ES2820649T3

ES2820649T3 - Método para el funcionamiento de una máquina CNC

Info

Publication number: ES2820649T3
Application number: ES17170819T
Authority: ES
Inventors: Heinrich Steger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2037-05-12
Also published as: EP3255515B1; EP3255515A3; AT518176A4; EP3255515A2; AT518176B1

Abstract

Método para el funcionamiento de una máquina CNC, máquina de control numérico computarizado, (1) y para el mecanizado de una pieza de trabajo dental (2), donde la máquina CNC presenta un dispositivo de sujeción (3) para la sujeción de la pieza de trabajo dental (2) y un dispositivo de mecanizado (4) para el mecanizado de la pieza de trabajo dental (2), donde durante el funcionamiento de la máquina CNC (1) en un modo de mecanizado (BM) se mecaniza la pieza de trabajo dental (2) sujeta en el dispositivo de sujeción (3) por el dispositivo de mecanizado (4) de la máquina CNC (1), donde la máquina CNC presenta una carcasa (7), un primer dispositivo de accionamiento (8), un segundo dispositivo de accionamiento (9), un tercer dispositivo de accionamiento (13) y una herramienta de mecanizado (14) sujeta en el dispositivo de mecanizado (4) en forma de una fresa, broca o muela, donde la máquina CNC presenta un primer eje espacial (X), un segundo eje espacial (Y) y un tercer eje espacial (Z) y con el primer dispositivo de accionamiento (8) se puede mover el dispositivo de sujeción (3) con respecto a la carcasa (7) alrededor o a lo largo de al menos un eje (X, A, B), con el segundo dispositivo de accionamiento (9) se puede mover el dispositivo de mecanizado (4) con respecto a la carcasa (7) alrededor o a lo largo de al menos un eje (Y, Z) y a través del tercer dispositivo de accionamiento (13) se puede accionar la herramienta de mecanizado (14) sujeta en el dispositivo de mecanizado (4) de forma giratoria alrededor de un eje de mecanizado (C), caracterizado por que durante el funcionamiento de la máquina CNC (1) en un modo de calibración (KM) mediante una probeta (5) se verifica al menos un parámetro de calibración (K) de la máquina CNC (1) y se establece al menos un valor de corrección (Q), donde la máquina CNC (1) se hace funcionar en el modo de mecanizado (BM) en función del al menos un valor de corrección (Q), donde se verifica qué ángulo forma un eje de rotación (A) del dispositivo de sujeción (3) respecto a un plano (YZ), el cual está fijado por el segundo eje espacial y el tercer eje espacial (Y, Z), donde la verificación se realiza en tanto que el palpador de examen (15) se desplaza a lo largo del segundo eje espacial (Y) y a través de la diferencia de los puntos explorados respecto al tercer eje espacial (Z) se calcula el ángulo del eje de rotación (A) del dispositivo de sujeción (3) respecto al plano (YZ), donde la orientación del eje de rotación (A) del dispositivo de sujeción (3) con respecto al plano (YZ) forma un parámetro de calibración (K).

Description

DESCRIPCIÓN

Método para el funcionamiento de una máquina CNC

La invención se refiere a un método para el funcionamiento de una máquina CNC y para el mecanizado de una pieza de trabajo dental con las características del preámbulo de la reivindicación. Además, la invención se refiere a una máquina CNC para el mecanizado de una pieza de trabajo dental con las características del preámbulo de la reivindicación 6.

Un método para la medición de dispositivos de manipulación, en particular máquinas-herramienta, se desprende del documento WO 00/73028 A1, donde se calibra un sistema de medición a través de un cuerpo de medición.

En el documento DE 102008 06927 A1 se trata de una disposición para la corrección de una unidad de sensor de posición y de un sistema de posicionamiento correspondiente, así como un método para la corrección del sistema de posicionamiento. En particular se corrige una información de posición defectuosa de una señal de medición recibida mediante introducción de un valor de corrección.

La publicación DE 602005 003 012 T2 muestra un método no genérico para la calibración automática al menos de una herramienta en un torno usado para la fabricación de lentes para gafas. A este respecto, en primer lugar, se corta una muestra de ensayo, luego se mide la muestra de ensayo, a continuación, se analizan los datos de medición en referencia a las desviaciones y finalmente se controla automáticamente la máquina para compensar los errores.

De la publicación WO 02/35585A1 se desprenden un dispositivo y un método para el corte de trozos de una placa semiconductora. Para ello se usa un sistema para el corte por chorro de líquido.

La publicación US 2017/0283654 A1 describe un método para la reparación de aviones o componentes de turbinas de gas. A este respecto se usa entre otros un robot para el corte y fresado.

El documento US 2012/0213602 A1 también muestra un estado de la técnica, donde se describe un método para la medición y para el examen de una pieza de trabajo perteneciente a un emparejamiento de ruedas dentadas. Bajo pares de ruedas dentadas se debe entender la combinación de ruedas dentadas cualesquiera con sus ruedas antagonistas adecuadas. En ellos están incluidos, por ejemplo, el tornillo sin fin y rueda helicoidal o también dos o varios engranajes cilíndricos o rectos adaptados entre sí. Las propiedades de marcha de un dentado se determinan mediante la forma y desviaciones dimensionales de las parejas partícipes en el engranaje. Por tanto, para la valoración del comportamiento de transmisión se llevan a cabo mediciones en la rueda dentada terminada, con las que se pueden determinar tipos individuales de desviaciones.

El documento US 2006/0253220 A1 muestra un método para la calibración automática de una herramienta en un torno de un solo punto para la fabricación de cristales de gafas.

Los protésicos dentales ya usan máquinas CNC desde hace muchos años para la fabricación y mecanizado de piezas de trabajo dentales (p. ej. prótesis dentales, implantes, pilares, modelos dentales, etc.). A este respecto, CNC es un control numérico computarizado (Computerizad Numérica! Control). Las máquinas de este tipo se pueden hacer funcionar en un modo de mecanizado, en el que se mecaniza una pieza de trabajo dental sujeta en base a una fabricación asistida por ordenador (CAM - computer-aided manufacturing). Esto se realiza la mayoría de las veces en forma de un mecanizado con arranque de virutas mediante una herramienta de mecanizado sujeta en el dispositivo de mecanizado en forma de una fresa, broca, muela o similares. En los últimos años también se han implantado cada vez más métodos generativos.

