ES2907004T3

ES2907004T3 - Procedimiento y dispositivo para medir una herramienta de mecanizado por rodadura

Info

Publication number: ES2907004T3
Application number: ES18815646T
Authority: ES
Inventors: Philipp Huber; Roger Kirsch; Hartmut Marx; Michael Mros; Michel Müller
Original assignee: Reishauer AG
Current assignee: Reishauer AG
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2038-12-06
Also published as: KR20200096832A; US11850671B2; JP7356977B2; EP3724598A1; CH714443A1; CH714443A8; JP2021506598A; US20200368835A1; EP3724598B1; KR102559309B1; CH714443B1; WO2019115332A1; CN111492199A; CN111492199B

Abstract

Procedimiento para medir una herramienta (1) para el mecanizado por rodadura de piezas de trabajo dentadas (3), en particular de una herramienta de pelado por rodadura o de una herramienta de tallado por rodadura, pudiendo hacerse girar la herramienta alrededor de un eje de herramienta (B) y presentando una pluralidad de dientes cortantes (14), formando cada uno de los dientes cortantes un filo real, y ejecutándose el procedimiento utilizando un aparato de medición (11; 23), caracterizado por que el procedimiento presenta las siguientes etapas: (a) calcular un punto de contacto virtual (m1 a m5) sobre un filo virtual (S) de una herramienta virtual (1v), extendiéndose el filo virtual (S) a lo largo de una dirección longitudinal de filo y presentando transversalmente a la dirección longitudinal de filo una redondez, correspondiendo el filo virtual (S) a una geometría de filo teórica del filo real, y teniendo lugar el cálculo del punto de contacto virtual (m1 a m5) de tal manera que el filo virtual (S) entraría en contacto con una pieza de trabajo virtual (3v) con una geometría de flancos teórica predeterminada en el punto de contacto virtual (m1 a m5), cuando la herramienta virtual ejecuta con la pieza de trabajo virtual un movimiento de rodadura; (b) calcular una orientación relativa (Σ1 a Σ5) entre el eje de herramienta (B) y el aparato de medición (11; 23) así como una posición relativa de traslación entre la herramienta (1) y el aparato de medición (11; 23) basándose en el punto de contacto virtual calculado (m1 a m5), de modo que con el aparato de medición (11; 23) se puede llevar a cabo una medición en el punto de contacto virtual (m1 a m5); (c) ajustar la orientación relativa calculada entre el eje de herramienta (B) y el aparato de medición (11; 23) y la posición relativa calculada entre la herramienta (1) y el aparato de medición (11; 23); y (d) realizar una medición en el filo real, como mínimo, de uno de los dientes cortantes (14) de la herramienta (1) en la orientación relativa y la posición relativa ajustadas.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para medir una herramienta de mecanizado por rodadura

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un procedimiento para medir una herramienta de mecanizado por rodadura así como a un dispositivo para la realización del procedimiento.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

En el caso del procedimiento de pelado por rodadura se trata de un procedimiento con arranque de virutas continuo, en el que se utilizan herramientas de tipo rueda dentada para el mecanizado de piezas de trabajo rotatorias. El pelado por rodadura (fresado tipo “power skiving”) se puede emplear, además de en el mecanizado en blando, en particular también para el mecanizado fino en duro de piezas de trabajo dentadas previamente. Para el mecanizado de piezas de trabajo se alojan la herramienta y la pieza de trabajo en husillos de rotación. A este respecto, los ejes de giro de la herramienta y la pieza de trabajo están dispuestos inclinados. Mediante un acoplamiento de los movimientos giratorios de la herramienta y la pieza de trabajo alrededor de los ejes de giro se implementa el movimiento de rodadura típico del procedimiento con una cinemática de pelado por rodadura complicada. Con este procedimiento con arranque de virutas se pueden mecanizar dentados tanto externos como internos.

Los dientes de una herramienta de pelado por rodadura forman en la zona de la superficie frontal de la herramienta filos. El filo de cada diente no forma en la práctica un canto afilado de manera arbitraria, sino que está redondeado con un radio. El flanco de diente final en la pieza de trabajo pelada se conforma por medio de formación de cortes por generación mediante el filo definido geométricamente de la herramienta de pelado por rodadura, no quitándose al final del mecanizado por pelado por rodadura prácticamente ya ninguna viruta y teniendo lugar el contacto entre la herramienta y la pieza de trabajo ya solo de manera puntual. En el transcurso del movimiento de rodadura, el punto de contacto correspondiente se mueve entre la pieza de trabajo mecanizada del todo y la herramienta constantemente a lo largo del filo redondeado. A este respecto, la disposición inclinada de los ejes de giro de la herramienta y la pieza de trabajo conduce a que el punto de contacto no se desplace solo en la dirección longitudinal a lo largo del filo, sino que al mismo tiempo cambie también transversalmente su situación sobre la curvatura de la redondez del diente cortante. Es decir, los puntos de contacto que actúan en el desarrollo del movimiento de rodadura forman una curva tridimensional sobre la redondez del diente cortante. La evolución de esta curva tridimensional está determinada por el diseño de la herramienta y magnitudes de ajuste tales como la orientación relativa y la situación de la herramienta y la pieza de trabajo. La curva tridimensional se puede calcular a partir de los datos de diseño.

Las tesis doctorales de Andreas Hühsam, “Modellbildung und experimentelle Untersuchungen des Walzschalprozesses”, Forschungsbericht tomo 111, Instituto wbk de la Universidad de Karlsruhe, Shaker Verlag GmbH, 2002, páginas 23-66 y Andreas Bechle, “Beitrag zur prozesssicheren Bearbeitung beim Hochleistungsfertigungsverfahren Walzschalen”, Forschungsbericht tomo 132, Instituto wbk de la Universidad de Karlsruhe, Shaker Verlag GmbH, 2006, páginas 26-28, discuten de manera amplia el modelado del pelado por rodadura y la fabricación conforme a la calidad de una herramienta de pelado por rodadura como elemento decisivo del procedimiento de pelado por rodadura. Hühsam presenta un modelo cinemático del pelado por rodadura. Con este enfoque se puede calcular la geometría de filo compleja de una herramienta de pelado por rodadura. La operación esquemática para la producción de esta herramienta de pelado por rodadura la muestra Bechle en la figura 2-21 en la página 28. La pieza bruta de herramienta se completa por medio de rectificación. Tras la primera pasada de rectificación se mide la rueda de pelado por rodadura en una máquina de medición, y se determinan la exactitud de masa y de forma. Se establecen las desviaciones con respecto a la geometría teórica y se eliminan mediante la corrección del proceso de avivado NC y el nuevo perfilado del disco de rectificación. Este ciclo se repite hasta que la masa y la forma sean correctas.

Sin embargo, en el caso de una medición con una máquina de medición convencional no se tiene en cuenta que los puntos de contacto se mueven sobre la redondez de los filos en el transcurso del movimiento de rodadura a lo largo de la curva tridimensional ya mencionada. Una máquina de medición convencional no es capaz de tener en cuenta esta curva tridimensional.

Además, una medición en una máquina de medición independiente es desventajosa, porque el traslado de la herramienta entre la máquina de medición y el husillo de herramienta requiere mucho tiempo y a este respecto se pueden producir errores de fijación y de traslado, que influyen negativamente en el resultado de fabricación.

En la Patente US 2015/0081083 A1 se propone medir por palpado una herramienta de pelado por rodadura. Para ello se proporciona un cuerpo de medición, que representa una imagen exacta de los flancos que se deben mecanizar de un dentado de pieza de trabajo. Este tipo de medición posibilita una determinación exacta de la distancia que se debe ajustar en la máquina de mecanizado entre el eje de pieza de trabajo y el eje de herramienta, pero no es adecuada para una medición del filo que actúa durante el pelado por rodadura.

En la Patente WO 2016/150985A1 se propone medir la desviación de la situación del canto de corte de cabeza, del canto de corte izquierdo y del canto de corte derecho de cada diente cortante de una herramienta de pelado por rodadura con respecto a un contorno ideal, para determinar de esta manera errores de marcha circular. La medición tiene lugar por palpado con una bola de medición. En este procedimiento tiene lugar una determinación de la situación del canto de corte, pero no una medición del verdadero canto de corte en sí. Las desviaciones de situación determinadas se utilizan entonces en el mecanizado de piezas de trabajo para disminuir los efectos del error de marcha circular sobre la geometría de la pieza de trabajo, al preverse una no linealidad periódica de la relación de acoplamiento entre el giro de la pieza de trabajo y el giro de la herramienta o una variación periódica de la distancia axial.

Por el estado de la técnica anterior se conocen procedimientos para la medición óptica de objetos de medición, que trabajan en el procedimiento por luz transmitida, es decir, el objeto de medición se coloca entre una fuente de luz y un detector de luz, y el detector de luz reconoce cuando el objeto de medición interrumpe el rayo de luz de la fuente de luz.

Un procedimiento de este tipo se da a conocer por ejemplo en la Patente DE 19927872 A1. Para poder detectar también zonas, que debido a la geometría del objeto de medición de lo contrario solo se podrían detectar con dificultad, se propone que la fuente de luz y el detector de luz formen una unidad y están colocados en un dispositivo pivotante. El dispositivo pivotante se puede hacer pivotar con respecto a un eje, que corta el eje de giro del objeto de medición. El dispositivo pivotante se puede regular además por traslación a lo largo de un segundo eje que discurre en perpendicular al eje de pivotado. El objeto de medición se puede regular a lo largo de un tercer eje paralelo al primer eje y hacerse girar alrededor de un cuarto eje que discurre en paralelo al segundo eje, cortado por el primer eje. De este modo, existe la posibilidad de medir, por ejemplo en el caso de dientes cortantes de una herramienta con simetría de rotación, detrás del filo. El documento de patente no da ninguna sugerencia para utilizar una disposición de este tipo para medir herramientas de pelado por rodadura, en particular con redondeces en el filo. En la Patente EP 1050368 A1 se propone un dispositivo de medición óptico para dispositivos de posicionamiento. Una fuente de luz y un detector de luz están dispuestos sobre un soporte común y orientados de tal manera que un rayo de luz de medición de la fuente de luz incida en el detector de luz. El detector de luz detecta cuando se interrumpe el rayo por un objeto de medición. Cuando se produce una interrupción, se genera una señal correspondiente. Es decir, tiene lugar una evaluación binaria sencilla con los estados “luz recibida” (“L”) y “luz no recibida” (“0”). El rayo de luz puede no estar colimado, es decir puede divergir ligeramente desde la fuente de luz hacia el sensor de luz. Antes del detector de luz está dispuesto un canal de luz estrecho, a través del que tiene que pasar la luz para llegar al detector de luz. De este modo, el detector “ve” de manera efectiva solo una región de rayo cilíndrica del haz de rayos de luz que sale de la fuente de luz. Es decir, el rayo de luz actúa como una superficie palpadora cilíndrica, con la que se explora el objeto de medición. No se da a conocer un empleo para la medición de herramientas de pelado por rodadura.

Un puente de medición láser correspondiente se ofrece, por ejemplo, con la denominación NC4 por la empresa Renishaw, Wotton-under-Edge, Reino Unido.

La Patente US 8,411,283 B1 da a conocer un procedimiento, en el que se mide una rueda dentada por medio de mediciones de distancia. En la Patente EP 1398598 A1 se propone la medición de una geometría de canto de corte pequeña por medio de láser de línea y captación de imágenes.

La Patente DE 102010 054742 A1 da a conocer un dispositivo para medir una herramienta, que presenta, como mínimo, un filo con un ángulo de inclinación. El dispositivo comprende un husillo de herramienta, que se puede hacer girar alrededor de un eje de rotación de la herramienta, una unidad de captación de imágenes, que define un eje óptico, a lo largo del que se puede detectar la herramienta, y un mecanismo de regulación lineal, que está previsto para desplazar, como mínimo, una parte de la unidad de captación de imágenes y la herramienta en paralelo al eje de rotación de la herramienta relativamente entre sí. Por medio de un dispositivo de guiado posterior se desplaza la unidad de captación de imágenes durante el movimiento giratorio del husillo de herramienta con una velocidad de desplazamiento a lo largo del eje de rotación de la herramienta. La velocidad de desplazamiento depende del ángulo de inclinación de la herramienta.

