ES2906099T3 - Procedimiento y dispositivo de detección tridimensional de una superficie tridimensional de una pieza - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la detección tridimensional de una superficie tridimensional de una pieza de trabajo capaz de girar alrededor de un eje de rotación, que tiene superficies de apoyo del rodamiento coaxiales en los extremos opuestos, que comprende las etapas de: Recepción o alojamiento de la pieza de trabajo en las superficies de apoyo coaxiales en los elementos del rodamiento abiertos hacia arriba (18, 20), en los cuales la pieza se sostiene con un eje de rotación alineado horizontalmente en una posición centrada meramente por su propio peso, que se caracteriza por las etapas siguientes: Disposición de un aparato de medición óptico (37) que trabaja conforme al método de seccionamiento de la luz de láser con dos sensores (38,40) a una distancia radial de la pieza y alineación del aparato de medición (37) de manera que el plano de la luz de láser del aparato de medición (37) se dirija hacia la pieza y los sensores (18,20) estén alineados de manera que cada sensor (18,20) detecte un plano diferente de los que están entre los sensores y que sea radial al eje de rotación, Desplazamiento del aparato de medición (37) alrededor de la pieza en reposo y medición de la posición tridimensional de una multiplicidad de puntos de la superficie tridimensional de al menos una parte de la pieza desde una pluralidad de posiciones hacia las que se desplaza el aparato de medición (37), donde el movimiento del aparato de medición (37) tiene lugar a lo largo de una vía circular y adicionalmente a lo largo de una trayectoria tangencial a la vía circular.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo de detección tridimensional de una superficie tridimensional de una pieza

La invención se refiere a un procedimiento para la detección tridimensional de una superficie tridimensional de una pieza de trabajo capaz de girar alrededor de un eje giratorio, que tiene superficies de apoyo del rodamiento coaxiales en los extremos opuestos, y a un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento.

En un procedimiento conocido de la DE 102013 100899 A1 para determinar el eje de mecanización de una pieza en bruto capaz de girar, se recoge una pieza de referencia y seguidamente se aprieta la pieza en bruto en los elementos del rodamiento de un dispositivo de medición. Mientras las piezas son giradas por medio de un mecanismo del dispositivo de medición alrededor de su eje de rodamiento, se miden las zonas de la superficie de la pieza de referencia y de la pieza en bruto, con un dispositivo sensorial óptico, que trabaja conforme al método del corte por láser, que se desplaza en una dirección recta a lo largo de la correspondiente pieza. Los datos de posición tridimensional medidos de las zonas superficiales de la pieza de referencia y de la pieza en bruto son registrados en una memoria de datos por un ordenador, como superficies parciales de referencia y como superficies parciales brutas. Ambas superficies registradas son comparadas y de las desviaciones averiguadas se calcula un efecto de desequilibrio y del mismo se deduce la posición del eje principal de inercia y del eje de mecanización de la pieza en bruto.

La invención tiene el cometido de preparar o facilitar un procedimiento nuevo para la detección tridimensional de una superficie tridimensional de una pieza de trabajo que gira alrededor de un eje giratorio, que se caracteriza por un modo de funcionamiento simple y económico. Además, debe crearse un dispositivo nuevo para llevar a cabo el procedimiento, que se pueda fabricar de forma económica.

El cometido se resuelve conforme a la invención mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1 y mediante un dispositivo con las características de la reivindicación 7. Las configuraciones preferidas del procedimiento y del dispositivo se indican en las correspondientes reivindicaciones.

Conforme a la invención el procedimiento comprende las etapas siguientes para la detección tridimensional de una superficie tridimensional de una pieza de trabajo capaz de girar alrededor de un eje giratorio, que tiene superficies de apoyo coaxiales en los extremos opuestos:

Alojamiento o recepción de la pieza de trabajo en las superficies de apoyo coaxiales en los elementos del rodamiento abiertos por arriba, en los cuales la pieza de trabajo se mantiene sola por su propio peso, en una posición centrada con el eje giratorio orientado horizontalmente.

Disposición de un aparato de medición óptico que trabaja conforme al método del corte por láser con dos sensores a una distancia radial de la pieza de trabajo y alineación del aparato de medición de manera que el plano de luz láser incida en la pieza y discurra paralelamente al eje giratorio y los sensores queden alineados de manera que, cada sensor detecte otro lateral de un plano radial al eje giratorio que se encuentre entre los sensores.