Un ejemplo para una máquina CNC genérica se desprende del documento DE 202015004771 U1, que presenta en especial un dispositivo de detección de posición para la detección de una posición de una herramienta.

Se plantean ciertos límites a la exactitud en la fabricación de tales máquinas CNC. Entre otros deben estar presentes juegos ante todo entre las partes que se mueven entre sí, para que estas se puedan montar. Por ello puede ocurrir que los ejes de máquina no estén orientados entre sí con un ángulo ideal de 90°. Las tolerancias de las piezas de máquina también desempeñan un papel en la exactitud de las piezas a fabricar finalmente. La calidad de la pieza de trabajo dental a mecanizar también padece estas fluctuaciones o inexactitudes que apenas se pueden impedir.

El objeto de la presente invención consiste por ello en crear un método mejorado respecto al estado de la técnica o una máquina CNC mejorada. En particular, se deben subsanar las desventajas expuestas.

Esto se consigue mediante un método con las características de la reivindicación 1. Por lo tanto, según la invención está previsto que en un modo de calibración mediante una probeta se verifique al menos un parámetro de calibración de la máquina CNC y se constate al menos un valor de corrección, donde la máquina CNC se hace funcionar en el modo de mecanizado en función del al menos un valor de corrección, donde se verifica qué ángulo forma un eje de rotación del dispositivo de sujeción respecto a un plano, el cual está fijado por dos ejes espaciales, donde la verificación se realiza en tanto que se desplaza un palpador de examen a lo largo de un segundo eje espacial y a través de la diferencia de los puntos explorados respecto al tercer eje espacial se calcula el ángulo del eje de rotación del dispositivo de sujeción con respecto al plano, donde la orientación del eje de rotación del dispositivo de sujeción con respecto al plano forma un parámetro de calibración. En otras palabras, de este modo se puede calibrar cualquier máquina CNC antes o durante la primera puesta en funcionamiento. En especial se verifica al menos un parámetro de calibración determinado y se determina una desviación respecto a un valor ideal o de consigna (teórico). Esta desviación forma la base para el valor de corrección, que se tiene en cuenta luego en cada mecanizado. Por consiguiente, es posible que los diversos parámetros (p. ej. la orientación axial) de la máquina CNC no se correspondan con un valor de consigna exacto, sin embargo, se permite un mecanizado exacto en tanto que se tienen en cuenta las desviaciones de estos parámetros.

Según un ejemplo de realización preferido puede estar previsto que un parámetro de calibración sea la orientación de al menos dos, preferentemente tres, ejes espaciales de la máquina CNC entre sí. Una orientación “errónea” o distorsionada de los ejes entre sí también se denomina "axis distortion''. En otras palabras, a este respecto está presente un decalado de los ejes entre sí. En el caso ideal, los ejes están dispuestos con un ángulo de 90° entre sí. No obstante, dado que esto solo es verdad exactamente en los casos más extraños y de este modo se producen desviaciones de la forma de consigna a producir, esta "axis distortion" se detecta por la exploración y cálculo de factores o valores de corrección y se contrarresta.

Adicional o alternativamente también puede estar previsto que un parámetro de calibración sea un punto nulo del dispositivo de sujeción. Mediante aplicación del modo de calibración se determina un valor de corrección. En este caso, este se puede designar como "spindle offset (compensación de husillo)".

Adicional o alternativamente puede estar previsto además que un parámetro de calibración sea al menos un punto de referencia de la probeta con respecto al dispositivo de sujeción. Por ejemplo, se pueden determinar y comparar cuatro puntos de referencia, así denominados "slot offsets (compensación de posición)", por lo que se determina y establece entonces de nuevo un valor de corrección.

Preferiblemente está previsto que la probeta esté sujeta en el dispositivo de sujeción en el modo de calibración. Alternativa o adicionalmente también puede estar previsto que la probeta esté formada por el dispositivo de sujeción. En otras palabras, la probeta está configurada en una pieza con el dispositivo de sujeción. Por lo tanto, el dispositivo de sujeción también presenta zonas de examen apropiadas para la calibración. Esta variante se puede usar ante todo para verificar la orientación axial y calibrarla correspondientemente.

El objeto arriba expuesto también se consigue mediante una máquina CNC con las características de la reivindicación 6. Por lo tanto, está previsto que en un modo de calibración de la unidad de control o regulación mediante una probeta, sujeta preferentemente en un dispositivo de sujeción, se pueda verificar al menos un parámetro de calibración de la máquina CNC, en tanto que un palpador de examen se puede desplazar a lo largo del segundo eje espacial y a través de la diferencia de los puntos explorados respecto al tercer eje espacial se puede calcular el ángulo del eje de rotación del dispositivo de sujeción con respecto al plano, donde la orientación del eje de rotación del dispositivo de sujeción con respecto al plano forma un parámetro de calibración, y se puede establecer al menos un valor de corrección, donde la máquina CNC se puede excitar o regular en el modo de mecanizado por la unidad de control o regulación en función del al menos un valor de corrección. Es decir, a través de la unidad de control o regulación se puede hacer funcionar la máquina CNC tanto en un modo de mecanizado, como también en un modo de calibración. En el modo de mecanizado se compensan entonces los errores de las máquinas en base a al menos un valor de corrección.

En general, este modo de calibración se puede usar en cada máquina CNC dental cualesquiera, es decir, independientemente de cuantos ejes presente la máquina CNC. Por ejemplo, puede estar previsto que la máquina CNC solo presente dos o tres ejes. Por tanto, según la invención está prevista una carcasa, un primer dispositivo de accionamiento, con el que el dispositivo de sujeción se puede mover con respecto a la carcasa alrededor de al menos un eje, y un segundo dispositivo de accionamiento, con el que el dispositivo de mecanizado se puede mover con respecto a la carcasa a lo largo de al menos un eje. A este respecto, el dispositivo de sujeción puede presentar un soporte, preferentemente en forma de c, un marco de retención montado de forma giratorio en el soporte y un anillo interior montado de forma giratoria en el marco de retención. Este ejemplo se refiere a la así denominada M5, que se produce por la empresa Zirkonzahn GMBH. En esta máquina CNC se pueden montar varios husillos de mecanizado.