REPRESENTACIÓN DE LA INVENCIÓN

En un primer aspecto, un objetivo de la presente invención es indicar un procedimiento de medición para medir el filo de una herramienta de pelado por rodadura, que posibilite una medición con una precisión especialmente alta, se pueda automatizar y se pueda implementar de manera económica, sencilla y rápida.

Este objetivo se alcanza mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1. Además se indica un dispositivo de medición para la realización del procedimiento con las características de la reivindicación 19. Modos de realización adicionales se indican en las reivindicaciones dependientes.

Es decir, se indica un procedimiento para medir una herramienta para el mecanizado por rodadura de piezas de trabajo dentadas. La herramienta se puede hacer girar alrededor de un eje de herramienta y presenta una pluralidad de dientes cortantes. Cada uno de los dientes cortantes forma, como mínimo, un filo real. El procedimiento se ejecuta utilizando un aparato de medición. El procedimiento presenta las siguientes etapas, no ejecutándose estas etapas necesariamente en el orden indicado:

(a) calcular un punto de contacto virtual sobre un filo virtual de una herramienta virtual, extendiéndose el filo virtual a lo largo de una dirección longitudinal de filo y presentando transversalmente a la dirección longitudinal de filo una redondez;

(b) calcular una orientación relativa entre el eje de herramienta y el aparato de medición así como una posición relativa de traslación entre la herramienta y el aparato de medición basándose en el punto de contacto virtual calculado;

(c) ajustar la orientación relativa calculada entre el eje de herramienta y el aparato de medición y la posición relativa calculada entre la herramienta y el aparato de medición; y

(d) realizar una medición en el filo real en la orientación relativa y la posición relativa ajustadas,

realizándose las etapas anteriores (a) a (d) para una pluralidad de puntos de contacto virtuales a lo largo del filo virtual.

Es decir, en primer lugar se considera una herramienta virtual, que define un filo virtual. Como se desprende de la descripción a continuación, el filo virtual sirve para calcular cómo se debería orientar el eje de herramienta en relación con el aparato de medición y cómo se debería situar la herramienta en relación con el aparato de medición, para que la medición pueda tener lugar con alta precisión. A este respecto, el filo virtual corresponde a una geometría de filo predeterminada, en particular a la geometría de filo teórica según el diseño de la herramienta. Este filo virtual no forma a lo largo de la dirección longitudinal de filo un canto infinitamente afilado, sino que está redondeado de manera definida entre la superficie de virutas o, siempre que esté presente, el bisel de superficie de virutas y la superficie libre o, siempre que esté presente, el bisel de superficie libre. Por consiguiente, el filo virtual forma una superficie curvada compleja.

Sobre este filo virtual se encuentra una curva tridimensional, que está compuesta por los puntos, en los que la superficie curvada compleja entraría en contacto con una pieza de trabajo virtual con una geometría de flancos teórica predeterminada, cuando la herramienta virtual ejecuta con la pieza de trabajo virtual el movimiento de rodadura, tal como tiene lugar también en el caso del mecanizado real de una pieza de trabajo real con la herramienta real. Estos puntos sobre el filo virtual se denominan puntos de contacto virtuales. La curva de puntos de contacto virtuales no discurre por regla general en un plano de corte frontal de la herramienta. Los puntos en el espacio, en relación con el eje de la pieza de trabajo virtual y con el eje de la herramienta virtual, en los que tiene lugar este contacto por todas las posiciones de rodadura, forman también una curva, que se denomina línea de ataque virtual. El punto que pertenece a un punto de contacto virtual sobre la línea de ataque virtual se denomina punto de ataque virtual. El punto de contacto virtual sobre el filo y el punto de ataque virtual correspondiente en el espacio son idénticos para el caso en el que se da la posición de rodadura, en la que el punto de contacto virtual entra en contacto con el contorno final del flanco teórico de la pieza de trabajo. Sobre la pieza de trabajo virtual, que corresponde a la geometría teórica, se encuentra también un punto de contacto virtual, que en la posición de rodadura con contacto coincide también con el punto de ataque virtual.

Para un punto de contacto virtual seleccionado, se determina ahora cómo se tienen que orientar el eje de herramienta y el aparato de medición relativamente entre sí, y cómo se tienen que ajustar la herramienta y el aparato de medición relativamente entre sí en cuanto a su posición de traslación, para que con el aparato de medición se pueda llevar a cabo una medición en el punto de contacto virtual (y no por ejemplo en otro punto sobre la curvatura de filo). La orientación y la posición de traslación así calculadas variarán en particular para una herramienta de pelado por rodadura debido a la disposición inclinada entre la herramienta virtual y la pieza de trabajo virtual por regla general de punto de contacto virtual a punto de contacto virtual a lo largo del filo virtual.

La herramienta real y el aparato de medición se ajustan ahora relativamente entre sí tal como se calculó previamente. Para este ajuste se utilizan preferentemente ejes CNC de la máquina. En la orientación así ajustada del eje de herramienta en relación con el aparato de medición y la posición así ajustada de la herramienta en relación con el aparato de medición se lleva a cabo a continuación una medición en el filo real de la herramienta real. Cuando la geometría de filo de la herramienta real difiere de aquella de la herramienta virtual en el punto de contacto virtual calculado, la medición cuantifica la desviación en el punto de contacto virtual. En particular, para llevar a cabo la medición se puede realizar un movimiento relativo adicional de la herramienta en relación con el aparato de medición; por ejemplo, para llevar a cabo la medición se puede girar la herramienta real alrededor del eje de herramienta y expresarse la desviación como diferencia de ángulo de giro, con la que se debe hacer girar la herramienta real, para que el filo real y el filo virtual coincidan en el punto de contacto virtual.

Las etapas anteriores se pueden repetir entonces para uno o varios puntos de contacto virtuales adicionales a lo largo del filo virtual. De esta manera se mide el filo en varios puntos a lo largo de su dirección longitudinal. En particular, las etapas mencionadas anteriormente (a) a (d) se pueden realizar para, como mínimo, cinco puntos de contacto virtuales a lo largo del filo virtual, para posibilitar una afirmación suficientemente detallada sobre la geometría de filo real.

Para interpolar entre los valores de medición para puntos de contacto virtuales sobre el filo, se puede calcular a partir de los resultados de medición, que se determinaron para diferentes puntos de contacto sobre el mismo filo, de manera en sí conocida por medio de cálculo de compensación una curva de compensación para la descripción del filo real.

Para ajustar la orientación relativa entre el eje de herramienta y el aparato de medición, es básicamente concebible variar respectivamente la orientación y la posición del aparato de medición en el espacio, mientras que la orientación del eje de herramienta y la posición de la herramienta son estacionarias. Alternativamente es concebible variar la orientación del eje de herramienta y la posición de la herramienta en el espacio, mientras que el aparato de medición es estacionario. También son posibles formas mixtas. Sin embargo, en la mayoría de los casos ya están presentes de por sí en una máquina herramienta los ejes CNC necesarios, que posibilitan variar la orientación del eje de herramienta en el espacio y ajustar la posición de la herramienta en el espacio. Por tanto, resulta ventajoso que el aparato de medición esté dispuesto de manera estacionaria en el espacio durante la realización del procedimiento y que el ajuste de la orientación relativa y de la posición relativa para el respectivo punto de contacto virtual tenga lugar variando la orientación del eje de herramienta en el espacio y la posición de la herramienta en el espacio. El procedimiento propuesto se puede utilizar con los más diversos procedimientos de medición. Sin embargo, es especialmente adecuado para un procedimiento de medición, en el que el filo de la herramienta se explora tangencialmente. Para ello, el aparato de medición puede proporcionar un medio palpador que trabaja sin contacto o con contacto, y la orientación relativa y la posición relativa se calculan y se ajustan de tal manera que el medio palpador entra en contacto tangencialmente con el filo virtual en el punto de contacto virtual calculado. A este respecto, el medio palpador puede ser un medio palpador físico, que actúa por contacto (un cuerpo presente de manera duradera, real), por ejemplo un dedo palpador, o se puede tratar de un medio palpador no físico, que actúa sin contacto, por ejemplo en forma de un rayo de luz.

Se obtienen ventajas adicionales cuando el medio palpador es de forma cilíndrica y de ese modo define una superficie palpadora cilíndrica, dado que entonces no es importante para la medición la situación de la herramienta a lo largo del eje del cilindro del medio palpador. Esto facilita el ajuste de la situación de la herramienta y del aparato de medición relativo entre sí y simplifica la operación de medición.

Cuando el medio palpador es de forma cilíndrica, este define un eje de cilindro, y la superficie palpadora cilíndrica discurre a una distancia con respecto al eje del cilindro, que corresponde al radio del cilindro. En una configuración ventajosa se calculan y se ajustan entonces la orientación relativa y la posición relativa de tal manera que el eje del cilindro del medio palpador cilíndrico discurre en paralelo al plano tangencial sobre el filo virtual en el punto de contacto virtual calculado, concretamente a una distancia con respecto a este plano tangencial, que corresponde al radio del cilindro. Por consiguiente, la superficie palpadora cilíndrica contiene el punto de contacto virtual y se apoya allí tangencialmente en el filo virtual.

En el caso de utilizar un medio palpador cilíndrico de la manera mencionada anteriormente, el eje del cilindro discurre en un plano, que se encuentra en paralelo al plano tangencial sobre el filo virtual en el punto de contacto virtual calculado. A este respecto queda todavía un grado de libertad para la orientación del eje del cilindro dentro de este plano. Esta orientación se puede seleccionar ventajosamente de tal manera que el eje del cilindro discurra esencialmente a lo largo de la dirección de flanco de la pieza de trabajo virtual. Esta orientación del medio palpador cilíndrico reduce en el caso de un medio palpador físico el riesgo de colisiones con otras zonas de herramienta. En el caso de un medio palpador en forma de un rayo de luz, esta orientación reduce el riesgo de que el rayo de luz se ensombrezca por otras zonas de herramienta.

Cuando el medio palpador está formado por un rayo de luz, el procedimiento se puede ejecutar de manera sencilla tal como sigue: para realizar la medición se hace girar la herramienta en la orientación relativa del eje de herramienta ajustada respectivamente y en la posición relativa entre la herramienta y el aparato de medición ajustada respectivamente en la etapa (d) alrededor del eje de herramienta, y durante el giro se detecta a qué ángulo de giro real se interrumpe el rayo de luz mediante el filo. De este modo se generan de manera alternante señales “L” (no se interrumpe el rayo de luz, detector claro) y “0” (se interrumpe el rayo de luz, detector oscuro). Basándose en esto se puede determinar una desviación entre el ángulo de giro real detectado y un ángulo de giro teórico calculado para el filo virtual. Esta desviación es una medida directa para la desviación de la geometría de filo real con respecto a la geometría de filo teórica. Una ventaja del procedimiento propuesto consiste en que esta desviación no se determina en cualquier punto predeterminado o aleatorio sobre la curvatura del filo, sino exactamente en el punto, en el que entrarían en contacto finalmente la pieza de trabajo y la herramienta, si la herramienta tuviera la geometría teórica predeterminada. Es decir, la medición tiene lugar exactamente en aquellos puntos, que son realmente importantes durante el mecanizado y en los que por tanto el filo se debe medir de manera especialmente precisa. La medición en la etapa (d) se puede realizar en la orientación relativa y la posición relativa ajustadas respectivamente para varios o todos los dientes cortantes de la herramienta, de modo que varios o todos los dientes cortantes sucesivamente interrumpen y dejan libre de nuevo el rayo de luz. De esta manera se pueden medir de manera rápida y eficiente varios dientes cortantes en los puntos de contacto virtuales relevantes, sin que se tengan que variar la orientación relativa entre el eje de herramienta y el aparato de medición y la posición relativa entre estas mediciones.

A partir de mediciones en varios o todos los dientes cortantes se puede determinar, como mínimo, uno de los siguientes parámetros:

- marcha circular de la herramienta;

- centro de diente cortante;

- centro del hueco entre dientes.

A partir de mediciones en uno, varios o todos los dientes cortantes se puede determinar una de las siguientes magnitudes:

- como mínimo, una medida para la desviación del perfil de un flanco fabricado con el filo real con respecto a un flanco virtual fabricado con el filo virtual (en particular el filo teórico) (por ejemplo, error de forma de perfil, error de paso);

- como mínimo, una medida para la variación del filo durante el mecanizado, por ejemplo debido a desgaste.