Desplazamiento del aparato de medición alrededor de la pieza de trabajo en reposo y medición de la posición tridimensional de una multitud de puntos de la superficie tridimensional de al menos una sección de la pieza de una multitud de posiciones, por las que se desplaza el aparato de medición, donde el desplazamiento del aparato de medición a lo largo de una vía o trayectoria circular y adicionalmente a lo largo de una vía o trayectoria tangencial a la vía circular.

En el procedimiento conforme a la invención la pieza de trabajo se mantiene en reposo durante el proceso de medición y el aparato de medición se desplaza en círculo alrededor de la pieza que está en reposo. El procedimiento tiene la ventaja de que el almacenamiento de la pieza en los alojamientos del dispositivo de medición es simple y se puede prescindir del mismo si se tensa firme la pieza de trabajo. Los alojamientos del dispositivo de medición no necesitan de ningún medio tensor y no se necesitan desplazamientos axiales de los alojamientos del dispositivo de medición en el almacenamiento de la pieza. Además, el procedimiento no requiere ningún almacenamiento giratorio de los alojamientos para las piezas y tampoco ningún mecanismo giratorio regulador para girar la pieza durante el proceso de medición. Ciertamente se requiere un mecanismo para desplazar el aparato de medición alrededor de la pieza de trabajo, pero este es más económico si se compara con los alojamientos y mecanismos necesarios para un alojamiento giratorio en particular de piezas de trabajo pesadas. El alojamiento estático de la pieza y la renuncia por tanto de un medio tensor tiene además la ventaja de que se puede realizar la colocación de la pieza en el dispositivo de medición y la extracción de esta una vez realizada la medición por medio de dispositivos de transporte y de conducción, que existen mayoritariamente en empresas equipadas para fabricación en serie, de manera que no se necesitan dispositivos especiales para el transporte. La integración de un aparato de medición que funcione conforme al procedimiento en cadenas integradas de producción continúa es por tanto sencilla.

El desplazamiento del dispositivo de medición óptico alrededor de la pieza de trabajo se puede llevar a cabo conforme a la invención de forma continuada o en varias etapas de desplazamiento a lo largo de una trayectoria circular. Adicionalmente al desplazamiento a lo largo de la vía circular se puede realizar este desplazamiento superpuesto del aparato de medición a lo largo de una vía tangencial a la trayectoria circular de forma continuada o en etapas de desplazamiento. De este modo se pueden detectar también bien cortes posteriores de la pieza y se pueden evitar mediciones incompletas de la superficie tridimensional mediante el sombreado de algunas secciones. Preferiblemente los desplazamientos del aparato de medición se realizan a lo largo de la trayectoria circular y se solapan con una trayectoria tangencial y con ello se consigue un desplazamiento fluido, rápido y exento de sacudidas del aparato de medición y se evitan vibraciones de los sensores, o a la inversa donde se pueden realizar mediciones de la posición de las superficies de la pieza durante ambas etapas de desplazamiento.

El desplazamiento del aparato de medición a lo largo de la vía circular está limitado a un ángulo central de 380° como máximo conforme a otra propuesta de la invención. La adición de energía al dispositivo de medición y la transmisión de los datos de medición a un ordenador puede por ello realizarse mediante cable sin peligro de una fuerte deformación del cable.

Para medir piezas de trabajo más largas se ha previsto además según el procedimiento conforme a la invención que el dispositivo de medición se desplace por secciones en un sentido longitudinal de la pieza, de forma que en cada sección axial a la que se desplace el aparato de medición, manteniendo paralizado el movimiento axial se realice un movimiento del aparato de medición alrededor de la pieza que está en reposo. Por tanto, puede ser preferible que, en las secciones axiales siguientes, por las cuales se desplaza el aparato de medición, los movimientos del aparato de medición alrededor de la pieza en reposo sean en sentido contrario. Se evitará de ese modo un movimiento hacia atrás no aprovechado del dispositivo de medición y el gasto de tiempo necesario para ello. El procedimiento de medición podrá empezar inmediatamente después de alcanzar la siguiente sección axial.