Sin embargo, preferiblemente está previsto que la máquina CNC esté configurado como máquina de 5 ejes. Así, en especial está previsto que el primer dispositivo de accionamiento presenta tres motores de accionamiento, donde el soporte se puede mover horizontalmente a lo largo de un primer eje espacial mediante un primer motor de accionamiento, el marco de retención se puede girar alrededor de un primer eje de rotación mediante un segundo motor de accionamiento y el anillo interior se puede girar alrededor de un segundo eje de rotación mediante un tercer motor de accionamiento. Además, está previsto que el segundo dispositivo de accionamiento presente dos motores de accionamiento, donde el dispositivo de mecanizado se puede mover verticalmente a lo largo de un segundo eje espacial por un cuarto motor de accionamiento y se puede mover horizontalmente a lo largo de un tercer eje espacial por un quinto motor de accionamiento. Naturalmente también puede ser diferente la división exacta de estos cinco ejes. Por ejemplo, el dispositivo de mecanizado se puede mover a lo largo de todos los tres ejes espaciales con respecto a la carcasa, mientras que el dispositivo de sujeción solo se puede mover alrededor de un eje de rotación con respecto a la carcasa. Este ejemplo se refiere a la así denominada M4, que se fabrica por la empresa Zirkonzahn GMBH.

Además, según la invención está previsto que a través de un tercer dispositivo de accionamiento se pueda accionar una herramienta de mecanizado sujeta en el dispositivo de mecanizado en forma de una fresa, broca o muela, de forma giratoria alrededor de un eje de mecanizado. Por consiguiente, este eje de accionamiento forma por así decir el sexto eje en conjunto. Este dispositivo de mecanizado puede estar configurado como husillo de mecanizado. Preferiblemente también puede estar previsto que la máquina CNC presente varios dispositivos de mecanizado, dispuestos preferentemente en paralelo entre sí.

Otras particularidades y ventajas de la presente invención se explican más en detalle mediante la descripción de las figuras y en referencia a los ejemplos de realización representados a continuación. Aquí muestran:

La Figura 1 una representación en perspectiva de una máquina CNC (M5),

la Figura 2 una vista frontal de otra máquina CNC (M4),

la Figura 3 esquemáticamente la inclinación respecto al plano YZ,

la Figura 4a una vista en planta de un dispositivo de sujeción con cuatro recepciones de pieza de trabajo circulares,

la Figura 4b tres vistas distintas de una probeta con cuatro escotaduras,

la Figura 4c una vista frontal de una máquina CNC con una probeta sujeta en un dispositivo de sujeción y la Figura 5 a 24 distintas representaciones para la ilustración de posibles desarrollos de calibración.

En la Figura 1 se ve una máquina CNC 1 (se corresponde con la máquina denominada M5) para el mecanizado de una pieza de trabajo dental 2 no representada. Esta pieza de trabajo dental 2 está retenida en el dispositivo de sujeción 3, donde este dispositivo de sujeción 3 está montado de forma móvil alrededor de dos ejes de rotación A, B y a lo largo de la dirección espacial X en la dirección horizontal con respecto a la carcasa 7 de la máquina CNC 1 por un primer dispositivo de accionamiento 8. Concretamente para cada uno de estos ejes está previsto un motor de accionamiento propio A1, A2 y A3 (p. ej. motor eléctrico). El dispositivo de sujeción 3 presenta un soporte 10 en forma de c, móvil con respecto a la carcasa 7, preferentemente linealmente en la dirección X, y un marco de retención 11 (anillo exterior) montado de forma giratoria (primer eje de rotación B) en el soporte 10. Preferiblemente, en este marco de retención 11 todavía está montado de forma móvil un anillo interior no reconocible en detalle (segundo eje de rotación A), en el que está retenida la pieza de trabajo dental 2.

Además, la máquina CNC 1 presenta un segundo dispositivo de accionamiento 9 para el movimiento del dispositivo de mecanizado 4. A este respecto, el segundo dispositivo de accionamiento 9 comprende un accionamiento de dos ejes (cuarto motor de accionamiento A4 y quinto motor de accionamiento A5) para el movimiento del dispositivo de mecanizado 4 a lo largo de los ejes espaciales Y y Z. Además, está previsto un tercer dispositivo de accionamiento 13, que presenta un accionamiento giratorio (sexto motor de accionamiento A6) para el accionamiento giratorio de la herramienta de mecanizado 14 (en particular en forma de una broca, fresa o muela) alrededor del eje de mecanizado C. Aquí también está previsto en concreto un motor eléctrico propio preferiblemente para cada uno de estos ejes (Y, Z y C).

Además, está prevista una unidad de control o regulación central 6, a través de la que se puede hacer funcionar una máquina CNC 1 al menos en ambos modos, modo de mecanizado BM y modo de calibración KM. En ambos modos se transmiten señales de movimiento S correspondiente por la unidad de control o regulación 6 a los dispositivos de accionamiento 8, 9 y 13. Especialmente en el modo de calibración KM está sujeto un palpador de examen 15 en el dispositivo de mecanizado 4 en lugar de una herramienta de mecanizado 14. Además, la probeta 5 está sujeta en el dispositivo de sujeción 3 en lugar de una pieza de trabajo dental 2. En el modo de calibración KM se recorre un patrón de movimiento establecido del dispositivo de mecanizado 4 y del dispositivo de sujeción 3 con respecto a la carcasa 7, donde se detectan varios puntos de calibración K. La unidad de control o regulación 6 calcula entonces al menos un valor de corrección Q a partir de estos puntos de calibración K. Por ejemplo, esto puede significar concretamente que el primer eje espacial X forma un ángulo de 89° (en lugar de idealmente exactamente 90°) respecto al segundo eje espacial Y. Cuando luego después de esta calibración se hace funcionar la máquina CNC 1 de nuevo en el modo de mecanizado BM, este tendrá en cuenta al menos un valor de corrección Q. Es decir, las señales de movimiento S se transmiten correspondientemente por la unidad de control o regulación 6 en función del al menos un valor de corrección Q al primer dispositivo de accionamiento 8 del dispositivo de sujeción 3 o al segundo dispositivo de accionamiento 9 del dispositivo de mecanizado 4.