El procedimiento puede comprender además, como mínimo, las siguientes etapas:

(e) determinar, como mínimo, un ajuste para un control de máquina en base a un resultado de las mediciones, provocando el ajuste que se ajuste una posición relativa entre la herramienta y una pieza de trabajo para el mecanizado de la pieza de trabajo; y

(f) traspasar el ajuste al control de máquina.

Con otras palabras, en base a la geometría de filo determinada se puede variar el ajuste de la herramienta en relación con la pieza de trabajo, para compensar por ejemplo el desgaste del filo.

El ajuste determinado en la etapa (e) se puede traspasar también a un sistema informático externo, que almacena los ajustes en varios momentos y los prepara para un afilado posterior de la herramienta. A este respecto, el traspaso puede tener lugar a través de interfaces estándar.

El procedimiento puede comprender además la visualización de un resultado de la medición en una pantalla, en particular en una pantalla de un panel de control de un control de máquina CNC.

En el caso de la herramienta se puede tratar en particular de una herramienta de pelado por rodadura o de una herramienta de tallado por rodadura.

En particular, en el caso de una herramienta de pelado por rodadura, el procedimiento propuesto en el presente documento presenta ventajas especiales, porque debido a la disposición inclinada de los ejes de rotación de la herramienta y la pieza de trabajo así como a la geometría de filo compleja, casi no evolvente, se obtienen como resultado particularidades, que en los procedimientos de medición convencionales por regla general no se tienen en cuenta suficientemente.

En particular, en el caso de la herramienta se puede tratar de una herramienta de pelado por rodadura con biseles de superficie de virutas variables, tal como se describe en la solicitud de Patente suiza CH 01412/16 del 21/10/2016. El procedimiento se puede ejecutar mientras la herramienta se encuentra sobre un husillo de herramienta, con el que también tiene lugar el mecanizado de piezas de trabajo. Con otras palabras, el procedimiento se puede ejecutar directamente en la máquina, con la que también tiene lugar el mecanizado de piezas de trabajo. Es decir, no es necesario trasladar la herramienta en primer lugar al husillo de una máquina de medición independiente. Sin embargo, también es concebible realizar el procedimiento en una máquina de medición independiente.

Antes de la realización del verdadero procedimiento de medición se pueden ejecutar adicionalmente etapas de procedimiento para la calibración de la posición de medición en la máquina. Tales etapas de calibración se pueden repetir en caso necesario durante un ciclo de mecanizado.

Un dispositivo para la realización de un procedimiento de este tipo presenta:

- un husillo de herramienta para accionar la herramienta para un giro alrededor del eje de herramienta;

- el aparato de medición ya mencionado;

- como mínimo, un eje de pivotado accionado, para variar la orientación relativa entre el eje de herramienta y el aparato de medición; y

- como mínimo, un eje lineal accionado, para variar la posición relativa de traslación entre la herramienta y el aparato de medición.

El dispositivo presenta entonces además un control, que está configurado para ejecutar el procedimiento expuesto anteriormente. Las consideraciones indicadas anteriormente con respecto al procedimiento son válidas igualmente también para el dispositivo según la presente invención. El control puede presentar en particular un software, que durante la realización mediante un procesador del control provoca que el control ejecute el procedimiento expuesto anteriormente.

El dispositivo puede presentar más de un eje de pivotado, para poder ajustar libremente la orientación del eje de herramienta en el espacio en relación con el aparato de medición. En este caso, los ejes de pivotado preferentemente no son paralelos entre sí y discurren preferentemente de manera ortogonal entre sí. El dispositivo puede presentar correspondientemente también más de un eje lineal, para variar libremente la posición relativa de traslación entre la herramienta y el aparato de medición. Las direcciones de los dos o tres ejes lineales son entonces preferentemente independientes linealmente en el sentido matemático y preferentemente también ortogonales entre sí. En particular, la disposición de los ejes de pivotado y lineales se puede ejecutar según las siguientes reglas:

- el aparato de medición está dispuesto de manera estacionaria sobre la bancada de máquina, y la orientación y el posicionamiento de la herramienta en el espacio tienen lugar por medio de, como mínimo, un eje lineal así como por medio de, como mínimo, un eje de pivotado; o

- el aparato de medición está dispuesto de manera fija sobre un carro deslizable, que se puede deslizar, como mínimo, a lo largo de un eje lineal, y la orientación y el posicionamiento de la herramienta en el espacio tienen lugar por medio de, como mínimo, un eje de pivotado.

En ambas variantes de realización pueden estar previstos ejes de pivotado y/o lineales adicionales para la herramienta y/o para el aparato de medición.

En particular, sobre el portaherramientas de una máquina de dentado conocida según un concepto de máquina según la Patente US 6,565,418 B1 o según la Patente US 5,857,894 se puede disponer una cabeza de pelado por rodadura en lugar de una cabeza de rectificación. El aparato de medición se puede disponer en estas máquinas tal como sigue:

(i) En el caso del concepto de máquina de la máquina de dentado según la Patente US 6,565,418 B1, una cabeza de pelado por rodadura está dispuesta sobre un portaherramientas, que se puede deslizar con respecto a la bancada de máquina. La bancada de máquina porta además un soporte de piezas de trabajo móvil, en particular deslizable o pivotable. El aparato de medición puede entonces estar dispuesto sobre este soporte de piezas de trabajo y ser movido por medio de este soporte de piezas de trabajo móvil desde una posición de estacionamiento a una posición de medición. En el caso de este concepto de máquina, el portaherramientas móvil con cabeza de pelado por rodadura implementa tres ejes lineales X, Y y Z así como un eje de pivotado A y un eje de rotación B. Adicionalmente hay un eje lineal o de pivotado adicional C*, que mueve el soporte de piezas de trabajo con el aparato de medición desde la posición de estacionamiento a la posición de medición y de vuelta. El soporte de piezas de trabajo móvil puede servir para fines adicionales. En particular, sobre el soporte móvil puede estar dispuesto además, como mínimo, un husillo de pieza de trabajo para fijar una pieza de trabajo que se debe mecanizar.

(ii) En el caso del concepto de máquina según la Patente US 5,857,894, la cabeza de pelado por rodadura está dispuesta sobre un portaherramientas, que se puede deslizar y hacerse pivotar con respecto a la bancada de máquina. La bancada de máquina porta además un soporte de piezas de trabajo estacionario con husillo de pieza de trabajo. El aparato de medición puede estar entonces dispuesto de manera estacionaria sobre esta bancada de máquina. En el caso de este concepto de máquina, el portaherramientas móvil con cabeza de pelado por rodadura implementa también tres ejes lineales X, Y y Z así como un eje de pivotado A y un eje de rotación B. Adicionalmente está presente también en este caso un eje lineal o de pivotado adicional C*; sin embargo, este sirve para hacer pivotar el portaherramientas (y no, como en el caso del concepto de máquina expuesto anteriormente, el soporte de piezas de trabajo). El portaherramientas se puede en este caso mover, en particular hacerse pivotar, preferentemente entre una posición de trabajo, en la que una herramienta colocada sobre el husillo de herramienta se puede llevar a una interacción con una pieza de trabajo, y una posición de medición, en la que la herramienta actúa conjuntamente con el aparato de medición.

Como ya se ha expuesto, el aparato de medición puede proporcionar un medio palpador que actúa sin contacto o con contacto, y el control puede calcular y ajustar la orientación relativa y las coordenadas relativas de tal manera que el medio palpador entre en contacto tangencialmente con el filo virtual en el punto de contacto virtual calculado. A este respecto, como ya se ha mencionado, resulta ventajoso que el medio palpador sea de forma cilíndrica.

El aparato de medición puede formar en particular una barrera de luz. Para ello, el aparato de medición puede presentar una fuente de luz y un detector de luz, estando configurada la fuente de luz para generar un rayo de luz, que está orientado hacia el detector de luz. El medio palpador actúa en este caso sin contacto y se forma mediante, como mínimo, una zona del rayo de luz. Preferentemente, la fuente de luz y el detector de luz están diseñados de tal manera que una zona de rayo cilindrica del rayo de luz actúe de manera efectiva como medio palpador. El control actúa conjuntamente con el husillo de herramienta de tal manera que el husillo de herramienta hace girar la herramienta para la realización de la medición en la orientación relativa ajustada del eje de herramienta y en las coordenadas relativas ajustadas alrededor del eje de herramienta. El detector de luz está configurado entonces para detectar durante el giro, a qué ángulo de giro real se interrumpe el rayo de luz mediante el filo. La fuente de luz puede comprender en particular un láser, de modo que el aparato de medición forma un puente láser. El láser puede generar en particular un rayo de forma cilindrica circular.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

A continuación se describen modos de realización preferentes de la presente invención mediante los dibujos, que sirven únicamente para su explicación y no se deben interpretar de manera limitativa. En los dibujos muestran:

la figura 1 es una vista en perspectiva de una asociación de pieza de trabajo y herramienta con herramienta de pelado por rodadura así como dispositivo de medición y componentes adicionales de una máquina de pelado por rodadura;

la figura 1 a es una vista en detalle ampliada de la figura 1 en la zona D1;

la figura 2 es una vista en perspectiva de un diente cortante de una herramienta de pelado por rodadura con situación axial perpendicular del husillo de herramienta, apoyándose las superficies palpadoras cilíndricas paralelas al eje en una orientación fija sobre el filo;

la figura 3 es una vista en perspectiva de un diente cortante de una herramienta de pelado por rodadura en situación axial inclinada (de manera análoga a la posición axial durante el mecanizado), apoyándose las superficies palpadoras cilíndricas en diferentes orientaciones sobre el filo;

la figura 3a es una vista en corte ampliada en el plano S1 de la figura ntacto m1; la figura 3b es una vista en corte ampliada en el plano S2 de la figura ntacto m2; la figura 3c es una vista en corte ampliada en el plano S3 de la figura ntacto m3; la figura 3d es una vista en corte ampliada en el plano S4 de la figura ntacto m4; la figura 3e es una vista en corte ampliada en el plano S5 de la figura

ntacto m5; la figura 4 es una vista en perspectiva de una pieza de trabajo virtual interaccionando con una herramienta virtual para ilustrar la situación de una superficie palpadora cilíndrica;

la figura 4a es una vista en detalle ampliada de la figura 4 en la zona D2, estando registradas para una representación mejor de un flanco de diente curvado además curvas bidimensionales;

la figura 5 es otra vista en perspectiva de un diente cortante según la figura 3 con cinco trazas de medición y superficies palpadoras cilíndricas asociadas en los puntos de contacto sobre el filo activo;

la figura 5a es una vista lateral de un diente cortante según la figura 5 con valores Z asociados de los cinco puntos de contacto;

la figura 5b es una vista en planta de un diente cortante según la figura 5 con cinco trazas de medición y posiciones angulares asociadas;

la figura 6 es una vista en perspectiva adicional de un diente cortante según las figuras 3 y 5;

la figura 6a es una vista en corte esquemática en el plano S1 de la figura 6 en situación axial inclinada (de manera análoga a la posición axial durante el mecanizado);

la figura 6b es una vista en corte esquemática en el plano S1 de la figura 6 con rayo láser apoyado tangencialmente en el punto de contacto m1 en la situación vertical;

la figura 6c es una vista en corte esquemática en el plano S5 de la figura 6 en situación axial inclinada (de manera análoga a la posición axial durante el mecanizado);

la figura 6d es una vista en corte esquemática en el plano S5 de la figura 6 con rayo láser apoyado tangencialmente en el punto de contacto m5 en la situación vertical;

la figura 7 es una vista en perspectiva de un puente láser dispuesto verticalmente durante la comprobación de una herramienta de pelado por rodadura y de una representación esquemática de una banda de señales L/0 correspondiente;

la figura 7a es una vista en detalle ampliada de la figura 7 en la zona D3, estando representadas esquemáticamente señales L y 0 así como la marcha circular de la herramienta;

la figura 8 es un diagrama para la representación esquemática de los valores de medición en los puntos de contacto virtuales de una herramienta de pelado por rodadura realizada con, por ejemplo, 75 dientes cortantes, estando representados esquemáticamente valores reales, la curva de compensación calculada, el centro de diente cortante, el paso de dientes y un rango de tolerancia;

la figura 9 es una vista lateral de una disposición con puente láser y husillo de herramienta dispuestos verticalmente; la figura 9a es una vista en perspectiva según la figura 9 con ejes de rotación y lineales para la medición;

la figura 10 es una vista lateral de una disposición con puente láser y husillo de herramienta dispuestos de manera basculada;

la figura 10a es una vista en perspectiva según la figura 10;

la figura 11 es una vista en perspectiva de una disposición con un explorador de barrido y táctil;

la figura 11a es una vista en detalle ampliada de la figura 11 en la zona D4;

la figura 12 es una vista en perspectiva de una máquina de dentado para el pelado por rodadura con una cabeza de pelado por rodadura sobre un portaherramientas desplazable y con dos husillos de pieza de trabajo sobre un portaherramientas pivotable, portando el portaherramientas el dispositivo de medición;

la figura 12a es una vista en detalle ampliada de la figura 12 en la zona D5;

la figura 13 es una vista en perspectiva de una máquina de dentado con un husillo de pieza de trabajo para el pelado por rodadura con una cabeza de pelado por rodadura sobre un portaherramientas desplazable y pivotable, estando dispuesto un dispositivo de medición de manera fija sobre una bancada de máquina;

la figura 13a es una vista en detalle ampliada de la figura 13 en la zona D6;

la figura 14 es una vista en perspectiva para la calibración con mandril calibrador y puente láser dispuesto de manera basculada;

la figura 14a es una vista delantera de la figura 14 con posiciones axiales en la dirección Y;

la figura 14b es una vista lateral de la figura 14 con posiciones axiales en la dirección X; y

la figura 15 es una vista en perspectiva de una disposición para la medición posterior al proceso de la pieza de trabajo con un explorador de barrido, táctil.