Un dispositivo preferible para la detección tridimensional de la superficie tridimensional de una pieza que gira alrededor de un eje giratorio, que en los extremos opuestos tiene superficies de apoyo coaxiales consta de un armazón según la invención, dos elementos del rodamiento abiertos hacia arriba, dispuestos en el armazón coaxialmente a un eje de rodamiento alineado horizontalmente, que se han configurado para recibir la pieza en las superficies de apoyo coaxiales en una posición centrada en el eje del rodamiento y en la cual la pieza se mantiene en la posición centrada meramente por su propio peso, un dispositivo de medición óptico, que funciona conforme al método de corte del láser y se ha dispuesto a una distancia radial del eje de rodamiento sobre un soporte y alineado de manera que el plano de luz láser del aparato de medición se dirige a la pieza de trabajo, donde el aparato de medición tiene al menos dos sensores alineados de tal forma que cada sensor detecta un lateral diferente de un plano que se encuentra entre los sensores y que es radial al eje del rodamiento, un husillo hueco, que está dispuesto en el bastidor o armazón coaxialmente al eje del rodamiento, donde el dispositivo de medición se monta junto con el soporte en el husillo hueco y es guiado a través del husillo hueco a lo largo de una trayectoria circular alrededor del eje del rodamiento, un mecanismo de giro controlable, mediante el cual el husillo hueco puede ser guiado en ambas direcciones de rotación, un mecanismo lineal controlable, que está dispuesto en el husillo hueco y transporta el aparato de medición y desplaza el aparato de medición, tangencialmente al eje del rodamiento, un dispositivo de control eléctrico para controlar el mecanismo giratorio y el mecanismo lineal y un ordenador con una memoria de datos y un dispositivo de evaluación para almacenar y evaluar los datos de posición medidos por medio del aparato de medición.

El dispositivo conforme a la invención se caracteriza por un gasto mínimo en construcción y por consiguiente bajos costes de fabricación. No necesita ningún dispositivo tensor para tensar la pieza en sus superficies de apoyo y tampoco ningún husillo accionado para girar que lleve dispositivos tensores y facilite un giro de la pieza durante el procedimiento de medición. El dispositivo conforme a la medición tiene únicamente mecanismos gobernables para desplazar el dispositivo, los cuales debido a la comparativamente pequeña masa del dispositivo de medición pueden ser manipulados de forma económica. Preferiblemente son adecuados los servoaccionamientos, que con ayuda del dispositivo regulador pueden realizar definidos desplazamientos ajustables en cuanto a la posición. Un mecanismo de giro gobernable gira el husillo hueco y desplaza el dispositivo de medición a una vía circular alrededor del eje del rodamiento. Un primer accionamiento lineal gobernable sirve para desplazar el husillo hueco y el dispositivo de medición en la dirección del eje del rodamiento y un segundo accionamiento lineal gobernable sirve para desplazar el aparato de medición tangencialmente al eje del rodamiento.

Conforme a otra propuesta de la invención, el dispositivo tiene al menos un sistema de medición de trayectorias independiente, que mide la posición y los movimientos del aparato de medición frente al armazón y/o frente al husillo hueco. El sistema medidor de la trayectoria puede comprender un sistema de medición axial para medir el desplazamiento en la dirección del eje del rodamiento frente al armazón, un sistema de medición de ángulos para medir el movimiento de giro del husillo hueco frente al armazón, un sistema de medición lineal para medir el desplazamiento tangencial del dispositivo de medición frente al husillo hueco o bien un sistema de medición de ángulos para medir la posición del ángulo de giro del dispositivo de medición frente al husillo hueco. Los sistemas de medición de la trayectoria, independientes, elevan la exactitud del dispositivo de medición en lo que se refiere a la detección tridimensional de una superficie tridimensional de una pieza de trabajo y se evita un deterioro de la exactitud de medición, que puede aparecer en la vuelta del movimiento mediante juegos en los accionamientos.

En una configuración preferida del aparato de medición el husillo hueco se puede disponer en un soporte junto al mecanismo de giro que lo acciona, que esté fijado a un primer carro y el cual con ayuda del carro sea guiado por los rieles guía del armazón en la dirección del eje de rodamiento. Los elementos del rodamiento para el alojamiento de la pieza de trabajo se pueden disponer asimismo conforme a la invención en soportes, que queden unidos firmemente al armazón, de manera que la fijación de al menos un soporte se haya configurado frente al armazón en la dirección del eje de rodamiento.

Para valores de medición reproducibles la pieza alojada en los elementos del rodamiento debe estar colocada en su posición axial y su posición de ángulo de giro de forma precisa frente al armazón. Con esta finalidad el dispositivo tiene un dispositivo de alineación regulable, que se ha configurado para enderezar o alinear una pieza alojada en los elementos del rodamiento. El dispositivo de alineación puede estar dispuesto preferiblemente en un segundo carro y con este desplazarse en un armazón desde una posición en reposo situada por fuera de la zona de movimiento del dispositivo de medición a una posición de alineación bajo el eje del rodamiento. Además, el dispositivo de alineación puede tener una cabeza de orientación, que se desplace para alinear la pieza hacia arriba hacia el eje de rodamiento y presente un brazo pinza accionable neumáticamente, mediante el cual la pieza pueda desplazarse a una posición de alineamiento definida.