Preferiblemente, está previsto que el palpador de examen 15, con el que se explora la probeta 5, se vaya a buscar o reciba por la máquina CNC 1, en especial por un dispositivo de mecanizado 4, automáticamente desde un depósito. Por consiguiente, el palpador de examen 15 se debe montar de forma no costosa manualmente por un usuario. También puede estar previsto que a través de un contacto del palpador de examen 15 con la probeta 5 se cierre un circuito eléctrico. Para ello, la probeta 5 y el palpador de examen 15 están configurados al menos por zonas de forma metálica y están en conexión eléctrica respectivamente a través de una línea de señal con la unidad de control o regulación 6. En cuanto la probeta 5 se toca por el palpador de examen 15, se cierra el circuito eléctrico y se almacena el parámetro de calibración K correspondiente por la unidad de control o regulación 6. Pero básicamente también se pueden usar otras variantes de palpadores. Además, también puede estar previsto que la probeta 5 - cuando esté realizada como parte separada del dispositivo de sujeción 3 - se pueda sacar automáticamente por la máquina CNC 1 de un depósito y recibirse o sujetarse en un portaherramientas 18 del dispositivo de sujeción 3.

En la Figura 4b está representado un ejemplo de una probeta 5 concreta en una vista frontal, en una vista lateral y en una vista en perspectiva. La probeta 5 presenta cuatro escotaduras 16 esencialmente cuadradas. La longitud lateral de estas escotaduras 16 es de 20 mm. El grosor de la probeta 5 es de 10 mm. En la probeta 5 también está configurada una zona de posicionamiento 17 (en este caso en forma de una depresión), a través de la que se posiciona la probeta 5 en el dispositivo de sujeción 3. La probeta 5 también puede estar conformada de otra manera, en tanto que esta forma esté almacenada digitalmente.

En base a las figuras siguientes se ilustra una variante preferida de un patrón de movimiento en el modo de calibración KM.

En la Figura 2 en una vista frontal está representada una máquina CNC 1 (se corresponde con la máquina denominada M4). El dispositivo de sujeción 3 se puede pivotar solo alrededor del eje de rotación A en esta máquina CNC 1. Adicionalmente, una herramienta de mecanizado 14 todavía se puede girar alrededor de un eje de mecanizado C no dibujado aquí a través de un husillo de mecanizado del dispositivo de mecanizado 4. En esta máquina CNC 1 según la Figura 2, los componentes móviles a lo largo del primer eje espacial X y los móviles a lo largo del tercer eje espacial Z están montados sobre el componente que se puede mover a lo largo del segundo eje espacial Y. Concretamente el husillo está montado sobre el eje Z, este está montado de nuevo sobre el eje X y este de nuevo sobre el eje Y.

Los puntos expuestos en la descripción siguiente (parámetros de calibración K) se pueden grabar según la etapa de desplazamiento, a lo cual se realiza un cálculo. Alternativamente, también se pueden grabar todos los puntos en una pasada, de modo que el cálculo de todos los valores de corrección Q se realiza solo al final. Esto ofrece la posibilidad de que también se pueden determinar solo valores de corrección Q individuales.

Como una primera etapa según la Figura 3 se verifica qué ángulo forma la recepción de pieza bruta (dispositivo de sujeción 3) respecto al plano YZ, que está fijado por el segundo eje espacial Y y el tercer eje espacial Z. Esto proporciona información sobre en qué ángulo se gira el eje de rotación A cuando se mira en el plano YZ. En el caso mostrado, el eje de rotación A está pivotado en 10°. Esto se consigue en tanto que el palpador de examen 15 se desplaza a lo largo del segundo eje espacial Y y a través de la diferencia de Z de los puntos explorados se calcula entonces el ángulo. Esta etapa se puede llevar a cabo entonces opcionalmente en el lado delantero y trasero de la probeta 5 (pivotación en 180°), a fin de seguir trabajando luego con el promedio. La posición u orientación (parámetro de calibración K) del eje de rotación A se adapta entonces hasta que se alcanza un ángulo de aproximadamente 0°, que se almacena entonces también (valor de corrección Q).

En otra etapa se verifica entonces en referencia a la Figura 4a, donde está en este caso el plano medio horizontal y el punto nulo N en la dirección Z del dispositivo de sujeción 3, que se puede pivotar en este caso alrededor del eje de rotación A según la Figura 2. Esto se designa como "spindle offset". Bajo "spindle offset" se entiende aquí la determinación del puto nulo absoluto N del dispositivo de sujeción completo 3 con todas las cuatro recepciones de pieza de trabajo 18 ("slots") (no dotadas en esta representación con piezas de trabajo 2 o una probeta 5). Por consiguiente, en esta calibración, el dispositivo de sujeción 3 mismo constituye la probeta. Expresado de otra manera, las recepciones de pieza de trabajo 18 forman determinadas zonas de examen en la calibración. Pero también pueden estar previstas zonas separadas, no representadas del dispositivo de sujeción 3 como zonas de examen. La calibración también se puede realizar adicional o alternativamente a través de una probeta 5, que está sujeta en el dispositivo de sujeción 3. Esto está ilustrado en la Figura 4c. La unidad de control o regulación 6 de la máquina CNC solo sabe aproximadamente donde se sitúan las recepciones de piezas de trabajo 18, cuando no se usan sistemas absolutos y está almacenada la posición del dispositivo de sujeción 3. Esto se determina al acercarse a finales de carrera. Ahora, en este caso, se miden preferentemente todas las cuatro probetas 5 en las recepciones de piezas de trabajo 18 en la dirección de los ejes espaciales X, Y y Z. Por consiguiente, se sabe entonces el punto nulo absoluto N del dispositivo de sujeción completo 3. Pero en esta etapa también se pueden obtener simultáneamente todos los otros valores necesarios para el cálculo de las "slot offsets" (punto de referencia R). Esto es entonces la distancia en todas las direcciones axiales respecto a la "spindle offset" (punto nulo N). En el caso de una única recepción de pieza de trabajo 18 colocada centralmente, la "spindle offset" y "slot offset" son la misma. Para la determinación de estas "offsets" se usa el método de doblado. De este modo se puede evitar que, por ejemplo, debido a una placa de calibración sujeta de forma oblicua (probeta 5) se falseen los resultados de medición. En este caso se lleva a cabo un doblado de 180°. Mediante el cálculo del promedio de los puntos grabados se obtiene entonces el valor buscado (valor de corrección Q), que no contiene ya desviaciones de medición sistemáticas. Eventualmente, también se puede suprimir el método de doblado.