DESCRIPCIÓN DE MODOS DE REALIZACIÓN PREFERENTES

Los términos y las geometrías de dentados válidos para ruedas dentadas se establecen en la norma DIN ISO 21771:2014-08 y se entienden en este documento de manera acorde con esta norma.

En los dibujos se representan modos de realización del procedimiento según la presente invención respectivamente de manera esquemática y ampliada. En todas las figuras se utilizan para superficies, ejes, ángulos o elementos adicionales iguales o del mismo tipo números de referencia coincidentes. Los objetos virtuales, tales como herramientas virtuales, piezas de trabajo virtuales, etc., se designan con la letra “v”, que se pone después del número de referencia para el objeto real correspondiente. Las descripciones con respecto a las figuras tienen lugar en general para el pelado por rodadura de dentados externos. Para el pelado por rodadura de dentados internos son válidas consideraciones análogas.

Ejemplos de realización del procedimiento según la presente invención se explicarán a continuación en particular mediante una herramienta de pelado por rodadura real 1 y una herramienta de pelado por rodadura virtual 1v. La herramienta de pelado por rodadura 1 o 1v es en forma de rueda dentada y presenta una pluralidad de dientes cortantes 14 (véase por ejemplo la figura 2), que en la zona del lado frontal de la herramienta forman respectivamente un filo redondeado. Se indica que esta herramienta está representada de manera muy simplificada en los dibujos. Las siguientes reflexiones se pueden emplear para cualquier herramienta de pelado por rodadura, también aquellas con rectificado en escalones u otros diseños geométricos.

La figura 1 muestra a modo de ejemplo una vista en perspectiva de elementos seleccionados de una máquina de pelado por rodadura CNC moderna 22. Para la descripción de direcciones en la máquina de pelado por rodadura se utiliza un sistema de coordenadas rectangular K, que define las direcciones X, Y y Z. El origen del sistema de coordenadas se encuentra en el centro de la pieza de trabajo o el eje de pieza de trabajo C. Un control CNC 8 sirve para controlar los ejes de máquina A, B, C, X, Y y Z. Un panel de control 9 forma la interfaz para el personal de manejo para el control CNC 8.

La máquina define un espacio de trabajo 20. Presenta una bancada de máquina 6. A este respecto, en el presente ejemplo está dispuesto un husillo de pieza de trabajo 4 sobre un carro de distribución controlado por CNC 5 con deslizamiento en la dirección Y. Sobre el husillo de pieza de trabajo 4 se fija con ayuda de un medio de sujeción no representado en los dibujos una pieza de trabajo 3. El husillo de pieza de trabajo 4 se puede hacer girar alrededor de un eje de pieza de trabajo C, discurriendo verticalmente el eje de pieza de trabajo en el presente ejemplo. Una sonda de centrado 7 sirve para determinar sin contacto la posición angular de los huecos entre dientes de la pieza de trabajo 3 alrededor del eje de pieza de trabajo C, para meter la pieza de trabajo 3 sin colisión en la herramienta de pelado por rodadura 1.

La herramienta de pelado por rodadura 1 está montada sobre un husillo de herramienta 2 y se puede hacer girar alrededor de un eje de herramienta B. El eje de herramienta B se puede hacer pivotar además con el eje A con un ángulo de ajuste de la herramienta E con respecto a la vertical, discurriendo el eje de pivotado A en el presente ejemplo en paralelo al eje X. Para ello, la máquina 22 puede presentar de manera conocida un portaherramientas no representado en los dibujos con un cuerpo de pivotado sujetado de manera pivotable al mismo, al que está sujetado a su vez el husillo de herramienta 2. El husillo de herramienta 2 se puede deslizar por medio de carros no representados (a continuación denominados también ejes de máquina) a lo largo de las direcciones X y Z con respecto a la bancada de máquina 6. Si alternativamente la máquina de pelado por rodadura CNC 22 está equipada con un husillo de pieza de trabajo estacionario 4, entonces el husillo de herramienta 2 también se puede deslizar además en la dirección Y.

La máquina 22 presenta además un puente láser 11. El puente láser comprende una fuente de luz en forma de un láser, que genera un rayo láser que discurre verticalmente (en la dirección Z), y un detector de luz, que registra una interrupción del rayo láser mediante un objeto. El rayo láser discurre a una distancia con respecto al eje de pieza de trabajo C, estando separado el rayo láser con un valor xm a lo largo del eje X y un valor ym a lo largo del eje Y con respecto al eje de pieza de trabajo C. En el presente ejemplo, el puente láser 11 está dispuesto de manera fija en el carro de suministro deslizable 5 sobre la bancada de máquina 6. Todos los movimientos necesarios para la medición se ejecutan mediante los ejes de máquina de rotación y de traslación A, B, X, Y y Z. En particular se desplaza el husillo de herramienta 2 a lo largo de los ejes de traslación X y Z desde la posición axial para el mecanizado de la pieza de trabajo 3 y se lleva mediante pivotado con respecto al eje de pivotado A a una posición angular E1 en una orientación adecuada. El puente láser separado 11 se desplaza entonces mediante el deslizamiento del carro Y 5 a una posición axial para medir la herramienta de pelado por rodadura 1. Cuando el puente láser 11 está dispuesto alternativamente de manera estacionaria sobre la bancada de máquina 6, entonces todos los ejes de traslación X, Y y Z están asociados al husillo de herramienta 2.

En una realización muy simplificada de esta disposición fija del puente láser 11 solo se podría aprovechar un eje lineal para el posicionamiento lineal de la herramienta 1. A este respecto, el eje X deslizaría la herramienta 1 alejándola de la pieza de trabajo 3 a la posición axial para la medición. El eje Z no sería obligatoriamente necesario en el caso de la utilización de un puente láser 11 con rayo láser cilíndrico 12, pero en el caso de suprimirlo provocaría desventajas de exactitud. Por el contrario, prescindir del eje Y limitaría parcialmente el procedimiento de medición descrito a continuación.

El posicionamiento y la orientación relativos del puente de medición 11 y la herramienta 1 se puede implementar también de otra manera a la descrita anteriormente.

Adicionalmente, en la figura 1 se representa una herramienta virtual 1v con la posición de medición Mp. El significado de la herramienta virtual 1v se explica a continuación más detalladamente en relación con la figura 1a.

La figura 1a muestra una vista en detalle ampliada del puente láser 11 en la zona D1 con la herramienta virtual, dispuesta de manera inclinada 1v así como con una pieza de trabajo virtual 3v, que está en interacción de rodadura con la herramienta virtual de pelado por rodadura 1v. También están dibujados en la figura 1a varios planos de referencia Mxy, Mxz, Myz y Bxy. A este respecto, los planos de referencia Mxy, Mxz, Myz definen la situación y la orientación del puente láser 11. En particular, el plano de referencia Mxz contiene en el presente ejemplo el rayo láser 12 y discurre a través de la carcasa del puente láser. El plano de referencia Myz contiene también el rayo láser 12 y discurre ortogonalmente con respecto al plano de referencia Mxy. El plano de referencia Mxy discurre horizontal y ortogonalmente con respecto a los dos planos de referencia verticales Mxz y Myz. Define el centro del puente láser. La posición de medición Mp se encuentra en el punto de corte común de los planos Mxy, Mxz, Myz. El plano de referencia Bxy discurre ortogonalmente con respecto al eje de herramienta B y representa un plano de corte frontal de la herramienta virtual 1v, discurriendo este plano de corte frontal a través de los filos de la herramienta virtual 1v.

La herramienta virtual 1v y la pieza de trabajo virtual 3v están en interacción de rodadura entre sí. La pieza de trabajo virtual 3v presenta una geometría de flancos teórica predeterminada. La herramienta virtual 1v presenta una pluralidad de dientes cortantes virtuales, tal como se representan a modo de ejemplo en las figuras 2, 3, 5 y 6. Cada diente cortante define un filo virtual redondeado. Este filo virtual está diseñado de tal manera que mediante el movimiento de rodadura de la herramienta 1v con la pieza de trabajo 3v genera exactamente la geometría de flancos teórica predeterminada de la pieza de trabajo 3v. La herramienta virtual 1v y la pieza de trabajo virtual 3v entran en contacto en un flanco predeterminado arbitrario en cada momento del movimiento de rodadura como máximo en un único punto de contacto virtual. En el transcurso del movimiento de rodadura, el contacto se mueve de punto de contacto a punto de contacto sobre el filo redondeado desde el pie de diente hasta la cabeza de diente del diente cortante o viceversa. Debido al movimiento giratorio de la herramienta virtual 1v, la línea de ataque virtual describe una curva tridimensional compleja. La situación de un punto de ataque virtual en el espacio se puede calcular sin problemas en función del punto de contacto virtual observado de la herramienta virtual 1v, cuando se conoce el diseño de la herramienta.

La pieza de trabajo virtual 3v y la herramienta virtual 1v están orientadas y situadas en la figura 1a de tal manera que el rayo láser 12 está orientado esencialmente en paralelo a uno de los flancos de la pieza de trabajo virtual 3v a lo largo de su ángulo de inclinación y discurre exactamente a través del punto de ataque virtual, concretamente en la posición de rodadura, en la que un punto de contacto virtual de la herramienta virtual 1v entra en contacto con la pieza de trabajo virtual 3v y coincide con el punto de ataque virtual. Es decir, el rayo láser 12 discurre en la figura 1a a través de un punto sobre el filo de la herramienta virtual 1v, en el que este filo entra en contacto con el flanco de la pieza de trabajo virtual 3v, en concreto tangencialmente con respecto al flanco de la pieza de trabajo virtual 3v en su punto de contacto virtual y tangencialmente con respecto al filo de la herramienta virtual 1v en su punto de contacto virtual. La orientación y la posición necesarias para ello de la herramienta virtual 1v depende de cada punto de contacto virtual a lo largo del filo. Así, un punto de contacto virtual cerca del pie de diente del diente cortante requiere una orientación y un posicionamiento distintos de la herramienta virtual 1v que un punto de contacto virtual cerca de la cabeza de diente. La orientación y la posición necesarias de la herramienta virtual 1v se pueden calcular para cada punto de contacto virtual sobre el filo sin problemas.

Para una medición en la herramienta real 1 se lleva ahora la herramienta real exactamente a aquella posición y orientación, en las que la herramienta virtual 1v se encuentra en la figura 1a. La herramienta real se hace girar ahora alrededor del eje de herramienta B, y se observa a qué ángulos de giro los dientes cortantes de la herramienta real interrumpen el rayo láser 12. Cuando la geometría de filo de la herramienta real 1 no coincide con la geometría de filo de la herramienta virtual 1v en el punto de contacto seleccionado, los ángulos de giro así determinados diferirán de aquellos ángulos de giro, en los que la herramienta virtual 1v interrumpiría el rayo láser. Esta desviación es una medida para la desviación de la geometría de filo real con respecto a la geometría de filo virtual en el punto de contacto virtual seleccionado.

