al menos una cinta de rectificado (30), cerrada en s^ misma y guiada alrededor de al menos un rodillo de contacto (32) y un rodillo de accionamiento (64), con un aparato de manipulacion (12), el cual sostiene a la pieza (22) a rectificar mediante un efector terminal (20), y la desplaza a lo largo de una trayectoria predeterminada y programada (24) del movimiento, con un organo (43) de medicion de fuerza para medir la fuerza (F) con la que la pieza (22) se apoya sobre la cinta de rectificado (30), con un accionamiento de ajuste (38) para mover el rodillo de contacto (32) y el efector terminal (20) uno hacia el otro, y uno separandose del otro en la direccion (R), asf como un sensor de posicion (40) para determinar la posicion (P) del accionamiento de ajuste (38), caracterizado por que tras realizar la programacion de la trayectoria (24) del movimiento, se rectifica una pieza (22) de prueba - con el accionamiento de ajuste (38) que puede empujarse hacia atras - y se determina en ello continuamente la fuerza (F) y la posicion (P) del accionamiento de ajuste (38) mediante organo (43) de medicion de fuerza y el sensor de posicion (40), asf como se almacenan los datos correspondientes, se determinan a partir de esos datos las secciones (BB) de contacto de la trayectoria (24) de movimiento, en las cuales la pieza (22) de prueba se apoya para el rectificado sobre la cinta de rectificado (30), y las secciones (BFB) de la trayectoria (24) del movimiento libres de contacto, en las cuales la pieza (22) de prueba y la cinta de rectificado (30) estan libres de contacto una en relacion con la otra, y entonces se regula el accionamiento de ajuste (38), con los datos almacenados como magnitud piloto 72 para el rectificado de las piezas (22), mediante un regulador (62), con regulacion de fuerza en las secciones (bB) de contacto, y con regulacion de posicion en las secciones (BFB) libres de contacto.
- 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que los datos se almacenan junto con una informacion de tiempos, y se determinan, a partir de los datos y de la informacion de tiempos, los intervalos (BT) de tiempo de contacto correspondientes a las secciones (BB) de contacto, y los intervalos de tiempo (BFT) libres de contacto, correspondientes a las secciones (BFB) libres de contacto, y entonces, para el rectificado de las piezas (22), y entonces se regula el accionamiento de ajuste (38) segun la fuerza en los intervalos (BT) de tiempo de contacto, y segun la posicion en los intervalos de tiempo (BFT) libres de contacto.
- 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el accionamiento de ajuste (38) actua conjuntamente con el rodillo de contacto (32), desplazable a lo largo de una trayectoria (37), y por que la fuerza (K) ejercida por el rodillo de contacto (32) sobre el accionamiento de ajuste (38) se determina continuamente mediante el organo (43) de medicion de fuerza.
- 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el aparato de manipulacion (12), preferentemente un robot industrial (16), es controlado mediante un control programable de aparatos (18) para desplazar la pieza de prueba y las piezas (22) a lo largo de la trayectoria (24) de movimiento, el accionamiento de ajuste (38) es regulado mediante un controlador programable (28) que almacena los datos y configura el regulador (62), y el control de aparatos (18) proporciona en su caso al controlador (28) las senales de sincronizacion que determina la informacion de tiempos, a fin de almacenar los datos de forma sincronizada con el movimiento del aparato de manipulacion (12), o bien leerlos de la memoria para la regulacion.
- 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que mediante los datos para las distintas secciones de la trayectoria del movimiento, se realizan respectivamente identificaciones de los trayectos de regulacion, y el regulador (62) tiene en cuenta, para rectificar la pieza (22) y al recorrer la seccion respectiva, la identificacion del trayecto asignado a esa seccion.
- 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que mediante un elemento (56) medidor de fuerza, que actua preferentemente en angulo recto respecto al organo (43) de medicion de fuerza, se determina la correspondiente componente (F') de presion que actua sobre el rodillo (32) de contacto.
- 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que de los datos del organo (43) de medicion de fuerza, o bien del elemento (56) medidor de fuerza, captados durante el rectificado de las piezas (22), se determina una informacion de desgaste caracterizadora del desgaste de la cinta (30) de rectificar, y se regula preferentemente, sobre la base de la informacion del desgaste, la velocidad de accionamiento de la cinta (30) de rectificar, y/o la fuerza de presion (F) con la que la pieza (22) se apoya respectivamente sobre la cinta (30) de rectificar, hasta una remocion de virutas aproximadamente constante.
- 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que de los datos del organo (43) de medicion de fuerza, y/o del sensor de posicion (40), y/o el tiempo del proceso, y/o en su caso del elemento (56) medidor de fuerza, se determina un espectro de frecuencia para las respectivas secciones (BB) de contacto, o bien para los intervalos (BT) de contacto.,* (*
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