La invención se explica con detalle a continuación con ayuda de los ejemplos aclaratorios de la invención que se han representado en la figura. Se muestra la

Figura 1 una representación en perspectiva del dispositivo conforme a la invención

El dispositivo 1 representado en la figura 1 tiene un armazón 2 de forma cuadrada, que se ha previsto en un lateral superior con unos rieles guía 4 que se extienden en un sentido longitudinal del armazón 2. En los extremos opuestos de los rieles guía 4 se han dispuesto dos soportes 6,8 en una disposición de simetría complementaria. Los soportes 6,8 tienen respectivamente una placa base 10, 12 que se ha colocado en los rieles guía 4 desplazándose longitudinalmente por el lateral inferior de los elementos guía correspondientes. Las placas base 10,12 de los soportes 6,8 se pueden tensar firmemente en el armazón 2 por medio de un medio tensor no representado. Los medios tensores de al menos uno de los soportes 6,8 pueden aflojarse para poder ajustar la distancia entre los soportes 6,8.

Los soportes 6,8 tienen una forma que se estrecha hacia arriba desde las placas base 10,12 y se han previsto en sus extremos superiores de unos brazos 14,16 paralelos a las placas base 10,12, que se extienden uno con el otro y presentan en sus extremos libres, situados uno frente al otro, un elemento de rodamiento 18,20 respectivo. Los elementos del rodamiento 18,20 tienen la forma de un semicilindro, que está abierto por arriba y que está previsto de una pared que forma un prisma central en su lateral frontal. A consecuencia de esta configuración, las piezas con superficies de apoyo cilíndricas se pueden colocar por arriba de los elementos del rodamiento 18,20, de manera que las superficies cilíndricas de las piezas sean llevadas por los elementos del rodamiento 18,20 por la acción del peso de la pieza a una posición centrada con el eje de rodamiento y en esta posición se mantienen.

Entre los soportes 6,8 se ha colocado un primer carro 22 en los rieles guía 4 del armazón 2 que se desplaza longitudinalmente. El carro 22 está unido a un primer mecanismo lineal regulable 24, mediante el cual se puede desplazar por el armazón 2 en una dirección longitudinal. El carro 22 tiene un soporte del rodamiento 26, que presenta una abertura del rodamiento en su extremo superior, en la cual se ha colocado un husillo hueco 28 coaxialmente al eje del rodamiento definido por los elementos del rodamiento 18,20, con capacidad de giro. El husillo hueco 28 es capacidad de girar sobre una correa dentada 29 mediante un mecanismo de giro 30, que asimismo se ha fijado al soporte de rodamiento 26. Mediante el mecanismo de giro 30 el husillo hueco 28 puede girar alrededor de un ángulo de giro de 380° en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario a las aguas del reloj.

Los elementos de rodamiento 18,20 se han fijado a los extremos de los brazos 14, 16 de manera que se puede ajustar su posición en dirección vertical. De este modo la posición vertical de los elementos del rodamiento puede adaptarse a diferentes diámetros de las superficies de rodamiento de las piezas alojadas en los elementos de rodamiento y se puede conseguir que el eje del rodamiento discurra básicamente coaxial al eje giratorio del husillo hueco 28 y tenga siempre la misma distancia de la bancada de máquina para las diferentes piezas.

El husillo hueco 28 tiene un orificio 32 central, completamente penetrante, cuyo diámetro interior tiene unas medidas tan grandes que los elementos del rodamiento 18,20 pueden penetrar una pieza de estas, por ejemplo, un cigüeñal y los brazos 14, 16 sin problemas en el orificio 32. El husillo hueco 28 y el soporte del rodamiento 26 pueden por tanto desplazarse con el carro 22 tan cerca de los soportes 6, que el brazo 14 se asoma o sobresale por el orificio 32 del husillo hueco 28 y se encuentra con el elemento del rodamiento 18 por el lado del soporte del rodamiento 26 que se aleja del soporte 6 por fuera del husillo hueco 28. En esta posición del soporte del rodamiento 26 ambos elementos del rodamiento 18, 20 son accesibles fácilmente desde arriba, de manera que se puede colocar o extraer una pieza de los elementos de rodamiento 18,20. La posición del soporte del rodamiento 26 que se acerca a los soportes 6 se define por tanto para cargar y descargar el dispositivo 1 con una pieza.