A modo de ejemplo se remite para ello a la Figura 5. Esta Figura 5 muestra que la probeta 5 está sujeta de forma oblicua. Si aquí se quisiese determinar el centro en la dirección X, se explorarían las cuatro escotaduras 16 en la dirección X. No obstante, por recorte se obtienen valores de medición falseados debido a la inclinación de la probeta 5. No obstante, ahora se compara un punto de medición con el punto de medición especular (después del doblado), se obtiene el promedio que se debería situar exactamente sobre el eje de doblado U. Para mejorar aún más el resultado, esto se lleva a cabo en todas las cuatro escotaduras 16.

De nuevo en referencia a la Figura 3 se puede realizar lo siguiente: dado que la placa de calibración (probeta 5) tiene un grosor de 10 mm y la recepción de pieza de trabajo 18 está hecha de modo que la placa de calibración sobresale durante la sujeción teóricamente exactamente 5 mm hacia arriba y hacia abajo referido al plano nulo, sería suficiente que se explore p. ej. solo en el lado superior para obtener la "spindle offset". No obstante, dado que la suciedad también puede falsear la ubicación de la placa de calibración en la recepción de pieza de trabajo o pieza bruta durante la sujeción, se trabaja con el método de doblado. Así se compensa un decalado de la probeta 5 en la dirección Z mediante comparación de un punto en el lado superior e inferior. Esto se puede llevar a cabo en muchos puntos a voluntad, en este caso cuatro. En base a ello se calcula entonces de nuevo un promedio. El punto obtenido no se debe almacenar obligatoriamente como punto nulo.

Como otra etapa, en referencia a la Figura 6 se verifica luego como está pivotado el plano horizontal de la recepción de pieza de trabajo. Si esto se observa en una vista en planta en el plano XZ, entonces se obtiene el ángulo respecto al primer eje espacial X. En este se puede decir que se mide el ángulo entre el eje de rotación A y el primer eje espacial X. El eje de rotación A se sitúa correspondientemente en este plano de pieza bruta horizontal y este se puede pivotar alrededor del eje de rotación A. Para ello se desplaza luego en el primer eje espacial X y a través de la diferencia de Z de los puntos explorados se calcula el decalado angular y luego se tiene en cuenta a través de un valor de corrección Q. Por ejemplo, esto se puede realizar de nuevo solo en el lado superior, no obstante, opcionalmente también se puede pivotar en 180°, a lo cual se forma el promedio a partir del lado delantero y trasero. Estas mediciones se pueden llevar a cabo solo en una recepción de pieza de trabajo 18. No obstante, opcionalmente cada una de estas mediciones se puede llevar a cabo para cada recepción de pieza de trabajo 18 ("slot") y se almacenan los valores propios. A partir de todos estos valores también se pueden formar de nuevo promedios generales.

En otra etapa, ilustrada en la Figura 7, se exploran los lados interiores IS de la probeta 5 en el lado delantero y el lado trasero, a fin de compensar el error, la probeta 5 debería estar sujeta de forma oblicua, según está representado ya una vez en la Figura 5. Para obtener resultados más exactos, esto se puede llevar a cabo en el lado interior derecho y/o izquierdo IS. Aquí se desplaza a lo largo del segundo eje espacial Y y luego se explora la distancia a lo largo del segundo eje espacial X. A través de la diferencia de X se puede calcular el ángulo. Los valores acumulados se reúnen luego de nuevo en un promedio. Teóricamente, como también en otras etapas de medición, aquí no es necesario sin falta en general medir cuatro ángulos. Solo del lado delantero “frente” se podrían usar los dos puntos IS⁴y IS³en los lados interiores IS a fin de obtener un ángulo. No obstante, mediante el doblado en 180° alrededor del eje de rotación A en el lado posterior “reverso” y medición de los puntos IS⁴y IS³en el lado posterior se puede formar el promedio de los dos ángulos y por consiguiente es más exacto. Como otras etapas de ampliación se lleva a cabo la medición, como ya abordado en la superficie interior de la placa de calibración izquierda y derecha. Este “juego” se podría repetir entonces en el caso de otras escotaduras 16 y lados interiores IS correspondientes. El ángulo obtenido se puede inferior del ángulo entre el segundo eje espacial Y y eje de rotación A. Para ello se representan algunas vistas según la Figura 8 en el plano XY. Gracias al uso del método de doblado se obtiene una línea media MK de la placa de calibración, que siempre está a 90° respecto al eje de rotación A. Si se desplaza en la dirección Y en 2 posiciones definidas y luego se mide la distancia X, se puede determinar el ángulo entre Y y A debido a la diferencia de X. Para ello, las distancias determinadas se transmiten en un sistema de coordenadas en ángulo recto (véase detalle a la derecha arriba). A este respecto, los recorridos de desplazamiento en X e Y están orientados de forma diferente que en la representación en el lado izquierdo. En este ejemplo se parte de que X e Y forman un ángulo de 90° entre sí. En este detalle a la derecha arriba está la línea horizontal superior para el recorrido de desplazamiento en Y. Las dos líneas verticales están para el recorrido de desplazamiento en X. La línea horizontal inferior o ligeramente oblicua representa la desviación angular. Las mismas explicaciones también son válidas según el sentido para los detalles representados respectivamente a la derecha arriba en la Figura 9 a 11 y 13 a 16.