Esta medición se repite ahora para puntos de contacto virtuales adicionales a lo largo del filo de la herramienta virtual 1v.

Durante la medición, el rayo láser 12 describe en el plano de referencia Bxy, observado desde la herramienta que gira, respectivamente una trayectoria circular. El radio de la trayectoria circular depende del punto de contacto virtual sobre el filo de la herramienta virtual 1v. Para un punto de contacto virtual en el pie de diente del diente cortante, el radio es menor que para un punto de contacto virtual en la cabeza de diente. La trayectoria circular correspondiente se denomina a continuación traza de medición. En la figura 1a está dibujada una de estas trazas de medición y dotada de la denominación R3. En la práctica se realizan mediciones para, como mínimo, cinco trazas de medición con diferentes radios, definiendo los puntos de contacto diferentes radios de la traza de medición correspondiente. Para cada punto de contacto o cada radio de una traza de medición tiene lugar la medición en otra posición relativa entre la herramienta 1 y el puente láser 11. A este respecto, esta posición se selecciona precisamente de tal manera que la medición tenga lugar en aquel punto del filo, en el que el filo actúa también durante el verdadero mecanizado, concretamente en el punto de contacto durante el mecanizado. De este modo se evitan errores de medición, que se generarían, en el caso de que la herramienta midiese para diferentes puntos de contacto virtuales sobre el filo simplemente siempre en la misma orientación. Este se explica a continuación más detalladamente mediante las figuras 2 y 3.

En la figura 2 se representa un diente cortante individual 14 de una herramienta de pelado por rodadura 1 con posición axial vertical B del husillo de herramienta 2, habiéndose fabricado el diente cortante exactamente según el diseño de la herramienta. El diente cortante 14 presenta un filo izquierdo 28 y un filo derecho 29. Entre la superficie de virutas 18 y el filo está configurado respectivamente un bisel de superficie de virutas 19. Mediante la figura 2 se explica un procedimiento no conforme a la presente invención, en el que las mediciones tienen lugar en los filos, sin que se tenga en cuenta la evolución de los puntos de contacto por los filos. En el procedimiento de la figura 2, la medición tiene lugar para todas las posiciones a lo largo del filo siempre en la misma orientación relativa entre la herramienta 1 y el rayo láser 12. Para ello, el rayo láser 12 se entiende en la figura 2 como superficie palpadora cilíndrica y en función de la posición relativa entre la herramienta 1 y el rayo láser se denomina T1 a T5. Las superficies palpadoras cilíndricas T1 a T5 están en este procedimiento siempre en paralelo al eje de herramienta B, independientemente de la posición que se debe medir sobre el respectivo filo. Cuando ahora se hace rotar la herramienta a través del rayo láser, el rayo láser o la superficie palpadora describe en relación con la herramienta una trayectoria circular R1 a R5. A este respecto, el filo 28 interrumpe el rayo láser siempre en su borde más externo, es decir en el canto 16 hacia la superficie libre adyacente, y no lo libera de nuevo tampoco hasta su borde más externo. Sin embargo, el punto, en el que el filo 28 interrumpe el rayo láser, no corresponde al verdadero punto de contacto entre el filo y la pieza de trabajo durante el mecanizado de piezas de trabajo: el verdadero punto de contacto se encontrará debido a la disposición inclinada de la herramienta y la pieza de trabajo por regla general más alejado de la superficie libre sobre el filo redondeado. A partir de la figura 2 resulta evidente que debido a esta desviación se pueden generar errores de medición. Es decir, dado que el radio, con el que está redondeado el filo, se encuentra habitualmente en el rango micrométrico, debido a este procedimiento convencional se generan errores de medición en el rango micrométrico.

Mediante la figura 3 y las figuras 3a a 3e se explica a continuación más detalladamente el procedimiento según la presente invención. En la figura 3 se representa a su vez un diente cortante 14, que se fabricó exactamente según el diseño de la herramienta, pero en una orientación basculada con un ángulo E. En el filo izquierdo 28 (denominado a continuación también de manera simplificada en conjunto filo S) de este diente 14 están dibujados puntos de contacto m1 a m5, en los que el filo durante el mecanizado de piezas de trabajo podría entrar en contacto con el flanco de diente de una pieza de trabajo completamente mecanizada, correspondiendo cada uno de los puntos de contacto m1 a m5 a otro ángulo de rodadura entre la herramienta y la pieza de trabajo. Los puntos de contacto m1 a m5 se pueden calcular sin problemas a partir del diseño de la herramienta. Se encuentran sobre una trayectoria, que discurre más allá del filo redondeado. La conexión de estos puntos de contacto m1 a m5 forma la curva de compensación 17. Se puede reconocer que esta trayectoria difiere considerablemente con respecto al canto 16 en la figura 2.

El procedimiento según la presente invención tiene en cuenta esta desviación. El eje de herramienta se bascula para ello para cada punto de contacto m1 a m5 respectivamente con un ángulo diferente E con respecto a la vertical, de modo que el rayo láser 12 o las superficies palpadoras cilíndricas T1 a T5 entran en contacto tangencialmente con el filo respectivamente en el punto de contacto en cuestión m1 a m5. Los valores necesarios para ello del ángulo E se pueden calcular también sin problemas en base al diseño de la herramienta. De esta manera se puede registrar exactamente mediante la medición la geometría del filo a lo largo de la trayectoria del punto de contacto. A este respecto es válido: la normal de la superficie del filo está en el respectivo punto de contacto m1 a m5 siempre en perpendicular al flanco que se debe mecanizar de la pieza de trabajo, y el rayo láser o las superficies palpadoras cilíndricas T1 a T5 están correspondientemente siempre en ángulo recto con respecto al mismo.

Las figuras 3a a 3e muestran en cortes ampliados en los planos S1 a S5 esquemáticamente las relaciones geométricas en los puntos de contacto m1 a m5. En la figura 3e están anotadas de manera representativa para las figuras 3a a 3d todos los números de referencia relevantes en este caso (punto de contacto m5, radio r5, superficie de virutas 18, bisel de superficie de virutas 19, trayectoria de movimiento en el espacio 24 del punto de contacto, perpendicular 32 en el filo). Se puede reconocer cómo varía la situación del punto de contacto m1 a m5 sobre la curvatura de punto de contacto a punto de contacto, y como varía correspondientemente la dirección tangencial a la misma de la superficie palpadora cilíndrica T1 a T5 en relación con el eje de herramienta B. Si se debe medir el filo virtual derecho redondeado 29, entonces tiene lugar de manera análoga una ronda de medición adicional en posiciones axiales variadas.

En las figuras 4 y 4a se muestra una pieza de trabajo virtual 3v, que se mecaniza mediante la herramienta virtual 1v. La pieza de trabajo virtual 3v corresponde a una pieza de trabajo mecanizada del todo con la herramienta virtual 1v. Mediante esta representación se pretende explicar una vez más la situación de una superficie palpadora cilíndrica, en este caso de la superficie palpadora T3 o del rayo láser 12, en el espacio. El eje de herramienta B de la herramienta virtual 1v está pivotado hacia dentro con el ángulo E3 a su posición de medición. El filo derecho 29 de la herramienta virtual 1v está en contacto con el flanco de diente curvado Cz de la pieza de trabajo virtual 3v en el punto de contacto m3. A este respecto, la curvatura se indica mediante las curvas bidimensionales 13. La superficie palpadora T3 o el rayo láser 12 discurre ahora de tal manera que la superficie palpadora T3 se encuentra sobre el flanco de diente curvado Cz en el plano tangencial Ct asociado al punto de contacto m3 y está orientado en la dirección de flanco, es decir en la dirección del ángulo de inclinación (indicado en este caso mediante el ángulo p3).

En las figuras 5, 5a y 5b se muestran diferentes vistas de un diente cortante 14 con cinco puntos de contacto m1 a m5, cinco trazas de medición asociadas R1 a R5 y cinco superficies palpadoras cilíndricas asociadas T1 a T5. A este respecto, la figura 5 muestra una vista en perspectiva de manera análoga a la figura 3. La figura 5a muestra la vista lateral de este diente cortante 14. Se puede reconocer que los puntos de contacto individuales m1 a m5 presentan respectivamente diferentes posiciones Z1 a Z5 a lo largo del eje Z. Es decir, no se encuentra en un plano común en perpendicular al eje Z. Por tanto, la posición Z de la herramienta para las mediciones en los diferentes puntos de contacto m1 a m5 se tiene que variar respectivamente.

La figura 5b muestra una vista en planta del diente cortante 14. Si la herramienta de pelado por rodadura 1 con el diente cortante 14 se mueve por ejemplo sobre la traza de medición R1 pasando por la superficie palpadora cilíndrica T1, se puede determinar el ángulo de giro ^1, en el que el filo entra en contacto con la superficie palpadora T1 en el punto de contacto m1, al determinarse una señal 0 del puente láser. Para las trazas de medición adicionales R2 a R5 se registran de manera análoga los ángulos de giro ^2 a ^5, presentando las superficies palpadoras cilíndricas T2 a T5 respectivamente una posición angular variada en relación con el eje de herramienta B. El registro de estos ángulos de giro posibilita una imagen exacta de los puntos de contacto sobre el filo S.

En la figura 6 se representa de nuevo una vista en perspectiva de un diente cortante 14 de manera análoga a la figura 3, estando dibujados solo dos puntos de contacto m1 y m5 con planos de corte asociados S1 y S5 y superficies palpadoras asociadas T1 y T5. Las superficies palpadoras pueden estar implementadas a su vez mediante un rayo láser 12. Las figuras 6a a 6d muestran esquemáticamente cortes a través del diente cortante 14 en los planos S1 y S5, siendo válidas las siguientes explicaciones:

- La figura 6a muestra en el plano S1 un corte en la posición axial para el mecanizado y la figura 6b en la posición axial para la medición del punto de contacto m1.

- La figura 6c muestra en el plano S5 un corte en la posición axial para el mecanizado y la figura 6d en la posición axial para la medición del punto de contacto m5.

- En la disposición axial relevante para la medición, las superficies palpadoras cilíndricas T1 y T5 están dispuestas siempre de manera vertical y fija en el espacio.

Para llevar la herramienta desde la posición axial para el mecanizado hasta la posición axial para la medición del primer punto de contacto m1 y orientarla en relación con la superficie palpadora cilíndrica, se utilizan los ejes de máquina presentes. Para ello, el husillo de herramienta 2 y según la realización de la presente invención también el husillo de pieza de trabajo 4 se desplaza por medio de los ejes de traslación X e Y hasta la posición de medición Mp. A este respecto, el husillo de herramienta 2 está en primer lugar todavía en el ángulo de ajuste original E. Por medio del eje adicional Z se lleva el primer punto de contacto m1 sobre el diente cortante 14 al centro del rayo láser 12 a la altura del plano horizontal Mxy (véase la figura 1a). En caso necesario se utilizan para ello una vez más los ejes X e Y. Durante la orientación de los ejes para la medición, el husillo de herramienta 2 pivota por medio del eje de pivotado A al nuevo ángulo de ajuste E1, corrigiéndose el ángulo de ajuste previo de la herramienta E con el ángulo de inclinación p1 en el punto de contacto m1. De este modo tiene lugar una transformación de los valores de ajuste desde la posición axial para el mecanizado a la posición axial para la medición en el punto de contacto seleccionado. Tras el pivotado hacia dentro al ángulo de ajuste de la herramienta E1, el husillo de herramienta 2 recorre con un número de revoluciones definido nB, como mínimo, una vuelta de husillo completa, y se registran los ángulos de giro a los que se interrumpe el rayo láser mediante el filo. Tras la primera medición se desplaza el husillo de herramienta 2 a la posición axial para la medición en el siguiente punto de contacto m2, y se repite el proceso de manera análoga hasta la medición en el punto de contacto m5. La secuencia de estas mediciones también puede tener lugar de manera inversa. Tras la medición de los puntos de contacto en un lado del filo se miden de manera análoga los puntos de contacto en el otro lado de filo. Para ello se puede utilizar el mismo sentido de giro o uno variado del husillo de herramienta 2.