En el lado dirigido hacia el soporte 8 se colocará en el husillo hueco 28 un segundo mecanismo lineal 34 con un elemento o miembro de accionamiento 35 desplazable en un plano perpendicular al eje del rodamiento y uno tangencial al eje de rodamiento, que tendrá un soporte 36. En el soporte 36 se ha fijado un dispositivo de medición 37 con dos sensores 38,40 que trabajan conforme al procedimiento de corte con láser. Para el suministro energético al mecanismo lineal 34 y al dispositivo de medición 37 y para la transmisión de datos de medición a un ordenador se ha dispuesto en el husillo hueco 28 un mazo de cables 33 flexible, enrollable, que está fijado por un extremo al soporte del rodamiento 26 y allí está conectado a otro mazo de cables.

Los sensores 38, 40 se dirigen al eje del rodamiento, donde sus planos de luz láser discurren en paralelo al eje del rodamiento. Los ejes de medición centrados de los sensores 39, 40 están inclinados hacia el eje de rodamiento de manera que en se encuentran en un ángulo agudo de un plano radial al eje del rodamiento, situado entre los sensores 38,40, de manera que cada sensor 38,40 puede detectar otro lado de un plano radial al eje del rodamiento, situado entre los sensores 38,40. Las superficies transparentes 39,41 ilustran la posición de las secciones planas de medición de los sensores 38, 40 en la posición del dispositivo de medición 37 mostrado en la figura 1. Las zonas de medición planas de los sensores 38, 40 pueden situarse en el mismo plano o en dos planos paralelos.

Para obtener valores de medición reproducibles es necesario colocar la pieza alojada en los elementos del rodamiento 18,20 en la posición axial y angular. Esta función es asumida por un dispositivo de alineación regulable 44, que está dispuesto en un segundo carro 46 y es desplazable con este en un armazón 2 desde una posición de reposo situada debajo del brazo 16 a una posición de alineación, que se encuentra debajo del eje de rodamiento entre los elementos del rodamiento 18,20. Para desplazar el dispositivo de alineación 44 se ha dispuesto un tercer mecanismo lineal regulable 48 en el armazón 2. El dispositivo de alineación 44 presenta una pieza alojada en los elementos del rodamiento 18,20 con una cabeza de alineación 50 capaz de desplazarse, que está equipada con unas pinzas 52 accionables neumáticamente, mediante las cuales se agarra la pieza y es capaz de ser desplazada mediante un deslizamiento axial y un giro a una posición axial definida y a una posición del ángulo de giro. Una vez llevada a cabo la alineación la cabeza de alineación 50 puede descender y el dispositivo de alineación 44 vuelve a la posición de reposo bajo el brazo 16. La pieza alineada se mantiene en la posición de referencia por su propio peso y por el rozamiento existente entre las superficies de apoyo y los elementos del rodamiento 18,20 durante el proceso de medición.

Para la obtención de valores de medición reproducibles y mas exactos también es necesario un conocimiento exacto de la posición del dispositivo de medición óptico 37 respecto a la pieza alineada. Para conseguir todo esto el dispositivo 1 tiene varios sistemas de medición de la trayectoria independientes, con los cuales se pueden medir las posiciones y las trayectorias del dispositivo de medición 37.

Para ello existe en los rieles guía 4 un sistema de medición axial 54 que interacciona con el primer carro 22 y el segundo carro 46, con el cual se pueden medir las posiciones axiales y las trayectorias del soporte del rodamiento 26 y del dispositivo de alineación 44 frente al armazón 2. En el soporte del rodamiento 26 existe un sistema de medición de ángulos de giro que interacciona con el husillo hueco 28, que sirve para medir las posiciones del ángulo de giro y las trayectorias de giro del husillo hueco 28 frente al soporte del rodamiento 26 y por tanto también frente al armazón 2. Además, existe en el tercer accionamiento lineal 48 un sistema de medición lineal que mide las posiciones y trayectorias del soporte 36 en un sentido tangencial en lo que se refiere al husillo hueco 28. Ciertamente los accionamientos lineales 28, 34 y 48 así como el accionamiento giratorio 30 disponen de sus propios sistemas de medición de las posiciones, que se emplean para su control y maniobra. Pero los sistemas de medición de las trayectorias independientes de los accionamientos previstos conforme a la invención son muy exactos y en su exactitud de medición no se ven alterados por los juegos o bien otras influencias o accionamientos en su exactitud.