No obstante, también puede ser que X e Y no formen un ángulo de 90° entre sí, según está ilustrado esto en la Figura 9. No obstante, cuando el eje A forma un ángulo de 90° respecto al eje Y, esto se hace perceptible porque el recorrido de desplazamiento en X es el mismo en ambas posiciones.

En estos dos casos mostrados según las Figura 8 y 9, dos ejes forman respectivamente un ángulo de 90° entre sí. Por consiguiente, se puede calcular correctamente respectivamente el eje Y respecto al eje A. Estas representaciones son teóricas a fin de aclarar el principio. La línea media MK se obtiene puramente por cálculo a través del método de doblado y también se determinan por cálculo las distancias abordadas en los dos ejemplos en la dirección X. Por otro lado, también se puede partir de que la placa de calibración está sujeta sin decalado angular en la recepción de pieza de trabajo y por consiguiente sería superfluo el doblado.

No obstante, ahora también puede ocurrir el caso de que todos los ejes estén oblicuos entre sí. En una (tercera) posibilidad semejante puede ser que el eje A no esté en paralelo al eje X ni perpendicular al eje Y, según está representado en la Figura 10. Aquí también se puede calcular de nuevo el ángulo entre el eje Y y el eje A a través de la diferencia en la dirección de X. No obstante, en este constructo se debe hacer una suposición. Se conoce el recorrido de desplazamiento en Y y los recorridos en X. Dado que en el caso no está presente un ángulo de 90° en el sistema, no es posible determinar exactamente al 100% el ángulo del eje Y respecto al eje A. Así no es posible llegar al ángulo correcto a través de los valores obtenidos, dado que está presente una incógnita en exceso. Según se puede ver, en la configuración representada se tiene un error de aprox. 5% mediante la desviación de 10° a 10,47°.

Un problema similar está ilustrado también en la Figura 11.

Para las otras etapas se puede partir ahora de que se acepta el error arriba mencionado y se sigue calculando con el valor defectuoso, ante todo dado que los casos mostrados son ya casos extremos, que ocurrirían raras veces en la realidad. Por tanto, en referencia a la Figura 12, todavía falta la posición del eje X respecto al eje A. Para calcularla se observan los putos IS¹⁴y IS¹⁰en la Figura 12. En estos lugares se exploran de nuevo las superficies interiores de la probeta 5. Como en el ejemplo según la Figura 7 también es posible aquí explorar solo los puntos IS¹⁴y IS¹⁰desde el lado delantero “frente”. Se desplaza un recorrido definido en la dirección X y se observa la distancia en la dirección Y. A través de la diferencia de Y se puede calcular entonces el ángulo. Para mejorar este resultado de medición se usa de nuevo el método de doblado. Adicionalmente también se pueden tomar de nuevo los puntos de medición en el lado opuesto. A través de estos puntos de medición se puede calcular entonces también el eje de doblado U.

En sí se realiza el desarrollo completo según la Figura 13 a 16, según se describe en el ejemplo según las Figura 7 a 9, donde también pueden aparecer cálculos erróneos similares. Pero dado que estos son muy pequeños, sin embargo, se obtiene una clara mejora de los resultados de mecanizado o fresado.

Para compensar también este error se puede remitir al desarrollo siguiente. A este respecto, concretamente se calcula la orientación del eje Y y eje X.

En referencia a la Figura 17 se exploran las superficies interiores o lados interiores IS de al menos un recorte (escotadura 16) en la probeta 5. No obstante, a este respecto se desplaza solo en la dirección X para no obtener un error Y. Se obtienen los valores X para el punto IS¹y el punto IS². En este caso tampoco desempeña ningún papel si la probeta 5 está sujeta inclinada, puesto que ahora se puede compensar este desalineamiento. Las medidas de esta escotadura 16, en este caso cuadrada, se conocen en este caso con la longitud lateral de 20 mm. A través de la distancia X de los puntos IS¹y IS²y de las medidas de la escotadura, se puede calcular en cuanto se ha girado la escotadura 16 alrededor del eje X. Este giro es de 13° en el caso mostrado en la Figura 18. La escotadura 16 con una medida interior de 20 mm se debe fabricar en este caso muy exactamente.

En la etapa siguiente se gira entonces la escotadura 16 virtualmente en el desalineamiento determinado en referencia a las Figura 19 y 20. Ahora se explora de nuevo la escotadura 16, no obstante, esta vez se explora solo un lado y se aproxima adicionalmente en la dirección Y. No obstante, los valores obtenidos en X se deben recalcular ahora en la escotadura girada 16. A través de la diferencia de longitud y el recorrido de desplazamiento aproximado en la dirección Y se puede calcular entonces en cuanto se desvían el eje X y el eje Y del ángulo de 90°. Se parte de que la escotadura 16 presenta un ángulo de 90°. Entonces es posible determinar, en este caso mediante el eje X, Y y Z, la ubicación exacta de esta entre sí. Si no se efectúa esta etapa adicional con la medición y giro de una escotadura, aun así, es posible efectuar una calibración, no obstante, donde los valores de corrección Q pueden contener pequeñas desviaciones. Con los valores de corrección Q es posible compensar entonces el decalado axial en el fresado de una pieza de trabajo dental 2. Esto también es posible luego en caso necesario adicionalmente para el eje Z y al usar un eje B en lugar de un eje A. También pueden estar previstos un eje A, B y C. Correspondientemente se aplica entonces las etapas descritas de forma adaptada también para estos casos. Con esta etapa adicional es posible llevar a cabo las etapas del método descritas anteriormente sin errores debido a la posición desconocida de los ejes entre sí, dado que ahora se conoce un ángulo adicional en el sistema.