Con un rayo láser que trabaja sin contacto 12 se pueden utilizar durante la medición sin problemas números de revoluciones de husillo nB de más de 60 rpm. De este modo se puede realizar una medición completa con, como mínimo, cinco trazas de medición R1 a R5 en menos de 5 a 10 segundos. Tras cinco rondas de medición se han grabado en el caso normal suficientes valores de medición y almacenado a modo de tabla en el control CNC 8. Ahora se pueden evaluar estos valores según sea necesario con métodos habituales en la técnica de medición. En caso necesario se puede aumentar el número de rondas de medición. En el ejemplo anterior, el rayo láser 12 o la superficie palpadora T1 a T5 están dispuestos verticalmente. Sin embargo, en lugar de esto, el rayo láser también puede tener cualquier otra orientación arbitraria en el espacio. En el caso de un rayo láser dispuesto de otro modo o de una superficie palpadora dispuesta de otro modo tiene lugar de manera análoga la transformación de los valores de ajuste desde la posición axial para el mecanizado a la posición axial asociada al punto de contacto que se debe medir para la medición.

En la figura 7 se muestra un dispositivo de medición 11 con rayo láser vertical 12, encontrándose una herramienta virtual de pelado por rodadura 1v con el punto de contacto m3 en la posición de medición Mp. A este respecto, la herramienta virtual de pelado por rodadura 1v también se puede interpretar como una representación simplificada de una herramienta real 1 en un plano de corte frontal Bxy. El eje de husillo B o el plano de corte frontal Bxy están pivotados hacia dentro con el ángulo de ajuste de la herramienta explicado anteriormente E3. La posición de medición Mp se encuentra en el punto de corte fijo de los planos Mxy, Mxz y Myz. También está representada una pieza de trabajo virtual 3v, que está en interacción de rodadura con la herramienta virtual de pelado por rodadura 1v, estando en contacto el rayo láser 12 en el punto de contacto común m3 tangencialmente con el flanco de diente Cz. Esta pieza de trabajo virtual 3v está representada meramente para la explicación visual.

La herramienta virtual de pelado por rodadura 1v rota con el número de revoluciones de husillo nB pasando por el rayo láser 12, generándose de manera alternante una señal L 26 y una señal 027 por diente cortante 14. El diente cortante 14 interrumpe el rayo láser 12, generándose una señal 027. En el hueco entre dientes se deja libre de nuevo este rayo láser 12, y se genera una señal L 26. Tanto en el caso de la señal L 26 como en el caso de la señal 027 se registra la posición angular correspondiente del husillo de herramienta CNC B. A este respecto se debe tener en cuenta que en la primera ronda de medición para, por ejemplo, el filo derecho 29 solo se evalúan y se almacenan a modo de tabla en el control CNC 8 las señales 027. En la segunda ronda de medición se evalúan con el mismo sentido de giro del husillo de herramienta B, pero posición axial variada para el filo izquierdo 28, solo las señales L y también se almacenan a modo de tabla. En el control CNC 8 se asocian los valores de medición a cada traza de medición, y en la figura 8 se muestra esquemáticamente un posible resultado final. En base a un primer diente cortante 14 pivotado lejos del rayo láser 12 está representado además en la figura 7a que con esta primera medición, por medio de señales L/0, se puede definir un primer centro de diente cortante 15 en posición inclinada. Si se utiliza este centro 15 como valor de referencia, entonces las siguientes posiciones angulares del husillo de herramienta B se pueden referir a este valor.

A este respecto puede ser suficiente determinar solo en una traza de medición R3 cada centro de diente cortante individual 15 y formar a partir de esto un valor medio. Si este valor medio se encuentra dentro de un rango de tolerancia definido A, entonces se puede iniciar el mecanizado sin dudar. Una medición en solo una traza de medición puede ser suficiente también para la medición de la marcha circular R, teniendo lugar la medición de marcha circular de manera análoga al registro del centro de diente cortante. Sin embargo, para registrar la forma de filo del diente cortante 14 son necesarias mediciones en varias, preferentemente, como mínimo, cinco, trazas de medición R1 a R5.

Las señales L/0 en una herramienta en forma de diente 1v se pueden representar esquemáticamente también como banda de señales lineal L/0 25. En el caso de 75 dientes cortantes z1 a z75 en la herramienta 1v se obtienen también 75 veces señales L y 0. Con ello, las desviaciones medidas se pueden representar muy bien visualmente, en particular en la pantalla de un panel de control 9.

En la figura 7a se muestra una vista en detalle ampliada en la zona D3 en el punto de contacto m3. En esta vista se representan para la explicación los filos 28, 29, 30 y 31 a modo de ejemplo. Además se representan: herramienta virtual 1v, rayo láser 12, diente cortante 14, centro de diente cortante 15 en posición inclinada, señales L y 026, 27, punto de contacto m3, posición de medición Mp, marcha circular R, traza de medición R3 y ángulo de paso ^t.

En la figura 8 se representan esquemáticamente las posiciones angulares ^ de las señales L/0 para cada traza de medición R1 a R5. Estas posiciones angulares se pueden, como ya se ha mencionado, almacenar en el control CNC 8, representar en la pantalla del panel de control 9 y utilizar según sea necesario para las más diversas tareas de medición. Por medio de procedimientos estándar matemáticos para el cálculo de compensación se pueden determinar con el método de los mínimos cuadrados, por ejemplo, de manera relativamente sencilla y rápida la marcha circular R, el centro de diente cortante 15 y/o el ángulo de paso t. Para registrar los filos tridimensionales S se recorren varias, preferentemente, como mínimo, cinco trazas de medición R1 a R5. La geometría del filo S con la curva de compensación 17 se puede determinar entonces también con el método de los mínimos cuadrados a partir de los valores de medición. Entonces es posible una comparación con un filo ideal calculado previamente 21. Para comprobar los resultados de medición se puede recorrer en poco tiempo una traza de medición adicional. Dibujadas con línea discontinua están las bandas de tolerancia predeterminadas (rango de tolerancia A).

Las figuras 9, 9a, 10 y 10a ilustran que el puente láser 11 no tiene que estar necesariamente orientado verticalmente. En las figuras 9 y 9a, el puente láser está orientado tal como se describió previamente de tal manera que el rayo láser 12 discurre verticalmente, en paralelo al eje Z. Cuando el rayo láser 12 es exactamente cilíndrico, o cuando la zona activa durante la medición del rayo láser 12 es de forma exactamente cilíndrica, en el caso de esta disposición la posición exacta de la pieza de trabajo 1 a lo largo del eje Z no desempeña ningún papel. Es decir, no es necesario un posicionamiento exacto en la dirección Z. En particular, la herramienta 1 no se tiene que encontrar para la medición necesariamente en el plano de referencia Mxy de la figura 1a. Por el contrario, en las figuras 10 y 10a el puente láser 11 está basculado fuera de la vertical con respecto al eje Y con el ángulo 8. De este modo se reduce el riesgo de una colisión del puente láser 11 con el portaherramientas o el vástago de herramienta del husillo de herramienta 2. Sin embargo, el rayo láser 12 ahora ya no discurre en paralelo al eje Z. Por tanto, el husillo de herramienta 2 tiene que estar situado durante la medición con respecto a la dirección Z de tal manera que el punto de contacto que se debe medir sobre el filo virtual se encuentre precisamente en el plano de referencia Mxy. Es decir, en el caso de esta orientación del rayo láser 12 es necesario un posicionamiento exacto de la herramienta a lo largo de la dirección Z.

En la figura 11 se muestra alternativamente una medición de una herramienta de pelado por rodadura 1v por medio de un palpador táctil 23. A este respecto, el diente cortante 14 se explora preferentemente. Debido a la medición con contacto no es posible un giro libre de la herramienta de pelado por rodadura 1v durante la medición. Durante la operación de barrido, los ejes CNC A, B y X se mueven de manera síncrona y relativamente lenta. El eje Z no se tiene que desplazar necesariamente. En caso necesario, también se puede conectar además de manera síncrona el eje Y. En la práctica se pueden medir en, como mínimo, tres dientes cortantes 14 curvas de medición correspondientes 21. A este respecto, el palpador 23 utiliza también un vástago palpador cilíndrico con superficie palpadora cilíndrica T1

En la figura 11a se muestra la interacción de la superficie palpadora cilíndrica T1 del palpador táctil 23 en el diente cortante que se debe barrer 14 en la zona D4 de la figura 11. Durante esta exploración, la superficie palpadora cilíndrica T1 del palpador táctil 23 se aplica también tangencialmente en el filo redondeado S de la herramienta de pelado por rodadura 1v. Sin embargo, a este respecto se generan valores de medición de barrido 21 en lugar de las señales L/0, que están en relación con la posición angular asociada ^ con respecto al eje de herramienta B.

Las figuras 12 y 13 muestran posibles disposiciones del puente láser 11 en máquinas de pelado por rodadura, que se construyen sobre la plataforma de máquinas de dentado tradicionales.

La figura 12 ilustra una variante de una máquina de pelado por rodadura, en la que el aparato de medición en forma de un puente láser 11 está dispuesto sobre un soporte móvil en forma de un soporte de piezas de trabajo 33. El soporte de piezas de trabajo 33 se puede hacer pivotar con respecto a un eje vertical C* a varias posiciones. Un concepto de máquina con un soporte de piezas de trabajo móvil de este tipo se da a conocer en la Patente US 6,565,418 B1. Un husillo de pieza de trabajo 4 está dispuesto desplazado con respecto a la dirección de pivotado (en el presente ejemplo desplazado 90°) hacia el puente láser 11 también sobre el soporte de piezas de trabajo 33. Mediante un pivotado de este soporte de piezas de trabajo con respecto al eje C* se puede llevar opcionalmente el husillo de pieza de trabajo 4 o el puente láser 11 a una posición, en la que este actúa conjuntamente con la herramienta 1. El soporte de piezas de trabajo puede portar un segundo husillo de pieza de trabajo (no representado en los dibujos), que está dispuesto desplazado 180° con respecto al primer husillo de pieza de trabajo. En la representación de la figura 12, este segundo husillo de pieza de trabajo se encuentra en el lado trasero de este soporte de piezas de trabajo. De esta manera puede tener un mecanizado en uno de los husillos de pieza de trabajo, mientras que en el otro husillo de pieza de trabajo se puede sustituir una pieza de trabajo completamente mecanizada por una nueva pieza de trabajo que se debe mecanizar. De ese modo se evitan tiempos perdidos improductivos. El husillo de herramienta 2 está alojado en este concepto de máquina en una cabeza de pelado por rodadura móvil 35, que está dispuesta en el portaherramientas 34, que se encuentra de manera deslizable sobre una bancada de máquina 6.

En la figura 12a está representado un fragmento ampliado de la figura 12 en la zona D5. Como se puede reconocer a partir de este fragmento, en el presente ejemplo el rayo láser 12 del puente láser 11 no está orientado verticalmente, sino que está preferentemente en un ángulo de basculación 8 con respecto a la vertical. De este modo se consigue que el puente láser 11 pueda permanecer dentro del contorno del soporte de piezas de trabajo 33, con lo que se facilita el sellado del espacio de trabajo.

Otra variante de una máquina de pelado por rodadura está representada en la figura 13. Esta máquina de pelado por rodadura se basa en un concepto de máquina, tal como se da a conocer en la Patente US 5,857,894. En este modo de realización, el puente láser 11 está dispuesto de manera estacionaria sobre una bancada de máquina 6, y los movimientos necesarios para la medición se ejecutan mediante un portaherramientas deslizable y pivotable 34. El husillo de herramienta 2 está alojado en este concepto de máquina en una cabeza de pelado por rodadura móvil 35, que está dispuesta en este portaherramientas 34, que se encuentra sobre una bancada de máquina 6. El portaherramientas 34 se puede hacer pivotar con respecto a un eje vertical C* entre una posición de mecanizado no representada y la posición de medición representada en la figura 13. En la posición de mecanizado, la herramienta 1 está dispuesta de tal manera que puede actuar conjuntamente con la pieza de trabajo 3, para mecanizarla. Por el contrario, en la posición de medición, la herramienta 1 está dispuesta de tal manera que puede actuar conjuntamente con un aparato de medición en forma de un puente láser 11. En el presente ejemplo, el ángulo de pivotado entre la posición de mecanizado y la posición de medición asciende a 180°. Sin embargo, naturalmente también son concebibles otros ángulos de pivotado.