El dispositivo 1 descrito se ha definido preferiblemente de manera que detecte tridimensionalmente la superficie tridimensional de una pieza de trabajo que gira alrededor de un eje giratorio, en particular un cigüeñal, y pueda calcular por ejemplo a partir de los valores de medición detectados un eje de mecanización para la mecanización de la pieza, en el cual la pieza presente un desequilibrio a ser posible mínimo tras la mecanización. Para realizar las mediciones se colocará la pieza que se va a medir en el dispositivo 1 de manera que la pieza sea alojada con las zonas de apoyo coaxiales en ambos extremos de los elementos del rodamiento 18,20 y en una posición centrada al eje de rodamiento de los elementos del rodamiento 18,20. El soporte del rodamiento 26 se ha aproximado a los soportes 6 para este proceso más cerca de lo que se muestra en la figura 1 y el dispositivo de medición 37 está colocado de manera que la colocación de la pieza en los elementos del rodamiento 18, 20 no se ve obstaculizada por el husillo hueco 28 y el dispositivo de medición 37.

La pieza W representada solo parcialmente en la figura 1, alojada en los elementos del rodamiento 18,20 es colocada a continuación por medio del dispositivo de alineación 44 en su posición axial y en su posición de ángulo de giro. Para ello se desplaza el dispositivo de alineación 44 mediante el accionamiento lineal 48 por debajo de la pieza. Después se eleva la cabeza de alineación y la pieza es colocada en una posición definida del ángulo de giro y en una posición axial con ayuda de la pinza neumática 52, en la que se mantiene unida por frotamiento por su propio peso. El dispositivo de alineación 44 vuelve a su posición de reposo bajo el brazo 16 en el soporte 8.

Para medir la superficie tridimensional de la pieza se lleva el dispositivo de medición 37 en la etapa siguiente a la posición inicial adecuada para el comienzo de la medición. En la posición inicial el soporte del rodamiento 26 puede acercarse a los soportes 6, cuando en esta posición del soporte de rodamiento 26 los sensores 38,40 del dispositivo de medición 37 pueden detectar incluso una sección final de la pieza debido a la amplia forma del soporte 36 con sus zonas de medición. Si este no es el caso, el soporte del rodamiento 26 deberá desplazarse desde su posición de reposo en los soportes 6 básicamente más cerca de la pieza, para conseguir la posición inicial. A la posición inicial le corresponde además una posición determinada del ángulo de giro del husillo hueco 28, que se elegirá preferiblemente de manera que desde esta posición sea factible una rotación completa del husillo hueco 28 en un sentido de giro.

Además, en la posición inicial se ajusta una determinada posición tangencial del miembro o elemento de accionamiento 35 del segundo accionamiento lineal 34. Esto puede ser, por ejemplo, una posición del elemento de accionamiento 35, en la cual los planos de corte de la luz de los sensores 38,40 se encuentren a una distancia del eje del rodamiento.

Partiendo de estas posiciones de partida el husillo hueco 28 gira en el sentido de las agujas del reloj con un dispositivo de medición activo 37. El movimiento de giro puede ser uniforme o tener una velocidad de giro que varía. Simultáneamente al inicio del movimiento de giro o incluso con desfase de tiempo se desplaza el dispositivo de medición 37 tangencialmente en una primera dirección mediante la activación del accionamiento lineal 34, de manera que ambos movimientos se solapan mientras se detectan los valores de medición. Tras un giro del husillo hueco 28 de por ejemplo unos 90°, el movimiento tangencial del accionamiento lineal 34 llega a un extremo y se reestructura el accionamiento lineal 34 y vuelve libremente a la dirección opuesta, mientras que el husillo hueco gira de nuevo en la misma dirección. Tras el giro del husillo hueco 28 por ejemplo 270°, el mecanismo lineal 34 se puede reestructurar de nuevo y desplazarse de nuevo tangencialmente en la primera dirección, donde alcance su posición de partida, cuando el husillo hueco 28 haya realizado una rotación completa. El dispositivo de medición 37 se desplazará una vez alrededor de la pieza en el proceso descrito, de forma que la sección de la pieza detectada por los sensores 38,40 del dispositivo de medición 37, a consecuencia del desplazamiento tangencial que tiene lugar al mismo tiempo del dispositivo desde múltiples perspectivas diferentes, y con ello los valores de medición obtenidos facilitarán el calculo de un modelo totalmente tridimensional de la sección de la pieza detectada.