También se puede proceder así como se muestra en la Figura 21, a fin de calcular la orientación del eje X respecto al eje Y. No obstante, en este caso se pueden aceptar de nuevo pequeñas desviaciones durante la evaluación. En el siguiente caso mostrado se puede evitar todavía la desviación, cuando la escotadura 16 está orientada perfectamente en paralelo al eje X. A través del recorrido de desplazamiento diferente en la dirección Y, que resulta cuando se explora la superficie interior vertical de la escotadura 16, se puede calcular la orientación de los ejes entre sí.

No obstante, si la escotadura 16 se situase ahora de forma oblicua en referencia al eje X, se produce de nuevo un pequeño error, según se puede ver en la Figura 22. Aquí se produce de forma efectiva un ángulo de 105° entre los ejes espaciales X e Y, donde la escotadura 16 se sitúa girada en 5° respecto al eje X.

Si estos puntos se transmiten ahora a un sistema de coordenadas virtual rectangular, se obtiene la situación según la Figura 23. El decalado de los ejes se determina aquí a través de los puntos grabados y la línea teórica T, que forma un ángulo de 90° respecto a la línea orientada horizontalmente. Se puede ver que de esta manera se producen pequeñas desviaciones respecto a los 105° y 5°. Estas se mueven no obstante en el rango de centésimas y por consiguiente apenas tienen importancia.

Los métodos expuestos representan solo un par de posibilidades, a fin de efectuar una calibración semejante y se han representado en estos casos siempre con el eje X, Y y A. Se entiende que estos también se pueden adaptar a combinaciones con otros ejes de rotación y traslación.

Adicionalmente, entonces también se calcula la "spindle offset", donde para ello se remite a la Figura 4a. Para ello se mide la concentricidad de la recepción de pieza de trabajo 18 en una dirección X y una Y. Esto se puede realizar a través de la geometría de la recepción de pieza de trabajo 18 misma o a través de la medición de la placa de calibración en las recepciones de pieza de trabajo 18 ("slots"). Para ello se exploran de nuevo las superficies interiores de las escotaduras 16, se pivota el dispositivo de sujeción 3 en 180° y luego se combinan de nuevo los puntos opuestos. Así, mediante la comparación de las mediciones de las escotaduras individuales 16 se puede inferior la "spindle offset" y a la inversa luego también la distancia en la dirección X y en la dirección Y del punto nulo N del dispositivo de sujeción 3. Estos valores también se pueden obtener cuando la probeta 5 (placa de calibración) solo se mide en una escotadura 16, dado que la distancia respecto a otras escotaduras 16 está definida en general. Las probetas 5 sujetas están fabricadas con máxima precisión y exactitud dimensional. Así, todas las escotaduras 16 están provistas entre sí y por sí mismas de tolerancias muy estrechas.

Una compensación se puede representar gráficamente como se ve en la Figura 24. En el sistema de coordenadas ideal se debe acercar un punto con las coordenadas 50; 40. No obstante, se ha determinado que los ejes no están a 90°, sino que forman un ángulo de 80° entre sí. Por consiguiente, se puede calcular que en la dirección X se debe desplazar ahora 43,8 y en la dirección Y 35,54. Para ello también se puede remitir a las fórmulas siguientes.

Resumido brevemente en otras palabras, la presente invención se basa por consiguiente en que un palpador de examen se sujeta en un husillo de mecanizado, que se aproxima entonces a una probeta. Un software reconoce puntos determinados o almacena los puntos medidos, por lo que se determina la cuadratura y paralelismo de los parámetros de calibración (p. ej. de los ejes). Las desviaciones de una orientación ideal teórica se reconocen de este modo y posteriormente se tienen en cuenta en el mecanizado de la pieza de trabajo dental.

Lista de referencias:

1 Máquina CNC

2 Pieza de trabajo dental

3 Dispositivo de sujeción

4 Dispositivo de mecanizado

5 Probeta (placa de calibración)

6 Unidad de control o regulación

7 Carcasa

8 Primer dispositivo de accionamiento

9 Segundo dispositivo de accionamiento

10 Soporte

11 Marco de retención

12 Anillo interior

13 Tercer dispositivo de accionamiento

14 Herramienta de mecanizado

15 Palpador de examen

16 Escotadura en la probeta 5

17 Zona de posicionamiento

18 Recepción de pieza de trabajo en el dispositivo de sujeción 3

BM Modo de mecanizado

KM Modo de calibración

K Parámetro de calibración

Q Valor de corrección

A1-A6 Motores de accionamiento

X Primer eje espacial

Y Segundo eje espacial

Z Tercer eje espacial

B Primer eje de rotación

A Segundo eje de rotación

C Eje de mecanizado

S Señal de movimiento

N Punto nulo

R Punto de referencia

U Eje de doblado

IS Lados interiores

MK Línea central

T Línea teórica

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para el funcionamiento de una máquina CNC, máquina de control numérico computarizado, (1) y para el mecanizado de una pieza de trabajo dental (2), donde la máquina CNC presenta un dispositivo de sujeción (3) para la sujeción de la pieza de trabajo dental (2) y un dispositivo de mecanizado (4) para el mecanizado de la pieza de trabajo dental (2), donde durante el funcionamiento de la máquina CNC (1) en un modo de mecanizado (BM) se mecaniza la pieza de trabajo dental (2) sujeta en el dispositivo de sujeción (3) por el dispositivo de mecanizado (4) de la máquina CNC (1), donde la máquina CNC presenta una carcasa (7), un primer dispositivo de accionamiento (8), un segundo dispositivo de accionamiento (9), un tercer dispositivo de accionamiento (13) y una herramienta de mecanizado (14) sujeta en el dispositivo de mecanizado (4) en forma de una fresa, broca o muela, donde la máquina CNC presenta un primer eje espacial (X), un segundo eje espacial (Y) y un tercer eje espacial (Z) y con el primer dispositivo de accionamiento (8) se puede mover el dispositivo de sujeción (3) con respecto a la carcasa (7) alrededor o a lo largo de al menos un eje (X, A, B), con el segundo dispositivo de accionamiento (9) se puede mover el dispositivo de mecanizado (4) con respecto a la carcasa (7) alrededor o a lo largo de al menos un eje (Y, Z) y a través del tercer dispositivo de accionamiento (13) se puede accionar la herramienta de mecanizado (14) sujeta en el dispositivo de mecanizado (4) de forma giratoria alrededor de un eje de mecanizado (C), caracterizado por que durante el funcionamiento de la máquina CNC (1) en un modo de calibración (KM) mediante una probeta (5) se verifica al menos un parámetro de calibración (K) de la máquina CNC (1) y se establece al menos un valor de corrección (Q), donde la máquina CNC (1) se hace funcionar en el modo de mecanizado (BM) en función del al menos un valor de corrección (Q), donde se verifica qué ángulo forma un eje de rotación (A) del dispositivo de sujeción (3) respecto a un plano (YZ), el cual está fijado por el segundo eje espacial y el tercer eje espacial (Y, Z),