En la figura 13a está representado un fragmento ampliado de la figura 13 en la zona D6. Como se puede reconocer a partir de este fragmento, en el presente ejemplo el rayo láser 12 del puente láser 11 tampoco está orientado verticalmente, sino que está en un ángulo 8 con respecto a la vertical. Sin embargo, también es concebible una disposición vertical, estacionaria, del puente láser 11.

Mediciones de herramienta automatizadas en una máquina de dentado 22 para el mecanizado en duro requieren movimientos relativos altamente precisos entre el par activo descrito de herramienta 1 y dispositivo de medición en la posición de medición Mp. Los movimientos relativos existentes entre el otro par activo de herramienta 1 y pieza de trabajo 3 tienen ya en general una alta exactitud geométrica de base en el rango micrométrico o para ejes de rotación, en el rango de arcosegundos. Para garantizar de manera segura una medición altamente precisa en el espacio de trabajo de una máquina de pelado por rodadura 22, se debería calibrar automáticamente la posición de medición Mp al inicio de cada mecanizado y en caso necesario también entremedias. Un posible modo de proceder para ello se explica a continuación mediante las figuras 14, 14a y 14b.

La figura 14 muestra un mandril calibrador 36 en una máquina de pelado por rodadura no representada 22 con sistema de coordenadas para los ejes X, Y y Z. El mandril calibrador 36 con una altura definida h (véase la figura 14a) y un diámetro de calibración definido 0D (véase la figura 14b) se aloja en el husillo de herramienta no representado 2 y se desplaza en el plano de calibración EK a la posición Z1*. En este plano se encuentra también la posición de medición Mp del puente láser 11. Es decir, cuando en la figura 14a el mandril calibrador 36 inicia en primer lugar desde una posición adecuada X y se mueve con el eje Y en la dirección de la posición de medición Mp, este corta con su diámetro de calibración 0D el rayo láser 12, y este se oculta. A este respecto se genera en el puente láser 11 una señal 0 27, que marca en el control CNC 8 la posición Y Y1*.0. Si el eje Y se desplaza adicionalmente, entonces el diámetro de calibración 0D deja libre el rayo láser 12 y a este respecto se genera de manera análoga a la señal 027 una señal L 26, que marca en el control CNC 8 la posición Y Y1*.L. Por medio del control CNC 8 se define el centro entre las dos posiciones Y como distancia ym entre el rayo láser 12 y el eje de pieza de trabajo C. Sin embargo, para la calibración de alta precisión del punto de medición Mp esto todavía no es suficiente. También se tiene que registrar y ajustar la posición angular exacta e del rayo láser 12 en el plano Y-Z.

En el marco de la presente invención podría tener lugar en cada posición angular arbitraria e la medición de una herramienta de pelado por rodadura 1, utilizándose naturalmente de manera preferente la situación vertical. Por ello, es razonable una segunda etapa de calibración en una posición más alta Z Z2*, marcándose y evaluándose de manera análoga las posiciones Y Y2*.0 e Y2*.L. En el caso de requisitos de exactitud todavía mayores se pueden realizar también etapas de calibración en posiciones Z adicionales Con estos valores, el control CNC 8 puede determinar de manera altamente precisa la posición angular e. Si en esta calibración en la dirección Y el rayo láser 12 no corta el diámetro de calibración 0D, entonces se tiene que suministrar en la dirección X.

La siguiente etapa durante la calibración tiene lugar en la dirección X para la determinación de la distancia xm y la posición angular 8, representada en la figura 14b. Dado que en las etapas anteriores para la calibración se determinó la distancia ym del rayo láser 12 con respecto al eje de pieza de trabajo C, el eje Y con husillo de herramienta 2 puede desplazar el mandril calibrador con simetría de rotación 36 a esta posición. Durante el inicio, este husillo de herramienta 2 está en la posición cero del eje X y en la posición Z1 * del plano de calibración EK. Ahora, el husillo de herramienta 2 hace avanzar el mandril calibrador 36 en la dirección X hasta que el diámetro de calibración 0D corta el rayo láser 12 y a este respecto genera tras la descripción anterior una señal 027, que marca en el control CNC 8 la posición X X1 *.0 y con ello define la distancia xm del rayo láser con respecto al eje de pieza de trabajo C. Con una operación de calibración análoga a la altura Z2* se puede determinar el ángulo de ajuste de basculación 8 en el plano X-Z.

Tras cada operación de calibración se pueden depositar con ello en el control CNC 8 distancias calibradas ym y xm y las posiciones angulares relevantes 8 y e para la posición de medición Mp y utilizar para mediciones adicionales.

Sin embargo, la descripción de esta operación de calibración muestra también que una medición preferente de la herramienta de pelado por rodadura 1 en el plano de calibración EK es en su mayor parte independiente de errores angulares y por ello también se puede utilizar ventajosamente en el caso de un rayo láser exactamente cilíndrico 12. La figura 15 ilustra una medición opcional posterior al proceso en la pieza de trabajo pelada 3 por medio de un palpador de barrido 10, que se puede disponer preferentemente en el husillo de herramienta 2. Esta medición tiene lugar por ejemplo en, como mínimo, tres huecos entre dientes según la medición circular básica convencional. Mediante los resultados de medición se realizan en caso necesario correcciones adicionales de los valores de ajuste para el mecanizado de piezas de trabajo. Con esto se puede conseguir una garantía de calidad óptima.

La herramienta se representa muy esquemáticamente en todos los dibujos presentes. Por lo demás, en la herramienta de los presentes dibujos las superficies de virutas de todos los dientes cortantes se encuentran en un plano común. Sin embargo, las reflexiones anteriores no están limitadas a la herramienta representada, sino que se pueden emplear para cualquier herramienta de pelado por rodadura, también aquellas con rectificado en escalones u otros diseños geométricos, u otras herramientas en forma de rueda dentada.

En general, el procedimiento propuesto en el presente documento posibilita las siguientes ventajas:

- Medición durante el proceso sin contacto, rápida y de alta precisión por medio de puente láser 11 al inicio de y durante el mecanizado de un lote de piezas de trabajo, almacenándose todos los valores de medición en el control. - Mediante una comparación continua de los valores de medición actuales con los valores iniciales se pueden reconocer variaciones dimensionales en el filo, por ejemplo el desgaste V (véase la figura 6b).

- Registro directo del filo redondeado que actúa tridimensionalmente S con la curva de compensación 17, que en el caso del mecanizado por pelado por rodadura genera mediante sus cortes de generación el flanco de diente final en la pieza de trabajo pelada 3 y con ello también la define.

- En el caso del mecanizado de una serie de piezas de trabajo se puede reducir claramente la determinación que requiere mucho tiempo de los valores de ajuste adecuados para los ejes CNC de la máquina de pelado por rodadura mediante una medición exacta de los filos activos, evitándose en su mayor parte un desecho condicionado por el procedimiento.

Resumiendo, el procedimiento propuesto en el presente documento presenta las siguientes particularidades:

- Para la medición se puede utilizar una superficie palpadora cilíndrica, que se apoya tangencialmente en el filo redondeado.

- La superficie palpadora cilíndrica está dispuesta de tal manera que en el respectivo punto de contacto sobre el flanco de diente curvado de la pieza de trabajo se encuentra en el plano tangencial asociado y a este respecto está orientada preferentemente en la dirección del ángulo de inclinación correspondiente.

- Como superficie palpadora cilíndrica se utiliza preferentemente un rayo láser exactamente circular, cilíndrico, de alta precisión. Como ejemplo de otras formas de implementación de la presente invención se puede utilizar también un palpador de medición táctil con un inserto palpador cilíndrico. Sin embargo, a este respecto son desventajosos los tiempos de medición prolongados, la exploración táctil y el procesamiento de señales complejo.

- Es decir, el rayo láser de medición se encuentra en el plano tangencial de un punto de contacto correspondiente sobre el flanco de diente curvado de la pieza de trabajo y se tendría que hacer pivotar hacia dentro para la medición en otros puntos de contacto al ángulo de inclinación asociado. Este ángulo de inclinación puntual sobre un flanco de diente aumenta con la altura de diente creciente. La orientación del rayo láser y con ello también el ajuste de un dispositivo de medición correspondiente se determina mediante este ángulo de inclinación y el ángulo de ajuste de la herramienta, siendo necesario en la suma un rango angular ajustable de aproximadamente 0 a 90° para el rayo láser.

- Sin embargo, en la práctica sería más bien desventajoso en cuanto a los costes, que el dispositivo de medición con el rayo láser tuviera que ejecutar estos movimientos. Por tanto, el rayo láser se puede disponer ventajosamente de manera casi fija y vertical en el espacio de trabajo de la máquina de pelado por rodadura, y el ajuste de la orientación entre el rayo láser y el eje de herramienta se implementa en lugar de esto mediante el dispositivo pivotante CNC presente del husillo de herramienta. Correspondientemente, las distribuciones lineales también pueden ser implementadas por los ejes CNC presentes X, Y y Z. Los valores de ajuste de máquina se deben calcular para ello correspondientemente a la posición de medición. Además es ventajoso disponer la posición de medición casi fija separada con respecto a la posición de pieza de trabajo, para que haya suficiente espacio sin colisiones para situar el husillo de herramienta con herramienta.

- Por medio de un rayo láser dispuesto de manera fija se puede explorar entonces en la zona de los filos redondeados, en forma de diente, en la herramienta de pelado por rodadura que rota, varias, preferentemente, como mínimo, cinco, trazas de medición radiales en el caso de un número de revoluciones definido, recorriéndose cada traza de medición para valores ajustados de manera fija del ángulo de ajuste de la herramienta. El respectivo punto de contacto calculado por flanco se sitúa mediante distribuciones lineales y de rotación en los ejes X, Y, Z, A y B en la posición de medición en el rayo láser. Con el rayo láser se puede generar mediante la interrupción alternante durante el giro de la herramienta en forma de diente muy fácilmente una señal L/0 segura y sencilla. Tras la medición de un lado de filo se puede medir de manera análoga, pero con valores de ajuste variados, el otro lado de filo.

- Si se mueve ahora un diente cortante en la herramienta sobre una traza de medición pasando por el rayo láser, entonces este puede reconocer el punto de contacto fácilmente por medio de señal L/0, y se puede registrar el valor angular correspondiente del husillo de herramienta CNC que rota. Estos valores angulares y los valores de ajuste para las trazas de medición radiales se pueden almacenar a modo de tabla en el control CNC y utilizar entonces para las más diversas mediciones típicas de dentados.

El procedimiento propuesto en el presente documento se explicó anteriormente mediante ejemplos, en los que una superficie palpadora cilíndrica (por ejemplo, en forma de un rayo láser) explora tangencialmente el filo. A este respecto era un aspecto importante que respectivamente se calculase un punto de contacto virtual sobre un filo virtual y se ejecutase la medición en una orientación y una posición de traslación entre el filo y el aparato de medición, que dependiese de la situación del punto de contacto virtual sobre el filo. A este respecto, como mínimo, una parte de las ventajas mencionadas anteriormente se puede conseguir también al utilizarse una superficie palpadora, que no es de forma cilíndrica. Por ejemplo, es concebible utilizar un rayo láser, que está concentrado sobre el punto de contacto. También es concebible utilizar un medio palpador físico, no cilíndrico, por ejemplo en forma de una bola.

Como mínimo, una parte de dichas ventajas se puede conseguir además también al no realizar una exploración tangencial, sino al medir el filo de otra manera, por ejemplo mediante mediciones de distancia por medio de procedimientos de triangulación o de una medición de barrido tridimensional. El procedimiento presentado anteriormente no está limitado en este sentido a una exploración tangencial por medio de superficies palpadoras cilíndricas.