Si las piezas son más largas que la sección que va a ser detectada en una vuelta del dispositivo de medición se desplazará para la detección de la siguiente sección contigua de la pieza mediante el cambio de rumbo del accionamiento lineal 24 del soporte del rodamiento 26 en una cantidad determinada en la dirección del soporte 8.El husillo hueco 28 y el accionamiento lineal 34 se mantienen en este proceso en una posición alcanzada al final del anterior ciclo de medición, que configura la posición de partida para el siguiente ciclo de medición con los soportes de rodamiento 26 desplazados axialmente. Después el husillo hueco 28 gira del modo anteriormente descrito, contrariamente al sentido de las agujas del reloj, y el dispositivo de medición se desplaza con ello tangencialmente en la dirección modificada. Al final de este segundo ciclo de medición el husillo hueco 28 y el accionamiento lineal 34 se encuentran en la posición inicial a la que se llega antes del primer ciclo de medición.

Según la longitud de la pieza se pueden realizar otros ciclos de medición en los ciclos de medición descritos con un soporte de rodamiento 26 desplazado todavía más axialmente.

La ejecución descrita de un ciclo de medición es únicamente una de las distintas posibilidades que se pueden llevar a cabo preferiblemente con el dispositivo conforme a la invención. Si se tiene que detectar por completo la configuración tridimensional de la pieza con una perspectiva orientada radialmente al eje del rodamiento, se puede prescindir de desplazamientos tangenciales del dispositivo de medición y la medición se puede llevar a cabo en una vuelta continua del dispositivo de medición alrededor de la pieza de trabajo. Además, puede ocurrir que la detección exacta requiera únicamente un desplazamiento tangencial del dispositivo de medición a uno o dos laterales de la pieza, de manera que de acuerdo con ello únicamente sea preciso realizar una detección complementaria con desplazamiento tangencial del dispositivo de medición si el dispositivo de medición se dirige a estos laterales en su recorrido. En otros casos puede ser preferible que al mismo tiempo durante una vuelta continua del dispositivo de medición se desplace el dispositivo de medición además una vez o varias veces tangencialmente, solapándose con ello el movimiento de giro y el movimiento tangencial del dispositivo de medición. También puede ser una ventaja que exista una interconexión definida del movimiento de giro y del movimiento tangencial. Frente a una cifra pequeña de valores de medición alcanzables, la ganancia de tiempo representa este respecto un proceso de medición continuado, ininterrumpido.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la detección tridimensional de una superficie tridimensional de una pieza de trabajo capaz de girar alrededor de un eje de rotación, que tiene superficies de apoyo del rodamiento coaxiales en los extremos opuestos, que comprende las etapas de:

Recepción o alojamiento de la pieza de trabajo en las superficies de apoyo coaxiales en los elementos del rodamiento abiertos hacia arriba (18, 20), en los cuales la pieza se sostiene con un eje de rotación alineado horizontalmente en una posición centrada meramente por su propio peso,

que se caracteriza por las etapas siguientes:

Disposición de un aparato de medición óptico (37) que trabaja conforme al método de seccionamiento de la luz de láser con dos sensores (38,40) a una distancia radial de la pieza y alineación del aparato de medición (37) de manera que el plano de la luz de láser del aparato de medición (37) se dirija hacia la pieza y los sensores (18,20) estén alineados de manera que cada sensor (18,20) detecte un plano diferente de los que están entre los sensores y que sea radial al eje de rotación,

Desplazamiento del aparato de medición (37) alrededor de la pieza en reposo y medición de la posición tridimensional de una multiplicidad de puntos de la superficie tridimensional de al menos una parte de la pieza desde una pluralidad de posiciones hacia las que se desplaza el aparato de medición (37), donde el movimiento del aparato de medición (37) tiene lugar a lo largo de una vía circular y adicionalmente a lo largo de una trayectoria tangencial a la vía circular.

2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza por que el plano de la luz de láser del aparato de medición (37) discurre paralelamente al eje de rotación.

3. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que el desplazamiento del aparato de medición (37) a lo largo de la vía circular se limita a un ángulo central de como máximo 380°.

4. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que el aparato de medición (37) se desplaza por secciones en la dirección longitudinal de la pieza, donde en cada sección del desplazamiento en la dirección longitudinal, tiene lugar un desplazamiento del aparato de medición (37) alrededor de la pieza de trabajo en reposo.