donde la verificación se realiza en tanto que el palpador de examen (15) se desplaza a lo largo del segundo eje espacial (Y) y a través de la diferencia de los puntos explorados respecto al tercer eje espacial (Z) se calcula el ángulo del eje de rotación (A) del dispositivo de sujeción (3) respecto al plano (YZ), donde la orientación del eje de rotación (A) del dispositivo de sujeción (3) con respecto al plano (YZ) forma un parámetro de calibración (K).

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que un parámetro de calibración (K) es la orientación de al menos dos ejes espaciales (X, Y, Z) de la máquina CNC entre sí.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que un parámetro de calibración (K) es un punto nulo (N) del dispositivo de sujeción (3).

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que un parámetro de calibración (K) es al menos un punto de referencia (R) de la probeta (5) con respecto al dispositivo de sujeción (3).

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la probeta (5) está sujeta en el dispositivo de sujeción (3) durante el funcionamiento de la máquina CNC (1) en el modo de calibración (KM).

6. Máquina CNC, máquina de control numérico computarizado, (1) para el mecanizado de una pieza de trabajo dental (2), donde la máquina CNC presenta un primer eje espacial (X), un segundo eje espacial (Y) y un tercer eje espacial (Z) , con

- un dispositivo de sujeción (3) para la sujeción de la pieza de trabajo dental (2),

- un dispositivo de mecanizado (4) para el mecanizado de la pieza de trabajo dental (2),

- una unidad de control o regulación (6) para el control o regulación de los movimientos de la máquina CNC (1), donde la pieza de trabajo dental (2) se puede mecanizar por arranque de virutas en un modo de mecanizado (BM) de la unidad de control o regulación (6),

- una carcasa (7),

- un primer dispositivo de accionamiento (8), con el que el dispositivo de sujeción (3) se puede mover con respecto a la carcasa (7) alrededor o a lo largo de al menos un eje (X, A, B),

- un segundo dispositivo de accionamiento (9), con el que el dispositivo de mecanizado (4) se puede mover con respecto a la carcasa (7) alrededor o a lo largo de al menos un eje (Y, Z),

- una herramienta de mecanizado (14) sujeta en el dispositivo de mecanizado (4) en forma de una fresa, broca o muela y

- un tercer dispositivo de accionamiento (13), donde a través del tercer dispositivo de accionamiento (13) se puede accionar la herramienta de mecanizado (14) sujeta en el dispositivo de mecanizado (4) de forma giratoria alrededor de un eje de mecanizado (C),

caracterizada por que en un modo de calibración (KM) de la unidad de control o regulación (6) mediante una probeta (5) se puede verificar al menos un parámetro de calibración (K) de la máquina CNC (1), en tanto que un palpador de examen (15) se puede desplazar a lo largo del segundo eje espacial (Y) y a través de la diferencia de los puntos explorados respecto al tercer eje espacial (Z) se puede calcular el ángulo del eje de rotación (A) del dispositivo de sujeción (3) con respecto al plano (YZ), que está fijado por el segundo eje espacial y el tercer eje espacial (Y, Z), donde la orientación del eje de rotación (A) del dispositivo de sujeción (3) con respecto al plano (YZ) forma un parámetro de calibración (K), y se puede establecer al menos un valor de corrección (Q), donde la máquina CNC (1) se puede excitar o regular en el modo de mecanizado (BM) por la unidad de control o regulación (6) en función del al menos un valor de corrección (Q).

7. Máquina CNC según la reivindicación 6, caracterizada por que el primer dispositivo de accionamiento (8) presenta tres motores de accionamiento (A1, A2, A3) y el dispositivo de sujeción (3) un soporte (10), preferentemente en forma de c, un marco de retención (11) montado de forma giratoria en el soporte (10) y un anillo interior (12) montado de forma giratoria en el marco de retención (11), donde el soporte (10) se puede mover horizontalmente a lo largo del primer eje espacial (X) mediante un primer motor de accionamiento (A1), el marco de retención (11) se puede girar alrededor de un primer eje de rotación (B) mediante un segundo motor de accionamiento (A2) y el anillo interior (12) se puede girar alrededor de un segundo eje de rotación (A) mediante un tercer motor de accionamiento (A3).

8. Máquina CNC según la reivindicación 6 o 7, caracterizada por que el segundo dispositivo de accionamiento (9) presenta dos motores de accionamiento (A4, A5), donde el dispositivo de mecanizado (4) se puede mover verticalmente a lo largo del segundo eje espacial (Y) por un cuarto motor de accionamiento (A4) y se puede mover horizontalmente a lo largo del tercer eje espacial (Z) por un quinto motor de accionamiento (A5).

9. Máquina CNC según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que un parámetro de calibración (K) es la orientación de al menos dos ejes, preferentemente al menos dos ejes espaciales (X, Y, Z) y/o ejes de rotación (A, B, C) entre sí, es un punto nulo (N) del dispositivo de sujeción (3) o es al menos un punto de referencia (R) de la probeta (5) con respecto al dispositivo de sujeción (3).

10. Máquina CNC según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que en el modo de calibración (KM), la probeta (5) está sujeta en el dispositivo de sujeción (3).