LISTADO DE NÚMEROS DE REFERENCIA

1 herramienta de pelado por rodadura

1v herramienta de pelado por rodadura virtual

2 husillo de herramienta

3 pieza de trabajo, rueda dentada

3v pieza de trabajo virtual

4 husillo de pieza de trabajo

5 carro de distribución

6 bancada de máquina

7 sonda de centrado

8 control CNC

9 panel de control

10 palpador de medición de barrido

11 puente láser

12 rayo láser

13 curvas bidimensionales

14 diente cortante

15 centro de diente cortante

16 canto en la transición de radio de filo a superficie libre

17 curva de compensación

18 superficie de virutas

19 bisel de superficie de virutas

20 espacio de trabajo de una máquina de pelado por rodadura

21 curva de medición barrida, valores de medición

22 máquina de pelado por rodadura, máquina de dentado

23 palpador de medición táctil

24 trayectoria de movimiento de un punto de contacto

25 banda de señales L/0

26 señal L

27 señal 0

28 filo, izquierda

29 filo, derecha

30 filo en el pie

31 filo en la cabeza

32 perpendicular en el filo

33 soporte de piezas de trabajo

34 portaherramientas

35 cabeza de pelado por rodadura

36 mandril calibrador

37 pieza bruta de filo

A eje de pivotado del husillo de herramienta

B eje de herramienta

Bxy plano de referencia de la herramienta en el corte frontal

C eje de pieza de trabajo

Ct plano tangencial en el punto de contacto de una herramienta con una pieza de trabajo

Cz flanco de diente en la pieza de trabajo

C* eje de pivotado del portaherramientas

C** eje de pivotado del soporte de piezas de trabajo

D1 a D6 zonas en detalle en las figuras

0D diámetro de calibración en el mandril calibrador

EK plano de calibración en la posición Z1*

h altura en el mandril calibrador

K sistema de coordenadas de la máquina con origen X e Y en el eje de pieza de trabajo C

Mp posición de medición

Mxz plano vertical a través del centro del rayo láser en la dirección X;

Myz plano vertical a través del centro del rayo láser en la dirección Y;

Mxy plano medio horizontal del puente láser

m1 a m5 puntos de contacto virtuales sobre el filo

nB número de revoluciones del husillo de herramienta

R marcha circular de la herramienta de pelado por rodadura

R1 a R5 radios de las trazas de medición en la herramienta de pelado por rodadura

r1 a r5 radios en el filo

S filo virtual

a S5 superficies de corte en el diente cortante, en perpendicular a la superficie de virutas y en ángulo recto con respecto a la curva de compensación

T1 a T5 superficies palpadoras cilíndricas, que se apoyan tangencialmente en un filo redondeado

V desgaste en el filo

X eje CNC de traslación

X1 *0 posición X durante la calibración en el plano de calibración EK

X2*.0 posición X durante la calibración en la posición Z Z2*

xm distancia X del rayo láser con respecto al eje de pieza de trabajo

Y eje CNC de traslación

Y1 *.0 posición Y durante la calibración en el plano de calibración EK con señal 0 en el puente láser Y1 *.L posición Y durante la calibración en el plano de calibración EK con señal L en el puente láser Y2*0 posición Y durante la calibración en la posición Z Z2*con señal 0 en el puente láser Y2*.L posición Y durante la calibración en la posición Z Z2*con señal L en el puente láser ym distancia Y del rayo láser con respecto al eje de pieza de trabajo

Z eje CNC de traslación

Z1 * posición Z durante la calibración en el plano de calibración EK

Z2* posición Z durante la calibración; elevada

Z1 a Z5 altura Z del punto de contacto sobre la herramienta, con respecto al centro de diente cortante 15 Z1 a z75 número de dientes de la herramienta, por ejemplo z75

P ángulo de inclinación en el círculo primitivo

P1 a P5 ángulo de inclinación del flanco de pieza de trabajo a diferentes alturas de diente

8 ángulo de ajuste de basculación del rayo láser con respecto al eje de rotación del husillo de pieza de trabajo en la dirección X

£ posición angular del rayo láser con respecto al eje de rotación del husillo de pieza de trabajo en la dirección Y

A rango de tolerancia

E ángulo de ajuste de la herramienta en la posición axial para el mecanizado

E1 a E5 ángulo de ajuste de la herramienta en la posición axial para la medición

T ángulo de paso

4>1 a ^5 posiciones angulares del husillo de herramienta CNC

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para medir una herramienta (1) para el mecanizado por rodadura de piezas de trabajo dentadas (3), en particular de una herramienta de pelado por rodadura o de una herramienta de tallado por rodadura, pudiendo hacerse girar la herramienta alrededor de un eje de herramienta (B) y presentando una pluralidad de dientes cortantes (14), formando cada uno de los dientes cortantes un filo real, y ejecutándose el procedimiento utilizando un aparato de medición (11; 23),

caracterizado por que el procedimiento presenta las siguientes etapas:

(a) calcular un punto de contacto virtual (m1 a m5) sobre un filo virtual (S) de una herramienta virtual (1v), extendiéndose el filo virtual (S) a lo largo de una dirección longitudinal de filo y presentando transversalmente a la dirección longitudinal de filo una redondez, correspondiendo el filo virtual (S) a una geometría de filo teórica del filo real, y teniendo lugar el cálculo del punto de contacto virtual (m1 a m5) de tal manera que el filo virtual (S) entraría en contacto con una pieza de trabajo virtual (3v) con una geometría de flancos teórica predeterminada en el punto de contacto virtual (m1 a m5), cuando la herramienta virtual ejecuta con la pieza de trabajo virtual un movimiento de rodadura;

(b) calcular una orientación relativa (E1 a E5) entre el eje de herramienta (B) y el aparato de medición (11; 23) así como una posición relativa de traslación entre la herramienta (1) y el aparato de medición (11; 23) basándose en el punto de contacto virtual calculado (m1 a m5), de modo que con el aparato de medición (11; 23) se puede llevar a cabo una medición en el punto de contacto virtual (m1 a m5);

(c) ajustar la orientación relativa calculada entre el eje de herramienta (B) y el aparato de medición (11; 23) y la posición relativa calculada entre la herramienta (1) y el aparato de medición (11; 23); y

(d) realizar una medición en el filo real, como mínimo, de uno de los dientes cortantes (14) de la herramienta (1) en la orientación relativa y la posición relativa ajustadas.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, realizándose las etapas anteriores (a) a (d) para una pluralidad de puntos de contacto virtuales (m1 a m5) a lo largo del filo virtual (S).

3. Procedimiento, según la reivindicación 2, calculándose a partir de resultados de medición, que se determinaron para diferentes puntos de contacto sobre el mismo filo real, una curva de compensación (17) para la descripción del filo real.

4. Procedimiento, según la reivindicación 2 o 3, determinándose a partir de resultados de medición, que se determinaron para diferentes puntos de contacto sobre el mismo filo real, como mínimo, uno de los siguientes parámetros:

- como mínimo, una medida para la desviación de un perfil de un flanco fabricado con el filo real con respecto a un flanco virtual fabricado con el filo virtual;

- como mínimo, una medida para una variación del filo real durante el mecanizado por rodadura.

5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, realizándose las mediciones en la etapa (d) para una pluralidad de dientes cortantes (14), y determinándose a partir de las mediciones, como mínimo, uno de los siguientes parámetros:

- marcha circular de la herramienta;

- centro de diente cortante;

- centro del hueco entre dientes.

6. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando dispuesto el aparato de medición (11) durante la realización del procedimiento de manera estacionaria en el espacio y teniendo lugar el ajuste de la orientación relativa (E1 a E5) y de la posición relativa variando la orientación del eje de herramienta (B) en el espacio y la posición de la herramienta (1) en el espacio.

7. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, proporcionando el aparato de medición (11; 23) un medio palpador que trabaja sin contacto o con contacto, y calculándose y ajustándose la orientación relativa (E1 a E5) y la posición relativa de tal manera que el medio palpador entra en contacto tangencialmente con el filo virtual (S) en el punto de contacto virtual calculado (m1 a m5).

8. Procedimiento, según la reivindicación 7,

siendo el medio palpador de forma cilíndrica y definiendo un eje de cilindro, un radio del cilindro y una superficie palpadora cilíndrica que discurre a una distancia del radio del cilindro con respecto al eje del cilindro, calculándose y ajustándose la orientación relativa (E1 a E5) y la posición relativa de tal manera que el eje del cilindro discurre en paralelo a un plano tangencial sobre el filo virtual (S) en el punto de contacto virtual, y que el eje del cilindro presenta con respecto a este plano tangencial una distancia, que corresponde al radio del cilindro, y discurriendo el eje del cilindro preferentemente a lo largo de un flanco de la pieza de trabajo virtual (3v), cuando esta está en una interacción de rodadura con la herramienta virtual (1v).

9. Procedimiento, según la reivindicación 7 u 8,

- formándose el medio palpador por un rayo de luz (12),

- haciéndose girar la herramienta (1) para la realización de la medición en la etapa (d) alrededor del eje de herramienta (B),

- detectándose durante el giro a qué ángulo de giro real se interrumpe el rayo de luz mediante el filo,

- determinándose preferentemente una desviación entre el ángulo de giro real detectado y un ángulo de giro teórico calculado para el filo virtual, y

- realizándose opcionalmente la medición en la etapa (d) para varios o todos los dientes cortantes (14) de la herramienta (1) haciéndose girar la herramienta (1) suficientemente lejos alrededor del eje de herramienta (B) de forma que varios o todos los dientes cortantes (14) sucesivamente interrumpen y dejan libre de nuevo el rayo de luz (12).

10. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además, como mínimo, las siguientes etapas:

(e) determinar, como mínimo, un ajuste para un control de máquina (8) en base a un resultado de las mediciones; y

(f) traspasar el ajuste al control de máquina (8),

provocando el ajuste que para el mecanizado de una pieza de trabajo (3) se ajuste una posición relativa entre la pieza de trabajo (3) y la herramienta (1).

11. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, ejecutándose el procedimiento mientras que la herramienta se encuentra sobre un husillo de herramienta (2), con el que también tiene lugar un mecanizado de piezas de trabajo (3).

12. Dispositivo para la realización de un procedimiento para medir una herramienta (1) para el mecanizado por rodadura de piezas de trabajo dentadas (3), en particular de una herramienta de pelado por rodadura o de una herramienta de tallado por rodadura, presentando la herramienta (1) una pluralidad de dientes cortantes (14), formando cada uno de los dientes cortantes un filo real, presentando el dispositivo:

- un husillo de herramienta (2) para accionar la herramienta (1) para un giro alrededor de un eje de herramienta (B); - un aparato de medición (11);

- como mínimo, un eje de pivotado accionado (A), para variar una orientación relativa (E) entre el eje de herramienta (B) y el aparato de medición (11); y

- como mínimo, un eje lineal accionado (X, Y, Z), para variar una posición relativa de traslación entre la herramienta (1) y el aparato de medición (11),

caracterizado por que el dispositivo presenta un control (8), que está configurado para ejecutar el procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Dispositivo, según la reivindicación 12,

estando dispuesto el aparato de medición (11) de manera estacionaria durante la medición,

estando configurado el eje de pivotado (A) para variar la orientación del eje de herramienta (B) en el espacio en relación con el aparato de medición estacionario (11), y

estando configurado el, como mínimo, un eje lineal (X, Y, Z) para variar la situación de traslación de la herramienta (1) en el espacio en relación con el aparato de medición (11).

14. Dispositivo, según la reivindicación 12 o 13,

presentando el dispositivo una bancada de máquina (6) así como un soporte (31) móvil, en particular pivotable, con respecto a la bancada de máquina (6), que se puede mover con respecto a la bancada de máquina (6) entre varias posiciones,

estando dispuesto el aparato de medición (11) sobre el soporte móvil (31), y

pudiendo moverse el aparato de medición (11) por medio del soporte móvil (31) desde una posición de estacionamiento a una posición de medición, y

estando dispuesto sobre el soporte móvil (33) preferentemente además, como mínimo, un husillo de pieza de trabajo (4) para fijar una pieza de trabajo que se debe mecanizar (3).

15. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 12-14,

proporcionando el aparato de medición (11; 23) un medio palpador que trabaja sin contacto, que es preferentemente de forma cilíndrica,

calculando y ajustando el control la orientación relativa (E1 a E5) y las coordenadas relativas de tal manera que el medio palpador entra en contacto tangencialmente con el filo virtual (S) en el punto de contacto virtual calculado (m1 a m5),

presentando el aparato de medición (11) una fuente de luz y un detector de luz, estando configurada la fuente de luz para generar un rayo de luz (12), que está orientado hacia el detector de luz, y formándose el medio palpador por, como mínimo, una zona del rayo de luz (12),

actuando conjuntamente el control con el husillo de herramienta (2) de tal manera que el husillo de herramienta (2) hace girar la herramienta (1) para la realización de la medición en la orientación relativa ajustada (E1 a E5) del eje de herramienta (B) y en las coordenadas relativas ajustadas alrededor del eje de herramienta (B), y

estando configurado el detector de luz para detectar durante el giro a qué ángulo de giro real se interrumpe el rayo de luz (12) mediante el filo.