5. Procedimiento conforme a la reivindicación 4, que se caracteriza por que los desplazamientos del aparato de medición (37) alrededor de la pieza de trabajo en reposo se realizan en secciones sucesivas de desplazamiento en sentido longitudinal en direcciones opuestas.

6. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que una pieza de trabajo alojada en los elementos del rodamiento (18,20) se alinea en una posición axial definida y en una posición definida del ángulo rotacional mediante un aparato de alineación controlable (44) previamente a la detección tridimensional de su superficie tridimensional.

7. Aparato o dispositivo (1) para la detección tridimensional de una superficie tridimensional de una pieza de trabajo capaz de girar alrededor de un eje de rotación, que tiene superficies de apoyo del rodamiento coaxiales en extremos opuestos, que comprende un bastidor o armazón (2),

dos elementos de apoyo del rodamiento abiertos hacia arriba (18,20), dispuestos en el armazón coaxialmente a un eje del rodamiento alineado horizontalmente, que se han configurado para recibir la pieza en las superficies de apoyo coaxiales en una posición centrada en el eje del rodamiento y en la cual la pieza se mantiene en la posición centrada meramente por su propio peso, que se caracteriza por,

un dispositivo de medición óptica (37), que funciona conforme al método de corte del láser y se ha dispuesto a una distancia radial del eje de rodamiento sobre un soporte (36) y alineado de manera que el plano de la luz de láser del aparato de medición (37) se dirige a la pieza de trabajo, donde el aparato de medición (37) tiene al menos dos sensores (38,40) alineados de tal forma que cada sensor (38,40) detecta un lateral diferente de un plano que se encuentra entre los sensores (38,40) y que es radial al eje del rodamiento,

un husillo hueco (28), que está dispuesto en el bastidor o armazón (2) coaxialmente al eje del rodamiento, donde el dispositivo de medición (37) se monta junto con el soporte (36) en el husillo hueco (28) y es guiado a través del husillo hueco (28)a lo largo de una trayectoria circular alrededor del eje del rodamiento,

un mecanismo de giro controlable (30), mediante el cual el husillo hueco (28) puede ser guiado en ambas direcciones de rotación,

un mecanismo lineal controlable (34), que está dispuesto en el husillo hueco (28) y transporta el aparato de medición (37) y desplaza el aparato de medición (37), tangencialmente al eje del rodamiento,

un dispositivo de control eléctrico para controlar el mecanismo giratorio (30) y el mecanismo lineal (34) y

un ordenador con una memoria de datos y un dispositivo de evaluación para almacenar y evaluar los datos de posición medidos por medio del aparato de medición.

8. Dispositivo conforme a la reivindicación 7, que se caracteriza por que el husillo hueco (28), el soporte (36) y el dispositivo de medición (37) pueden ser desplazados juntos por medio de otro mecanismo lineal (24) controlable en la dirección del eje del rodamiento con respecto al armazón (2).

9. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7 o 8, que se caracteriza por sistemas de medición de vías independientes, que se adaptan para medir las posiciones y/o las trayectorias del aparato de medición (37) con respecto al armazón (2).

10. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7 a 9, que se caracteriza por que el husillo hueco (28) y el mecanismo giratorio que lo acciona (30) se disponen en un soporte del rodamiento (26) que se ha fijado a un primer carro (22) y con ayuda del carro (22) es guiado sobre rieles guía (4) en un armazón (2) en la dirección del eje del rodamiento.

11. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7 a 10, que se caracteriza por un aparato de alineación (44) regulable, que se ha diseñado para alinear una pieza de trabajo alojada en los elementos del rodamiento (18,20) en una posición axial y en una posición angular.

12. Dispositivo conforme a la reivindicación 11, que se caracteriza por que el aparato de alineación (44) se ha dispuesto en un segundo carro (46) y es desplazable con este en un armazón (2) desde una posición de reposo que se encuentra fuera de la zona de movimiento del aparato de medición (37) a una posición de alineación bajo el eje del rodamiento.

13. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 11 o 12, que se caracteriza por que el aparato de alineación (44) comprende una cabeza de alineación (50) que es desplazable hacia arriba en el eje del rodamiento para alinear la pieza de trabajo y tiene brazos pinza (52) accionables neumáticamente para agarrar la pieza de trabajo.

14. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 11 a 13, que se caracteriza por que para desplazar el aparato de alineación (44) desde la posición de reposo hasta una posición de alineación se ha dispuesto un tercer accionamiento lineal controlable (48) en el armazón (2).